Titan bazlı alaşımların aminoasetik asit-sodyum aminoasetat tampon ortamında hidroksiapatit ile kaplanması ve kaplamanın özelliklerinin belirlenmesi
Coating Ti6Al4V alloy by hydroxyapatite through biomimetic method using aminoacetic acid-sodium aminoacetate buffer system and examination of features of the coating
Yazar: MUSTAFA KIRMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM AYDIN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Hidroksiapatit (HA), biyoaktif seramiklerin apatit grubunda yer alan ve yapısında kalsiyum ile fosfat gruplarını bulunduran bir biyomalzemedir. Bu özelliği sayesinde kimyasal açıdan kemiğin apatit yapısına ve diğer sert dokulara yakındır. Bununla beraber hidroksiapatit mekanik özellikleri açısından kemiğin değerlerini tek başına karşılayamaması sebebiyle genel olarak altlık malzeme üzerine kaplanarak kullanılır. Altlık malzeme olarak vücutta toksik ve alerjik reaksiyonlara sebep olmayan metalik biyomalzemeler tercih edilir. Yapmış olduğumuz çalışmada altlık malzeme olarak titanyum alaşımları arasında en sık tercih edilen Ti6Al4V alaşımı kullanılmıştır. Kaplama işlemi için biyomimetik yöntem tercih edilerek insan kan plazmasındaki iyon değerleri ile aynı değerlerde bir yapay beden sıvısı (YBS) kullanılmıştır.

Literatürde ilk defa bu çalışmada, biyomimetik teknikle Aminoasetik Asit-Sodyum Aminoasetat tampon sistemi ortamı kullanılarak Ti6Al4V alaşımı üzerine hidroksiapatit kaplaması yapılıp incelenmesi amaçlanmıştır. Altlık malzeme olarak seçilen Ti6Al4V alaşımının yüzeyi çeşitli kimyasallarla aktifleştirilmiştir. Yüzeyi aktifleştirildikten sonra yapay beden sıvısı içerisinde 24, 48, 72 ve 96 saatlik sürelerle bekletilen altlık malzemelerin kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Biyomimetik yöntem kullanılarak elde edilen kaplamaların yüzey pürüzlülük ve kaplama kalınlığı ölçümleri yapılmış, taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak mikro yapıları incelenmiş, kaplamaların yüzeyindeki elementlerin ağırlıksal yüzde dağılımlarının tespiti için EDS analizleri yapılmış, kaplamanın içerdiği fazların konsantrasyonunun belirlenmesi için XRD analizi yapılmıştır. Mekanik testler ve metalografik incelemeler neticesinde elde edilen bulgular incelenerek tartışılmıştır. Çalışma sonucunda literatürde ilk defa uygulanan bu yöntem ile başarılı sonuçlar elde edilmiştir.


Anahtar Kelimeler: Aminoasetik Asit-Sodyum Aminoasetat, Biyomimetik Kaplama, Hidroksiapatit (HA), Ti6Al4V, Yapay Beden Sıvısı (YBS).

Abstract:
Hydroxyapatite (HA), is a biomaterial within the apatite group of bioactive ceramics containing calcium and phosphate groups within the structure thereof. It is chemically close to apatite structure of the bone and other hard tissues thanks to this feature thereof. However, Hydroxyapatite is generally utilized only as coating on the base material inasmuch as it cannot meet the values of bone by itself alone due to its mechanical features. Non-toxic and non-metallic biomaterials which do not cause allergic reactions in the body are preferred as base materials. In this study, Ti6Al4V alloy, which is the most preferred alloy among titanium alloys, was used as the base material. Biomimetic method was preferred for the coating process and preparated of  a simulated body fluid (SBF) environment with the ion same value of the blood plasma was applied.

Our study aimed to apply hydroxyapatite coating on Ti6Al4V alloy through biomimetic technique by using aminoacetic acid-sodium aminoacetate buffer system environment for the first time in literature and carry out examinations related thereto. The surface of the Ti6Al4V alloy, selected as base material, was activated with various chemicals. Subsequent to activating the surface, coating process of the base material kept in simulated body fluid for 24, 48, 72 and 96 hours was carried out. Surface roughness and coating thickness measurements of coatings obtained by using biomimetic method were performed through employment of scanning electron microscopy (SEM) and their microstructures were examined and EDS analyses were made for determination of weighted percent distribution of the elements on the surface of the coatings while XRD analysis was conducted to determine the concentrations of the phases of the coating. Findings, obtained as a result of mechanical tests and metallographic analyses, were examined and discussed. Successful results were obtained by virtue of this method which was used in the literature for the first time. 

Keywords: Aminoacetic acid-sodium Aminoacetate, Biomimetic Coating Hydroxyapatite (HA), Ti6Al4V, Simulated Body Fluid (SBF).