Medikal uygulamalar için poli(metil 2-metilpropenoat) bazlı ajanların mühendislik özelliklerinin modellemesi ve optimizasyonu
Modeling and optimization of engineering aspects of poly(methyl 2-methylpropenoate) based agents for medical applications
Yazar: EBRU TURPCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERCÜMENT ÖZER
İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, polimerizasyon sürecini vücut içerisinde tamamlayan poli(metil 2-metilpropenoat) bazlı medikal ajanlar için bu tür ürünlerin kullanımında önemli özellikler olan "en yüksek sıcaklığa ulaşma zamanı" ve "kırılma modülü" değerleri, kullanılan polimerizasyon hızlandırıcı oranına bağlı matematiksel fonksiyonlar şeklinde ifade edilmiştir. Elde edilen bulgular sonucunda N,N-Dimetil-p-toluidin (DMPT) ve Dietanol-p-toluidin (DEPT) hızlandırıcılar için en yüksek sıcaklığa ulaşma zamanları, hızlandırıcı oranının lineer fonksiyonları olarak; kırılma modülü değerleri ise hızlandırıcı oranının kuadratik fonksiyonları olarak tanımlanmıştır. Bu denklemler kullanılarak, polimerizasyon sürecini vücut içerisinde tamamlayan ve istenilen katılaşma süresi ve kırılma dayanıklılığına en yakın değerlere sahip poli(metil 2-metilpropenoat) bazlı medikal ajanlar için optimal tasarımlar yapılabilmesi mümkündür. Numunelerin polimerizasyon başlangıç anından itibaren zamana karşı sıcaklık değişimleri zirkonyum oksit (ZrO2), titanyum dioksit (TiO2), baryum sülfat (BaSO4), çinko oksit (ZnO), alüminyum oksit (Al2O3), kalsiyum fosfat (Ca3(PO4)2) katkılı olarak da incelenmiş ve ZnO katkının maksimum sıcaklığa ulaşma süresini belirgin şekilde geciktirdiği, Ca3(PO4)2 ve TiO2 katkıların ise belirgin şekilde kısalttığı gözlemlenmiştir. ZrO2, BaSO4 ve Al2O3 katkıların ise süre üzerinde belirgin bir fark yaratmadığı fakat tüm katkıların ulaşılan maksimum polimerizasyon sıcaklıklarını 1,9 - 9,3 oC arasında ve kırılma mukavemetlerini de % 16,1 - 38,9 arasında düşürdükleri gözlemlenmiştir. Katkılı numuneler radyoopaklandırıcılıkları açısından da karşılaştırılmış ve göreceli olarak en yüksek opaklandırıcılığın sırasıyla baryum sülfat (BaSO4), çinko oksit (ZnO) ve titanyum dioksit (TiO2) tarafından gösterildiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this research work, the "time to reach the highest temperature" and the "flexural strength" values, which are important features in the design of such products of poly(methyl 2-methylpropenoate) based medical agents, that complete the polymerization process within the body, are expressed as mathematical functions of the polymerization accelerator percentages that are used. As a result of the findings, the times to reach the highest temperature for N,N-Dimethyl-p-toluidine (DMPT) and Diethanol-p-toluidine (DEPT) accelerators are expressed as linear functions of, and the fracture modulus values are defined as quadratic functions of the accelerator percentages. By using these equations, it is possible to make optimal designs with values closest to the preferred solidification time and fracture toughness for such agents. Temperature changes of the samples against the polymerization time from the start of the polymerization with zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide (TiO2), barium sulfate (BaSO4), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al2O3), calcium phosphate (Ca3(PO4)2) additives are also studied. It is observed that ZnO additive significantly delayed the time to reach the maximum temperature, while Ca3(PO4)2 and TiO2 additives significantly shortened it. It was also observed that ZrO2, BaSO4 and Al2O3 additives did not make a significant difference on the time to reach the highest temperature, but all additives reduced the maximum polymerization temperatures reached, by 1.9 - 9.3 oC, and the fracture strengths, by 16.1 - 38.9 %. The samples with additives are also compared in terms of their radioopacity and it was observed that the highest opacification was shown by barium sulfate (BaSO4), zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2), respectively.