Pr esaslı Ag veya Zn katkılı hidroksiapatitlerin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of Pr-based Ag or Zn-dopedhydroxyapatites
Yazar: BİNNUR ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. TANKUT ATEŞ ; DOÇ. DR. İDİL KARACA AÇARI
Malatya Turgut Özal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Tez kapsamında praseodimyum (Pr), çinko (Zn), gümüş (Ag) katkılı beş farklı bileşime sahip (0.4Pr-HA, 0.4Zn-0.4Pr-HA, 0.8Zn-0.4Pr-HA, 0.4Ag-0.4Pr-HA ve 0.8Ag-0.4Pr-HA) hidroksiapatit (HA) yapıları sentezlendi. Sentezi gerçekleştirilen yapılardaki katkı maddesinin türü ve miktarının Pr bazlı HA örneklerindeki elektronik yapı, mikro yapı, spektral, kimyasal, termal, yüzey morfoloji ve sitotoksisite gibi parametreler üzerindeki etkileri kapsamlı olarak incelendi. Sentezlenen yapıların Durum Yoğunluğu (DOS) ve bant yapısı hesaplamaları sistematik olarak araştırıldı. 4.4037 ila 4.1554 eV arasında değişen hesaplanan bant aralığı değerleri, bant aralığı enerjisinde 0.4Pr-HA'dan 0.8Ag-0.4Pr-HA'ya ilerleyen bir düşüş ortaya çıkardı ve bu düşüş katkı maddesi bileşiminin elektronik özellikler üzerindeki önemli etkisini vurguladı. Ayrıca Pr'nin dahil edilmesi DOS'da farklı bantlar ve zirveler yarattı. Bu sonuç Pr ile ilişkili spesifik enerji seviyelerinin ortaya çıktığını ve elektronik yapı üzerinde net bir etkisi olduğunu vurguladı. Elde edilen teorik sonuçlar, Ag veya Zn katkı maddelerinin eklenmesi ile bant aralığında sürekli bir azalma olduğunu gösterdi. Ayrıca yardımcı katkı madde türünün ve miktarının Lineer Soğurma Katsayısı (LAC) değerlerinde kontrol edilebilir değişiklikler gerçekleştirdiği gözlendi. XRD, SEM/EDX, FTIR ve Raman sonuçları HA yapıların elde edildiğini doğruladı. Termal analiz sonuçları tüm numunelerin termal olarak kararlı olduğunu gösterdi. Sitotoksisite testi sonuçları, elde edilen tüm yapıların biyouyumlu olduğunu ve toksik olmadığını gösterdi. Tez elektronik cihazlar ve biyouyumlu kaplama alanındaki pek çok uygulama için umut vaat etmektedir.

Abstract:
Within the scope of the thesis, hydroxyapatite (HA) structures with five different compositions (0.4Pr-HA, 0.4Zn-0.4Pr-HA, 0.8Zn-0.4Pr-HA, 0.4Ag-0.4Pr-HA and 0.8Ag-0.4Pr-HA) doped with praseodymium (Pr), zinc (Zn) and silver (Ag) were synthesized. The effects of the type and amount of additives in the synthesized structures on parameters such as electronic structure, microstructure, spectral, chemical, thermal, surface morphology and cytotoxicity in Pr-based HA samples were examined comprehensively. Density of States (DOS) and band structure calculations of the synthesized structures were systematically investigated. Calculated bandgap values ranging from 4.4037 to 4.1554 eV revealed a progressive decrease in bandgap energy from 0.4Pr-HA to 0.8Ag-0.4Pr-HA and this decrease highlighted the significant influence of dopant composition on electronic properties. Additionally, the inclusion of Pr created distinct bands and peaks in DOS. This result highlighted the emergence of specific energy levels associated with Pr and a clear effect on the electronic structure. The theoretical results obtained showed a continuous decrease in the band gap with the addition of Ag or Zn dopants. Additionally, it was observed that the type and amount of auxiliary additives caused controllable changes in the Linear Attenuation Coefficient (LAC) values. XRD, SEM/EDX, FTIR, and Raman results confirmed the formation of HA structures. Thermal analysis results indicated that all samples are thermally stable. Cytotoxicity test results demonstrated that all obtained structures are biocompatible and non-toxic. The thesis is promising for many applications in the field of electronic devices and biocompatible coatings.