316L paslanmaz çeliğin elektropüskürtme tekniği ile antimikrobiyal ilaç ve hidroksiapatit yüklü polilaktik asit partikül ile kaplanması
Coating of 316L stainless steel with antimicrobial drug and hydroxyapatite loaded polylactic acid particle using electrospraying technique
Yazar: ORKUN ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. SİBEL DAĞLILAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
İnsan vücudu içerisinde, kemik dokuda veya diş protezlerinde kullanılacak malzemelerin hücre bölünmesine uygun ve enfeksiyonların oluşup yayılmasını önleyebilmek için antibakteriyel özelliğe sahip olması, mekanik dayanımının insanın günlük yaşantısına uyum sağlayacak değerlerde olması ve insan yaşamını tehlikeye sokma ihtimaline karşı manyetik özelliğe sahip olmaması gerekmektedir. Titanyum ve platin esaslı alaşımlar kemik dokuda veya diş protezlerinde sahip oldukları özellikler nedeniyle çok sık kullanım alanı bulmaktadır. Ancak titanyum ve platinin yüksek maliyetli malzemeler olması ve özellikle titanyumun işleme ve şekil vermedeki operasyonel zorlukları kullanım esnasında dezavantaj yaratmaktadır. Günümüzde maliyet ve işlenebilirlik açısından daha avantajlı malzemelerin araştırılması bu sebeplerle çok önem kazanmıştır. Yapılan çalışmada mekanik değerleri istenen seviyede, talaşlı ve talaşsız şekillendirme proseslerine uygun bir alaşım olarak paslanmaz çelik kullanılmıştır. Metal alaşımlarının insan vücudu içerisinde kullanımı sırasında karşılaşılan en büyük sorunlardan biri olan korozyonu önleyebilmek için asidik, bazik ve nemli ortamlarda korozyon direnci açısından yüksek performans gösteren 316L kalite paslanmaz çelik tercih edilmiştir. Paslanmaz çelik numunelere dokularla uyumlu hale gelebilmesi, insan vücudunda enfekte olmaması ve hücreyle biyouyumlu olması için polilaktik asit (PLA) partikül ile kaplama işlemi uygulanmıştır. Bu kaplama işlemi elektrik alan altında solüsyonun partiküller halinde elektropüskürtme yöntemi ile numune yüzeyine gönderilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Kaplama için hazırlanan solüsyonun içerisinde dokular ile uyumluluğu sağlamak için hidroksiapatit, antibakteriyel özelliği sağlamak için ise gentamisin kullanılmıştır. Kaplama yapılan numunelere taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile morfolojik analiz, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile kimyasal analiz ve antibakteriyel test uygulanmıştır.

Abstract:
Materials to be used in bone tissue or dental prostheses must have antibacterial properties to allow cell division and prevent the formation and spread of infections in the human body, their mechanical strength must be compatible with the daily life of humans, and they must not possess magnetic properties that endanger human life. Titanium and platinum-based alloys are widely used in bone tissue or dental prostheses due to their properties. However, the high cost of titanium and platinum- based materials, especially the operational difficulties of titanium in processing and shaping, create disadvantages during use. Therefore, the investigation of more advantageous materials in terms of cost and processability has become very important. In this study, stainless steel was used as an alloy suitable for machining and forming processes, with mechanical values at the desired level. To prevent corrosion, which is one of the biggest problems encountered during the use of metal alloys within the human body, 316L grade stainless steel is preferred for its high corrosion resistance in acidic, basic, and moist environments. Stainless steel samples were coated to be compatible with tissues, prevent infection in the human body, and not hinder cell division. This coating process was performed by sending the solution in nanoparticle form onto the sample surface via the electrospray method under an electric field. Hydroxyapatite was used in the solution to ensure compatibility with tissues, and Gentamicin was used to provide antibacterial properties. Morphological analysis by scanning electron microscope (SEM), chemical analysis by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and antibacterial testing were applied to the coated samples.