Gözenekli kitosan/karbon nanotüp biyokompozit kaplamaların üretimi ve incelenmesi
Production and investigation of porous chitosan/carbon nanotube biocomposite coatings
Yazar: ATA DEMİREL
Danışman: DOÇ. DR. EREN YILMAZ
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Biyomalzemeler temel olarak tıbbi uygulamalarda kullanılan, canlı yaşamında çok 
önemli bir yere sahip olan doğal ya da sentetik malzemelerdir. Biyomalzemeler insan 
vücudunun farklı yerlerinde, çok amaçlı olarak karşımıza çıkmaktadır. 
Biyomalzemeler, insan vücudunda canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek 
amacıyla kullanılmaktadır. İmplant ise bir biyomalzeme olarak karşımıza çıkmaktadır. 
İmplantı ise; insan vücudunun çoğu yerinde ve birçok farklı görevde görebilmekteyiz.
Kemik yerine kullanılacak implant uygulamalarında yüksek mekanik özellikleri ve 
korozyon direnci gibi nedenlerden dolayı titanyum ve alaşımları yaygın olarak 
kullanılmaktadır. Ancak titanyumun vücut sıvısı ortamında çevre dokularla etkileşimi 
açısından yeni kemik dokusunun yüzeyde gelişememesi nedeniyle uyumsuzluğu 
bulunmaktadır. Ayrıca antibakteriyel özellik yönünden de zayıftır. Bunun yanı sıra 
titanyum mekanik özelliğini kemiğinkinin özelliklerine yaklaştırmak implant 
gevşemesi problemini düşürecektir. Yapılan çalışma; Titanyum yüzeyine gözenekli 
kitosan/karbon nanotüp biyokompozit kaplaması boşluk tutucu yöntemi ile 
gerçekleştirilmiştir. Farklı kimyasal içerik ve boşluk tutucu malzeme miktarları 
çalışılmıştır. Biyopolimer kitosan matriksi içinde karbon nanotüp fiberler ve gözenek 
dağılımları homojen şekilde yayılmıştır. Boşluk tutucu içeriğinin %90'a çıkarılması 
ile trabeküler kemik benzeri yapı elde edilmiştir. Kaplamaların karakterizasyonu 
XRD, FTIR ve Raman analizleri ile yorumlanmıştır. Yüzey pürüzlülük değerleri 1-16 
µm arasında değişmektedir. Kaplama içeriği için; kitosana karbon nanotüp ilavesi 
mekanik özellikleri arttırmıştır. 12 GPa değerindeki elastik modül, kortikal kemiğinki 
ile uyumludur. Elde edilen gözenekli biyokompozit kaplamanın yüzey özellikleri 
ortopedik implant uygulamaları için umut vericidir.

Abstract:
Biomaterials are natural or synthetic materials that are mainly used in medical 
applications and have a very important place in living life. Biomaterials appear in 
different parts of the human body for multiple purposes. Biomaterials are used in the 
human body to perform the functions of living tissues. The implant appears as a 
biomaterial. Implant; it performs its duties in most parts of the human body and in 
many different tasks.
Its alloys and alloys are widely used in bone substitute implant applications due to 
limitations such as high mechanical properties and corrosion resistance. However, in 
terms of interaction with the surrounding tissues in the body fluid environment, there 
is an incompatibility because new bone cells do not develop on the surface. It's also 
weak using extensions' features. In addition, the mechanical properties of the body will 
reduce the problem of the functioning of the implant. The work done; Titanium porous 
chitosan / carbon nanotube biocomposite coating was carried out by space holding 
method. Different chemical content and amount of space holding material were 
studied. Carbon nanotube fibers and pore distributions are spread homogeneously in 
the biopolymer chitosan matrix. By increasing the cavity protecting content to 90%, a 
structure similar to that of trabecular bone was obtained. The characterization of the 
coatings was interpreted by XRD, FTIR and Raman analysis. Surface roughness values 
vary between 1-16 µm. For the coating content; the addition of carbon nanotubes to 
chitosan increased its mechanical properties. The elastic modulus of 12 GPa is 
compatible with that in the cortical structure. The surface properties of the obtained 
porous biocomposite coating are promising for orthopedic implant applications.