Farklı özelliklerde fiber katkılarının PMMA (polimetil metakrilat) esaslı diş protez kaide materyallerinin mekanik dayanımına etkilerinin karşılaştırmalı incelenmesi /
Yazar: TAHA BUĞRA TAŞDELEN
Danışman: DOÇ. DR. SİNAN EĞRİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YERLİYURT
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Çeşitli ağız içi rahatsızlıklardan kaynaklanan nedenlerden dolayı kaybolan diş ve dokuların yerine hasta konforu ve sağlığını tekrar sağlamak adına diş protezleri kullanılmaktadır. Diş protezi üretimi için geçmişten günümüze çeşitli malzemeler kullanılmıştır. Dezavantajları, avantajlarının önüne geçtiği için bu malzemelerin kullanımı sınırlı kalmıştır. 20. yy'ın başlarından itibaren kullanılmaya başlanan PMMA (polimetil metakrilat) günümüzde en çok kullanılan diş protez kaide materyali olarak değerlendirilmektedir. PMMA, biyouyumlu, dokuyu tahriş etmeyen, toksisitesi olmayan, vücut sıvılarında çözünmeyen ve doku içerisinde stabil kalan yapısından dolayı diş protezi üretiminde ön plana çıkmaktadır. Ayrıca hafif olması da hastalarda ağız içi konforu sağlamaktadır. Ancak tüm bu avantajlı özelliklerine karşın PMMA'nın mekanik özelliklerinin düşük olması, gerek ağız içerisinde çevrimli yükler altında (çiğneme, ısırma kuvvetleri) gerek ağız dışı ortamda yanlışlıkla düşme vb. durumlarda kolay kırılmasına sebebiyet vermektedir.
PMMA'nın mekanik özelliklerini iyileştirmek adına çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Ancak en verimli yöntem olarak fiber takviyesi ile güçlendirme yöntemi değerlendirilmektedir. Literatürde çeşitli fiberler ile güçlendirme işlemlerinin yapıldığı görülmektedir. Ancak bu çalışmalar, tek fiber kullanıldığı durumda bu fiberin farklı ağırlık oranlarında kullanılması ya da birden fazla fiber kullanılsa dahi bunların farklı ağırlık oranlarında kullanılmasıyla sınırlı kalmıştır. Çalışmamızın amacı üç farklı malzemeden üretilmiş fiberlerin, üç farklı uzunlukta ve her uzunluk için üç farklı hacim/hacim (v/v) oranlarında kullanılması ile PMMA'nın mekanik özelliklerindeki değişimi gözlemlemektedir.        
Sunulan tez çalışmasında; cam fiber, karbon fiber ve polipropilen fiberlerin 3, 6, 12 mm formları ile her uzunluk için %1, %0,5, %0,25 hacim/hacim oranlarında karışımlar hazırlanarak PMMA'nın mekanik özelliklerindeki değişimler değerlendirilmiştir.
Numune hazırlama süreçlerinde çekme ve üç nokta eğme testli numunelerinin boyutunda boşluklar bulunduran krom kalıp kullanılmıştır. Polipropilen, cam ve karbon fiber gruplarının hacimce yüzdeleri hesaplanarak polimerizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon işlemi tamamlanan numunelere çekme ve üç nokta eğme testi uygulanarak bulunan sonuçların ortalama değerleri ve standart sapmaları hesaplanmıştır. Üç nokta eğme testinde esneme dayanımı ve maksimum şekil değiştirme değerleri, çekme testinde ise elastisite modülü, maksimum çekme gerilmesi ve maksimum şekil değişimi değerleri incelenmiştir. Bu sonuçlara göre tek yönlü varyans değerlendirmeleri yapılarak istatistiksel analizleri gerçekleştirilmiştir. Ardından üç nokta eğme testi örneklerinden, her gruptan bir örnek seçilerek kırık yönlerinden SEM görüntüleri alınarak gerekli incelemeler yapılmıştır. 
Sonuçların genel değerlendirmesi yapıldığında fiber takviyeleri PMMA'nın mekanik dayanımını iyileştirici yönde etki etmiştir. İstatistiksel analiz sonuçlarına göre gruplar arasındaki değerler de anlamlılık belirtmektedir. SEM görüntülerine göre ise fiberlerin dağılımı ve PMMA matriks içerisinde basma yükünün nasıl dağıldığı ile ilgili bilgi edinilmiştir. Polipropilen fiberlerin iyi dağıldığı ve yükün dağılması konusunda yardımcı olabildikleri gözlenmiştir. Karbon fiberlerin ise ara yüzey bağı ile bağlanarak esneme dayanımına iyi sayılabilecek seviyede katkıda bulunabildikleri izlenmiştir. Cam fiberlerin ise tam olarak dağılamasa da mekanik mukavemete katkıda bulunabildikleri görülmüştür.

Abstract:
Dental prostheses are used to restore patient comfort and health to replace lost teeth and tissues because of various oral disorders. Various materials have been used from past to present for the production of dental prostheses. The use of these materials has been limited, as their disadvantages override their advantages. PMMA (poly methyl methacrylate), which has been used since the beginning of the 20th century, is considered the most used dental prosthetic base material today. PMMA stands out in the production of dental prostheses due to its biocompatible, non-irritating, non-toxic, insoluble structure in body fluids and remaining stable in tissue. In addition, its lightweight provides comfort in the mouth for patients. However, despite all these helpful features, the low mechanical properties of PMMA, both under cyclical loads (chewing, biting forces) in the mouth and accidentally falling outside the mouth, etc. in cases it causes easy breakage. 
Various methods are used to increase the mechanical properties of PMMA. However, as the most efficient method, the method of strengthening with fiber reinforcement is evaluated. In the literature, reinforcement processes with various fibers are is seen. However, these studies have been limited to the use of this fiber in different weight ratios due to the use of a single fiber or to use them in different weight ratios even if more than one fiber is used. The aim of our study is to observe the change in the mechanical properties of PMMA by using three different fibers in three different lengths and three different volume / volume (v / v) ratios for each length. 
In our study; By preparing 1%, 0.5%, 0.25% volume / volume mixtures for each length with 3, 6, 12 mm forms of glass fiber, carbon fiber and polypropylene fiber, changes in the mechanical properties of PMMA will be observed. 
In the sample preparation processes, a chrome mold with gaps in the size of the tensile and three-point bending test samples was used. Polypropylene, glass and carbon fiber groups were polymerized according to volume percentages. The mean and standard deviation values of the samples, which were subjected to tensile test and three-point bending test, were calculated. Flexural strength and maximum strain values were examined in the three-point bending test, and the modulus of elasticity, maximum tensile stress and maximum strain values were examined in the tensile test. According to these results, statistical analyzes were carried out by making one-way variance evaluations. Then, from the three-point bending test samples, one sample from each group was selected and SEM images were taken from the fracture directions and necessary examinations were made. 
When the general evaluation of the results was made, fiber reinforcements had a positive effect on improving the mechanical strength of PMMA. According to the results of the statistical analysis, the values between the groups also show significance. According to the SEM images, information was obtained about the distribution of the fibers and how the compressive load is distributed in the PMMA matrix. We have observed that polypropylene fibers are well dispersed and can assist in dispersal of the load. It has been observed that carbon fibers can contribute to the flexural strength at a level that can be considered good by bonding with the interface bond. 
We have observed that glass fibers can contribute to mechanical strength even though they cannot be completely dispersed.