Ni-50Ti-23Nb şekil hatırlamalı alaşımlarının oksitlenme işleminin biyouyumluluk üzerine etkileri
The effects of thermal oxidization of thermal oxidation ofNi-50Ti-23Nb shape memory alloys on biocompatibility
Yazar: GİZEM ÖZLÜ TÜRK
Danışman: PROF. DR. DİLEK ÇÖKELİLER SERDAROĞLU
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyouyumluluk = Biocompatibility

Özet:
Biyomedikal uygulamalarda, vücut sıcaklığında şekil hatırlama etkisi gösteren NiTi ve NiTi bazlı şekil hatırlamalı alaşımlar tercih edilir. Bu çalışmada, belirli kimyasal oran ve elektron konsantrasyonuna sahip vücut sıcaklığında dönüşüm veren NiTi bazlı Ni-50Ti-23Nb alaşımlarının üretilmesi, çeşitli fiziksel özeliklerinin incelenmesi ve biyouyumluluğuna bakılması hedeflenmiştir. Literatüre göre vücut sıcaklığında austenit dönüşüm verdiği bilinen Ni-50Ti-23Nb alaşımı ark ergitme yöntemiyle üretilmiştir. Bu alaşımların üretiminden sonra alaşım oksitlenerek dönüşüm sıcaklıkları Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile belirlenmiştir. Oksitli alaşımın vücut sıcaklığında martensit faz dönüşümü verdiği görülmüştür. Daha sonra, alaşımların mikroyapısı ve kristal yapısı SEM-EDX (Taramalı elektron mikroskobu) ile XRD (x-ışınları kırınımı) cihazı kullanılarak incelenmiştir. 
NiTiNb alaşımının biyouyumluluğunu geliştirmek amacıyla çeşitli sıcaklıklarda oksidasyon işlemi uygulanmıştır. Oksidasyon işleminden sonra vücut sıcaklığında martensit dönüşüm veren NiTiNb alaşımlarının biyouyumluğu ICP-MS testi ve sitotoksisite testi ile araştırılmıştır.
 ICP-MS testi için öncelikle SBF (Simulated Body Fluid) yapay vücut sıvısı üretilmiştir. 700˚C' de okside olmuş alaşım SBF içerisinde bir ve iki hafta vücut sıcaklığında bekletilip, SBF'ye nüfuz eden Nikel ve Titanyum konsantrasyonları ICP-MS cihazı ile ölçülmüştür. Ölçüm sonuçlarına göre oksidasyonla yüzey özellikleri geliştirilmiş olan şekil hatırlamalı alaşımın SBF'ye nüfuz eden Nikel elementi miktarının oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir. 600˚C' de okside olmuş alaşıma ise sitotoksisite testi uygulanmış ve olumlu sonuçlar aldığı gösterilmiştir.

Abstract:
NiTi and NiTi-based shape memory alloys which exhibit shape memory effect (SME) at body temperature find their applications in biomedical studies. In this study, it is aimed to produce NiTi based Ni-50Ti-23Nb alloys which has certain chemical ratio and electron concentration and transforms at body temperature, and then examine their various physical and biocompatibility properties. According to the literature, it is known that in the case of Ni-50Ti-23Nb alloy exhibits austenite transformation at body temperature, so that it is produced in Arc melter furnace. After the production of these alloys, the oxidation was performed and transformation temperatures of the alloys was determined by Differential Scanning Calorimetry (DSC). Oxidized alloys exhibited martensite transformation at body temperature. Then, microstructure and crystal structure of the alloys were examined by SEM-EDX (Scanning electron microscopy) and XRD (x-ray diffraction).
The purpose of applying oxidation procedure to Ni-50Ti-23Nb alloy at various temperatures is to improve its biocompatibility.  The biocompatibility of oxidized  Ni-50Ti-23Nb alloys was investigated by ICP-MS test and cytotoxicity test. 
For the procedure of ICP-MS test, firstly SBF (Simulated Body Fluid) was produced. The Ni-50Ti-23Nb alloy which was oxidized at 700˚C, was kept in SBF for one and two weeks at body temperature (37 ˚C) and Nickel and Titanium concentrations permeating SBF were measured by ICP-MS. According to the experimental results, it is determined that the amount of nickel element penetrating SBF of the oxidized alloy is very low.
Cytotoxicity test was applied to Ni-50Ti-23Nb alloy which was oxidized at 600˚C and it is found that there is no significant cytotoxicity for the sample.