Geçici implant uygulamaları için biyobozunur PLA/HA nanokompozit malzemenin üretilmesi ve analizi
Production and analysis of biodegradable PLA/HA nanocomposite material for temporary implant applications
Yazar: BÜŞRA SARAÇOĞLU
Danışman: PROF. DR. ARİF ÖZKAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyobozunurluk = Biodegradability ; Doku iskeleleri = Tissue scaffolds ; Hidroksiapatitler = Hydroxyapatites ; Polilaktik asit = Polylactic acid

Özet:
İnsan vücudundaki sert dokular yaş, travma, kemik hastalıkları gibi sebeplerden dolayı 
deformasyona uğramakta ve kırık riskini oluşturmaktadır. Konservatif tedavinin 
uygulanmadığı durumlarda, biyolojik sistemler ile temas halinde olan biyouyumlu 
malzemeler kullanılmaktadır. Günümüzde metaller ve alaşımları, kas iskelet sisteminin 
mekanik gereksinimlerini iyi karşıladığı gerekçesiyle sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak, 
metallerin kemiğe kıyasla çok sert olmaları ve çıkarılması için ikincil operasyon 
ihtiyacının olması nedeniyle polimer-seramik kompozitlerin geliştirilmesine yönelik 
çalışmalar artmıştır. Özellikle vücut içinde tamamen bozunan Polilaktik asit (PLA) –
Hidroksiapatit (HA) kompozitleri ilgi çekicidir. Bu tez çalışmasında PLA'nın 
biyouyumluluğu, kolay işlenebilirliği ve HA'nın kemik ile uyumluluğu ve osteokondüktif 
olması sebebiyle, PLA matrisli nano HA takviyeli kompozitler üretilmiştir. Numunelerin 
üretilmesinde çözücü döküm tekniği kullanılmıştır. PLA:HA ağırlıkça oranı 1:0, 9:1, 7:3 
ve 1:1 olan çözeltiler hazırlanmıştır. PLA, kloroform ile 200 dev/dk'da oda sıcaklığında 
manyetik karıştırıcıda çözdürülmüş ve daha sonra nano HA takviyesi yapılarak
homojenlik sağlanana kadar karıştırılmıştır. Dökümün ve kurumanın ardından filmler 
uygun standart ölçülerinde kesilerek 80 adet numune üretilmiştir. Standarda uygun elde 
edilen numuneler, in vitro biyobozunurluk deneyine tabii tutulmuştur. Ayrıca mekanik 
özelliklerini belirlemek amacıyla çekme testi uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda 
iskeleye HA takviyesinin yapılmasıyla Elastisite modülünde artış gözlemlenmiş ancak 
diğer mekanik özelliklerinde zayıflama meydana gelmiştir. Ayrıca HA varlığının 
bozunma hızını düşürdüğü, dolayısıyla başlangıç ile 15.gün sonunda yapılan ölçümlerde 
mekanik mukavemetlerindeki zayıflama yüzdesinin düştüğü kaydedilmiştir. Bu sonuçlar 
doğrultusunda, PLA/HA kompozitlerin biyomalzeme olarak kullanımı için geliştirilebilir 
olduğu kanısına varılmaktadır.

Abstract:
Hard tissues in the human body undergo deformation due to reasons such as age, trauma, 
bone diseases, and create the risk of fracture. In cases where conservative treatment is not 
applied, biocompatible materials in contact with biological systems are used. Today, 
metals and their alloys are frequently used on the grounds that they meet the mechanical 
requirements of the musculoskeletal system well. However, studies on the development 
of polymer-ceramic composites have increased due to the fact that metals are very hard 
compared to bone and there is a need for secondary operations to remove them. Polylactic 
acid (PLA) - Hydroxyapatite (HA) composites, which are completely degraded in the 
body, are particularly interesting. In this thesis, nano HA reinforced composites with PLA 
matrix were produced because of PLA's biocompatibility, ease of processing, and HA's 
compatibility with bone and osteoconductivity. Solvent casting technique was used in the 
production of samples. Solutions with a PLA:HA weight ratio of 1:0, 9:1, 7:3 and 1:1 
were prepared. PLA was dissolved with chloroform in a magnetic stirrer at 200 rpm at 
room temperature, and then nano HA was added and mixed until homogeneity was 
achieved. After casting and drying, the films were cut in appropriate standard sizes and 
80 samples were produced. Samples obtained in accordance with the standard were 
subjected to in vitro biodegradability testing. In addition, tensile test was applied to 
determine its mechanical properties. At the end of the study, an increase in the modulus 
of elasticity was observed with the addition of HA to the scaffold, but weakening of its 
other mechanical properties occurred. Also, it was noted that the presence of HA 
decreased the rate of degradation, therefore, the percentage of weakening in mechanical 
strengths decreased in the measurements made at the beginning and at the end of the 15th 
day. Based on these results, it is concluded that PLA/HA composites can be developed 
for use as biomaterials.