Farklı yöntemlerle kaplanmış süperhidrofobik ve süperoleofobik CP-Ti malzemenin elektrokimyasal,optik, in vitro ve in vivo özelliklerinin  araştırılması
Investigation of the electrochemical, optical, in vitro and in vivo properties of superhydrophobic and superoleophobic CP-Ti material coated with different methods
Yazar: MEVRA ASLAN
Danışman: PROF. DR. AYHAN ÇELİK ; YRD. DOÇ. DR. TUBA YETİM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günlük hayatta birçok alanda önemli rol oynayan ıslanabilirlik, implant malzemesinin biyouyumluluğu konusunda şart olan önemli kriterler arasındadır. Bu amaçla biyomalzeme olarak kullanılan CP-Ti ve borosilikat cam numune üzerine süperhidrofobik ve süperoleofobik kaplamalar UV ışınları yardımıyla sertleştirme ve sol-jel yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Yüzeyde elde edilen filmlerin yapısal analizleri, SEM görüntülerinin incelenmesi, EDS analizi ve XRD analizi ile yapılmıştır. Kaplamaların mekanik özellikleri mikro sertlik cihazıyla, yüzey pürüzlülüğü ise 3D profilometre ile karakterize edilmiştir. Kaplama işleminden sonra elektrokimyasal özelliklerin belirlenmesi için açık devre potansiyeli (OCP), potansiyodinamik polarizasyon ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) deneyleri yapılmıştır. İşlemsiz ve kaplanmış numunelerin in vitro sitotoksisite testi olarak MTT ve LDH salınımı testleri yapılıp, biyouyumluluk özellikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca, işlemsiz ve süperhidrofobik numunelerin in vivo ortamda implant-doku etkisini incelemek için Sprague-Dawley ratlarda musculus biceps femoris kasına implantasyon işlemi gerçekleştirilip, numuneler çıkarıldıktan sonra implanta temas eden dokularda nötrofil lökosit, fibroblast varlığı ve fibröz kapsül oluşumu ile ilgili istatistiksel analiz, histopatolojik incelemeler ve immunohistokimyasal incelemeler gerçekleştirilmiştir. Kaplama sonrası elde edilen süperhidrofobik ve süperoleofobik özellikteki filmlerin kendi kendini temizleme özelliğine, anti-bakteriyel ve anti-korozyon özelliklere sahip olduğu gözlenmiştir. Elde edilen yüzeylerin in vitro sitotoksisite testi sonucunda, 24 saat sonra en iyi biyouyumluluğa sahip malzemenin TiO2 kaplı metal numune olduğu belirlenmiştir.  In vivo özellikleri belirlemek amacıyla yapılan patolojik incelemeler sonucunda, işlemsiz cam grubunda şiddetli bir şekilde nötrofil lökosit infiltrasyonu görülürken diğer gruplarda orta düzeyde, TiO2-kaplı Ti grubunda ise en hafif düzeyde olduğu tespit edilmiştir. İmmünohistokimyasal incelemeler sonucunda ise, kollajen tip I ve kollajen tip III'ün varlığı en fazla TiO2-kaplı Ti grubunda olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Wettability, plays an important role in many areas of daily life. It is an important property for the biocompatibility of implant materials. For this purpose, superhydrophobic and superoleophobic coatings on CP-Ti and borosilicate glass samples used as biomaterials were produced using UV curing and sol-gel methods. Structural analysis of the obtained films on the surface were determined by SEM images, EDS analysis and XRD analysis. The mechanical properties of the coatings were characterized by a micro hardness device and the surface roughness was characterized by a 3D profilometer. After the coating, open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments were performed to determine the electrochemical properties. The biocompatibility properties were evaluated by in vitro cytotoxicity tests with MTT and LDH releasing tests. Furthermore, the effect of the implant-tissue on the in vivo environment of untreated and superhydrophobic samples were investigated. For this purpose, implantation process was performed to musculus biceps femoris at Sprague-Dawley rats. After removal of the specimens the statistical analysis, histopathological examinations and immunohistochemical examinations related to the formation of neutrophil leukocyte, fibroblast present and fibrous capsule formation in implanted contact tissues were performed. The self-cleaning properties, anti-bacterial and anti-corrosion properties were obtained from the superhydrophobic and superoleophobic coated films. After 24 hours of the in vitro cytotoxicity test, it was determined that the TiO2-coated metal sample had the best biocompatibility property. As a result of pathological examinations for in vivo characteristics, neutrophil leukocyte infiltration is severe in the untreated glass samples, it was found to be moderate in the other samples and the lowest in the TiO2-coated Ti samples. Immunohistochemical studies showed that, collagen type I and collagen type III are most present in the TiO2-coated Ti samples.