NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon (MAO) sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması
Investigation of the in-vitro properties of NiTi alloy after mi̇cro ark oxi̇dati̇on (MAO) coati̇ngs
Yazar: SÜLEYMAN ŞÜKÜROĞLU
Danışman: PROF. DR. YAŞAR TOTİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Makine mühendisliği = Mechanical engineering

Özet:
Malzeme biliminin diğer alanlarda olduğu gibi tıp bilimine entegre olmasıyla başlayan gelişimi, biyomedikal uygulamalara yenilikler getirerek farklı bir ivme kazandırmıştır. Meydana gelen bu pozitif ilerlemenin etkisiyle kullanılan biyomalzemelerin çeşitliliğini ve gelişimini artırmaktadır. Bu çeşitlilik içerisinde yer bulan biyomalzemelerden biride NiTi alaşımlarıdır. NiTi alaşımlarına, özellikle biyomedikal uygulamalarda; yüksek biyouyumluluk, mukavemet, aşınma direnci, üstün korozyon davranışı sergilemelerinden ve şekil hafızası özelliğine sahip olmalarından dolayı ilgi ve kullanım alanları gün geçtikçe artmaktadır. Ancak NiTi alaşımına artan bu ilginin yanında servis şartlarında ortaya birtakım yüzey ve mekanik problemlerin ortaya çıktığı görülmektedir.  Diğer taraftan özellikle sağlık uygulamalarında biyomalzeme ve kemik dokusu arasında sağlıklı bir mekanik bağlanmanın gerçekleşmesi, biyokimyasal olarak daha aktif bir yüzey elde edilmesi, biyomalzemenin ömrünün ve kalitesinin artırılması ve en önemlisi kanserojen etkisi bulunan Ni+2 salınımını azaltmak için yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi ihtiyacını da beraberinde getirmiştir. 

Bu çalışma; şekil hafızalı NiTi alaşımının yüzey ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile Mikro Ark Oksidasyon (MAO)  yöntemi kullanılarak TiO2 tabakası büyütülmesi üzerine odaklanmıştır. Büyütülen kaplamaların yapısal özellikleri SEM ve XRD cihazları kullanılarak analiz edilmiştir. Biyoaktivite özellikleri yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde bekletme testi analizi ile tespit edilmiştir. SBF içerisinde bekletme testleri sonrasında kaplanmış ve kaplanmamış şekil hafızalı NiTi örneklerinin bulundukları ortama Ni+2 salınımı kontrolü ise ICP-MS cihazı ile tespit edilmiştir. Kaplanmış ve kaplanmamış örneklerin in-vitro sitotoksisite testleri ise MTT testi ile yapımıştır.  Büyütülen bu kaplama ile şekil hafızalı NiTi alaşımından imal edilen biyomalzemelerin; temas ettiği kan hücresi veya vücut sıvısı gibi agresif yüzeylerde biyouyumluluğunu ve biyoaktivitesini arttırdığı belirlenmiştir.  Ayrıca büyütülen TiO2 kaplaması ile Ni+2 salınımının zehirli ve kanserojen etkisi önemli derecede azaltılmıştır. Büyütülen oksit tabakasıyla NiTi alaşımlarının kullanımını sınırlayan özellikleri önemli derece giderildiği gözlenmiştir.

Abstract:
The improvement starting with integration to the Medicine Science of Material Science which is one of engineering sciences has made a different acceleration gained to the medical applications by bringing some innovations. With the impact of this positive progress occured, the variety and improvement of the used biomaterials have increased. Particularly in biomedical applications, as they have very well biologic adaptations, and have high resistance and endurance against abrasion and corrosion, and have shape and memorial features, the usage of NiTi alloy has inceased day by day. On the other hand, to realize a healthy mechanic connection between biomaterial and bone tissue and to be able to obtain a more active surface biochemically and to increase the ecpectancy and quality of biomaterial, and after all, to reduce of emitting of Ni+2 which may have cancerous effect, all these have brought the need of improvement of surface features with them. 

This study was focused on the coating of TiO2 layer by using the method of Micro Ark Oxidation with the aim of the improvement of surface and mechanical properties of Shaped-memory and bio material NiTi alloy. Structural properties of the coatings were analysed by of SEM and XRD. In vitro ability was investigated by soaking the coated NiTi samples in simulated body fluid (SBF) at temperature 37 °C for various time periods. After soaking, Ni+2 release was applied to the media where coated and uncoated shape-memory NiTi samples are available, and its control was made by means of ICP-MS device. In-vitro cytotoxicty tests of coated and uncoated samples were made by means of XTT test. The results show that the bioactivity and bioadaptation properties on aggressive surfaces such as body fluid contacted are increased by the TiO2 coating. The results also show that Toxic and carcinogenic effects of Ni+2 release is significantly reduced by the TiO2 coating. Thus, it is observed that the properties that limit the use of NiTi alloys has been substantially fixed by MAO coating.