Cp-Ti yüzeyinde Ag, Cu ve Zn katkılı TiO2-bazlı nanotüp yapılarının üretimi, karakterizasyonu ve biyouyumluluk özelliklerinin araştırılması
Fabrication, characterization and investigation of bio compatibility properties of Ag, Cu and Zn doped TiO2-based nanatubes on Cp-Ti surface
Yazar: GİZEM CİHAN
Danışman: PROF. DR. EMİNE YALÇIN
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Titanyum (Cp-Ti) korozyona karşı dirençli ve dokular tarafından kabul edilebilirliği yüksek olan bir biyomalzemedir. Bu çalışmada titanyum yüzeyi farklı yöntemlerle modifiye edilmiş, yüzeyde farklı özellikte antibakteriyel kaplamalar oluşturulmuş ve bu yolla biyouyumluluğunun arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, ticari olarak temin edilen titanyum yüzeyine 50V anodik oksidasyon işlemi uygulanmış, anodize yüzeylerde termal buharlaştırma yöntemi ile antibakteriyel özellikte Ag, Cu ve Zn metalleri biriktirilmiştir. Modifiye Cp-Ti yüzeylerinin karakterizasyon çalışmaları temas açısı ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Ag, Cu ve Zn ile kaplanması sonrasında yüzeylerin antibakteriyel etkinlikleri Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerine karşı test edilmiştir. 
Elektron mikroskobu ile yapılan incelemeler sonucunda, anodizasyon işlemi ile Cp-Ti yüzeyinde belirgin ve düzenli nanotübüler yapının oluştuğu gözlenmiştir. Yüzeydeki nanotübüler yapılar çeşitli ajanlar için bağlanma bölgeleri oluşturmaktadır ve termal buharlaştırma ile yüzeyde Ag, Cu ve Zn metallerinin biriktirilmesi sonucunda nanotübüler yapıların belirsizleşmeye başladığı belirlenmiştir. Atomik kuvvet mikroskobu analizleri ile anodize yüzeylerin girintili-çıkıntılı-pürüzlü bir yüzeye sahip olduğu, Ag, Cu ve Zn ile kaplanan yüzeylerde pürüzlülük değerlerinin anodize olmamış yüzeye kıyasla önemli derecede arttığı saptanmıştır. Temas açısı ölçümleri sonucunda Cp-Ti yüzeylerinin su ile temas açısının 79.2°, anodik oksidasyonla üretilen Cp-Ti örneklerinde ise 140.2° olduğu belirlenmiştir. Ag ve Cu kaplı yüzeylerin temas açılarının anodize olmamış Cp-Ti yüzeylerden yüksek, anodize yüzeylerden daha düşük olduğu belirlenmiştir. Anodizasyon işleminin Cp-Ti yüzeylerine önemli derecede antibakteriyel özellik kazandırdığı, yüzeylerin Ag, Cu ve Zn ile kaplanması sonrasında S. aureus ve E. coli'ye karşı bakteriyosidal etkinin daha da kuvvetlendiği saptanmıştır. En belirgin antibakteriyel aktivite 5 nm Ag kaplı yüzeylerle elde edilmiştir.
Sonuç olarak bu çalışma ile biyomalzeme olarak kullanılan Cp-Ti yüzeylerinin çeşitli modifikasyon yöntemleri ile yüzey özelliklerinin ve antibakteriyel etkinliklerinin geliştirilebileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
Titanium (Cp-Ti) is a biomaterial that is resistant to corrosion and has high tissue acceptance.  In this study, the surface of titanium was modified with different methods, antibacterial coatings with different properties were formed on the surface and thus it was aimed to increase its biocompatibility. For this purpose, 50V anodic oxidation process was applied to the commercially available titanium surface, and antibacterial Ag, Cu and Zn metals were deposited on the anodized surfaces by thermal evaporation method. Characterization studies of modified Cp-Ti surfaces were carried out by contact angle measurements, scanning electron microscopy and atomic force microscope analysis. After coating with Ag, Cu and Zn, the antibacterial activities of the surfaces were tested against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria.
As a result of the electron microscope examinations, it was observed that a distinct and regular nanotubular structure was formed on the Cp-Ti surface with the anodization process. Nanotubular structures on the surface form binding sites for various agents and it was determined that nanotubular structures began to disappear as a result of the deposition of Ag, Cu and Zn metals on the surface by thermal evaporation. With atomic force microscopy analysis, it was determined that the anodized surfaces have an recessed-protruding-rough surface, and the roughness values on the surfaces coated with Ag, Cu and Zn increased significantly compared to the non-anodized surface. As a result of the contact angle measurements, it was determined that the contact angle of the Cp-Ti and anodized surfaces with water were 79.2° and 140.2° , respectively. The contact angles of Ag and Cu coated surfaces were higher than unanodized Cp-Ti surfaces and lower than anodized surfaces. It has been determined that the anodization process gives the Cp-Ti surfaces a significant antibacterial feature, and after the surfaces are coated with Ag, Cu and Zn, the bacteriocidal effect against S. aureus and E. coli becomes stronger. The most prominent antibacterial activity was obtained with 5 nm Ag coated surfaces. 
As a result, it was revealed that the surface properties and antibacterial activities of Cp-Ti surfaces used as biomaterials can be improved by various modification methods.