Seramik oksit katkılı nano sentetik hidroksiapatit kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ceramic oxide added nano synthetic hydroxyapatites composites
Yazar: MERVE TURAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NERMİN DEMİRKOL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Hidroksiapatit (HA) ideal biyoaktif malzemedir. Bir kalsiyum fosfat bileşiği olup, Ca10(PO4)6(OH)2 şeklinde gösterilir. Ayrıca, HA iyi biyouyumluluk ve mükemmel osteoiletkenlik göstermektedir. Kimyasal bileşimi ve yapısı, doğal kemik mineralli matrise çok benzemektedir. Nano hidroksiapatitin tane boyutunun kemikteki apatit minerallerine çok benzemesi nedeniyle nano hidroksiapatit üzerindeki araştırmalar büyük önem kazanmıştır. Bu çalışmada, ticari nano hidroksiapatitin mekanik özelliklerini arttırmak için nano magnezyum oksit (nMgO) ve nano niyobyum penta oksit (nNb2O5) takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. Ağ. %80 nHA-ağ. %20 nMgO (nMH1), ağ. %70 nHA-ağ. %30 nMgO (nMH2) ve ağ. %80 nHA-ağ. %20 nNb2O5 (nNH1), ağ. %70 nHA-ağ. %30 nNb2O5 (nNH2)   toksik olmayan bağlayıcı içeren kompozitler pres kullanılarak şekillendirildi. Kompozitler 1000 ve 1100 °C'de 2 saat süre ile sinterlendi, sonra nano kompozitlerin mikroyapıları mekanik özellikleri araştırıldı. Fiziksel ve mekanik özellikler yoğunluk, basma mukavemeti ve Vickers mikrosertlik (HV) ölçümleri ile tanımlandı. Yapısal karakterizasyon X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile ortaya kondu. Kompozitlerin biyoaktivite özellikleri simüle edilmiş vücut sıvısında numunelerin 1,2,3 ve 4 hafta bekletilmesinden sonra tanımlandı. Yoğunluk, basma mukavemeti ve Vickers mikrosertlik değerleri artan sinterleme sıcaklığı ile arttı. En iyi yoğunluk, basma mukavemeti ve Vickers mikrosertlik değerleri 1100C'de sinterlenen ağ.% 70 nHA + ağ.% 30 nMgO (nMH2) kompozit ile sırasıyla 3,16 g/cm3, 135 MPa ve 438 HV olarak elde edildi. (nMH2) ve (nNH2) kompozitler için simüle edilmiş vücut sıvısı (SBF) içinde 4 hafta bekletilen numunelerden elde edilen apatit tabakasının kalınlıkları sırasıyla 74 ve 80 m'dir. Her iki kompozitte biyoaktif özelliğe sahiptir.
Anahtar Kelimeler: Hidroksiapatit, Mekanik Özellikler, Nano Biyokompozit, Nano Magnezyum Oksit, Nano Niyobyum Penta Oksit.

Abstract:
Hydroxyapatite (HA) is an ideal bioactive material. It is a calcium phosphate compound, indicated as Ca10(PO4)6(OH)2. Its chemical composition and structure are very similar to the mineralized matrix of natural bone. Due to the resemblance of grain sizes of nano hydroxyapatite to that of apatite minerals in bone, the researches of nano hydroxyapatite have become to gain great importance. In this study, in order to improve the mechanical properties of commercial nano hydroxyapatite (nHA), nano magnesium oxide (nMgO) and nano niobium pentaoxide (nNb2O5) was used as a reinforcement material. 80 wt% nHA-20 wt% nMgO (nMH1), 70 wt% nHA -30 wt% nMgO (nMH2) and 80 wt% nHA-20 wt% nNb2O5 (nNH1), 70 wt% nHA -30 wt% nNb2O5 (nNH2) nano composites including nontoxic binder were shaped by using press. The composites were sintered at 1000 and 1100°C for 2 hrs, then microstructures and mechanical properties of nano composites were investigated. The physical and mechanical properties were determined by measuring density, compression strength and Vickers microhardness (HV). Structural characterization was carried out with X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Density, compression strength and Vickers microhardness values increased with increasing sintering temperature. The best density, compression strength and Vickers microhardness values were obtained with 70 wt.% nHA-30 wt% MgO (nMH2) composite sintered at 1100C as 3.16 g/cm3, 135 MPa and 438 HV, respectively. The thickness of the apatite layer obtained from the samples soaked for 4 weeks in simulated body fluid for (nMH2) and (nNH2) composites were 74 and 80 m, respectively. 
Keywords: Hydroxyapatite, Mechanical Properties, Nano Biocomposite, Nano Magnesium Oxide, Nano Niobium Penta Oxide.