Bakır nanopartikül kaplama sonrası Ti6Al4V alaşımının antibakteriyel, biyouyumluluk ve biyokorozyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the antibacterial, biocompatibility and biocorrosion properties of Ti6Al4V alloy after copper nanoparticle coating
Yazar: SELEN ERKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAKİR ALTINSOY
İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Biyouyumluluk = Biocompatibility ; Korozyon = Corrosion ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Metalik biyomalzemelerin yüzey özellikleri, kullanıldığı şartlar altında istenilen performansı göstermekte tek başlarına yetersiz kalabilmektedirler. Bu sebeple malzemelerin uygulamalarda daha işlevsel hale getirilmesi ve bazı özellikleri kazanması adına diğer
fonksiyonel malzemelerle kaplama gibi işlemlere tabi tutulması ve yüzey özelliklerinin
değiştirilmesi gerekebilmektedir. Biyomalzemelerin geliştirilmesi için ince film kaplama yöntemleri kullanılarak malzeme yüzeyinde koruyucu katmanlar oluşturulmaktadır.
Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımının yüzey özelliklerinin, damlatma kaplama yöntemiyle geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ti6Al4V numuneleri ortogonal yüzey tornalama işlemiyle işlendikten sonra yeşil sentez yöntemiyle elde edilen Moringa-Cu nanopartikülleri ile farklı kalınlıklarda kaplanmıştır. Kaplama işlemi sonrası Ti6Al4V numunelerinin optik mikroskop incelemeleri, yüzey pürüzlülüğü, biyokorozyon, antibakteriyel, biyouyumluluk, SEM-EDX, FTIR spektrofotometre ve XRD karakterizasyon çalışmaları yapılarak kaplama malzemesinin etkileri incelenmiştir. 
Yapılan incelemelerin sonucunda Ti6Al4V alaşımına uygulanan ince yüzey kaplamasının, numunelerin yüzey kalitesini ve biyokorozyon direncini arttırdığı tespit edilmiştir. SEM görüntülerinde kaplama sonrası Cu nanopartiküllerin küresel formlardan iğnesel forma dönüştüğü görülmüştür. SEM ve EDX ile yapılan elementel analiz sonuçları uyumlu olduğu görülmüştür. Elde edilen FTIR sonuçlar ise, Moringa-Cu tozları ile altlık malzemesinin arasında kimyasal bir bağ olmadığını, aralarındaki etkileşimin fiziksel bir bağ olduğunu göstermiştir. XRD analizi sonucu herhangi bir oksit ya da safsızlık olmadığını, saf yüzey merkezli kübik Cu nanopartiküllerin oluştuğunu göstermiştir. Bununla beraber antibakteriyel aktivitenin kaplama malzemesi Moringa-Cu kaplamasına göre değişkenlik gösterdiği görülmüştür. Ayrıca tek ve çift Moringa-Cu nanopartikülleriyle kaplamalı numunelerin kaplamasız kontrol numunesine göre biyouyumluluğunu olumsuz etkilemeyerek canlılığını koruduğunu da göstermiştir.

Abstract:
The surface properties of metallic biomaterials may be insufficient on their own to show the desired performance under the conditions in which they are used. For this reason, it may be necessary to subject the materials to processes such as coating with other functional materials and to change the surface properties in order to make the materials more functional in applications and to gain some properties. For the development of biomaterials, protective layers are formed on the material surface by using thin film coating methods.
In this study, it is aimed to improve the surface properties of Ti6Al4V alloy by drip coating method. After the Ti6Al4V samples were processed with orthogonal surface turning, they were coated with Moringa-Cu nanoparticles obtained by green synthesis method in different thicknesses. After the coating process, the effects of the coating material were investigated by making optical microscope examinations, surface roughness, biocorrosion, antibacterial, biocompatibility, SEM-EDX, FTIR spectrophotometer and XRD characterization studies of the Ti6Al4V samples.
As a result of the examinations, it was determined that the thin surface coating applied to the Ti6Al4V alloy increased the surface quality and biocorrosion resistance of the samples. In the SEM images, it was observed that the Cu nanoparticles changed from spherical forms to needle forms after coating. Elemental analysis results with SEM and EDX were found to be compatible. The obtained FTIR results showed that there is no chemical bond between Moringa-Cu powders and the substrate material, but that the interaction between them is a physical bond. XRD analysis showed that there were no oxides or impurities, and pure face-centered cubic Cu nanoparticles were formed. However, it has been observed that the antibacterial activity varies according to the coating material Moringa-Cu coating. It also showed that the samples coated with single and double Moringa-Cu nanoparticles maintained their viability by not adversely affecting their biocompatibility compared to the uncoated control sample.