Biyomedikal uygulamalar için kobalt/ bor eş katkılı 45S biyocamın sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of cobalt/boron co-added 45S biocam for biomedical applications
Yazar: HATİCE GÜRDAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AMMAR ZEIDAN GHAILAN ALSHEMARY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ DAVER ALİ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyocam = Bioglass ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method

Özet:
Biyoaktif silikat bileşimli camlar, fizyolojik ortamda kemiğe bağlanabilen bir grup yüzey reaktif materyali temsil eder. Biyomedikal uygulamalarda en yaygın olarak kullanılan biyoaktif camlar, farklı nispi oranlarda sodyum, kalsiyum ve fosfor içeren bir silikat ağından oluşur. Bu çalışmada, Boron (B) ve Kobalt (Co) katkılı 45S biyocamlar (BG) sol-jel yöntemi kullanılarak üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen biyoaktif cam numunelerin yüzey ve fiziksel özelliklerini incelemek için çeşitli karakterizasyon işlemleri uygulanmıştır. Hazırlanmış olan numunelerin karakterizasyonları için SEM (Taramalı elektron mikroskobu), XRD (X-ışınları difraksiyonu), FTIR (Fourier kızılötesi dönüşüm spektroskopisi), TGA (Termogravimetrik analiz), BET (Yüzey alanı ölçüm analizi), ICP-OES (Endüktif Eşleşmiş Plazma Optik Emisyon Spektrometresi) cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizine göre 45S biyoaktif cam numunelere B ve Co dahil edildiğinde numunelerin kristal yapılarının 〖Na〗_2 〖Ca〗_4 〖〖(PO〗_4)〗_2 〖SiO〗_4 ,〖   Na〗_4 〖Ca〗_4 (〖Si〗_6 O_18) (combeite) fazlarını içerdiği belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen biyoaktif cam-seramik numunelerinin XRD grafikleri incelendiğinde kristalitesinin arttığı belirlenmiştir. FT-IR analizinde spekturum üzerinde dikkate değer bir etkisi olduğu görülmektedir. Pik aralarında daralma ve daha belirgin pikler görülmüştür. Bu görülen pik aralarının daralması XRD analizindede gözlenen kristallikteki artmaya bağlanmalıdır. Belirli eşdeğer oranlarda 45S biyocam malzemeye B ve Co eklenmesi ile elde edilen içerikli biyoaktif cam malzemelerin farklı uyarıcıların sonucunda kimyasal elemetlerin molar oranlarının eşit şekilde korunduğu tespit edilmiştir. Biyokütlelerin bozunması üç bölgede olmuştur ve belirli oranlarda kütle kayıpları tespit edilmiştir. ICP-OES analizi ile kullanılan bütün elementlerin varlığı ve elde edilen elementlerin hazırlanmış olan numunelerde belirli eşdeğer oranlarda olduğu tespit edilmişdir. BET analizinde ise BJH yöntemi ile belirlenen gözenek boyut dağılımları (desorpsiyon verilerinden) incelendiğinde gözenek boyut dağılımlarının düzenli bir şekilde değiştiği görülmektedir. Analizler sonuçunda karakteristik olarak biyoaktifliği ve kristalitesi artırılmış, mezogözenekli biyoaktif cam malzemeler elde edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen malzemeler, in- vitro ve in-vivo çalışmalarında olumlu sonuçlar elde etmemizde ümit vericidirler. Ayrıca çeşitli çalışmalarda kullanılma potansiyellerine sahiptirler.

Abstract:
Glasses with bioactive silicate composition represent a group of surface-reactive materials that can bind to the bone in the physiological environment. Bioactive glasses, most commonly used in biomedical applications, consist of a silicate network with different relative sodium, calcium, and phosphorus ratios. In this study, Boron (B) and Cobalt (Co) added 45S bioglasses (BG) were produced using the sol-gel method. Various characterization processes were applied to examine the surface and physical properties of the produced bioactive glass samples. For the characterization of the prepared samples, SEM (Scanning electron microscope), XRD (X-ray diffraction), FTIR (Fourier infrared conversion spectroscopy), TGA (Thermogravimetric analysis), BET (Surface area measurement analysis), ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer) devices were used. The results showed that when B and Co are included in 45S bioactive glass samples, the crystal structures of the samples, 〖Na〗_2 〖Ca〗_4 〖〖(PO〗_4)〗_2 〖SiO〗_4 ,〖   Na〗_4 〖Ca〗_4 (〖Si〗_6 O_18) (combeite) phases. In addition, when the XRD graphics of the obtained bioactive glass-ceramic samples were examined, it was determined that the crystallinity increased. It appears to have a remarkable effect on the spectrum in FT-IR analysis. Narrowing and more prominent peaks were observed between the peaks. This narrowing of the observed peak intervals should be attributed to the increase in crystallinity observed in the XRD analysis. It has been determined that the molar ratios of the chemical elements are equally preserved as a result of different stimuli of the bioactive glass materials obtained by adding B and Co to the 45S bioglass material in certain equivalent ratios. Degradation of biomass occurred in three regions, and mass losses were detected at specific rates. It has been determined that the presence of all the elements used and the obtained elements are in certain equivalent ratios in the prepared samples by ICP-OES analysis. In the BET analysis, when the pore size distributions (from the desorption data) determined by the BJH method are examined, it is seen that the pore size distributions change regularly. As a result of the analysis, mesoporous bioactive glass materials with increased bioactivity and crystallinity were obtained. The materials obtained in this study are promising in getting positive results in in-vitro and in-vivo studies. They also have the potential to be used in various studies.