Bioglass-Y2o3 biyokompozit yüzey kaplamalarının Ti6Al4V alaşımında degradasyon, iyon salınımı ve biyoaktivite özelliklerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of bioglass-Y2o3 biocomposite surface coatings on degradation, ion release and bioactivity properties of Ti6Al4V alloy
Yazar: OĞUZKAĞAN MURAT
Danışman: PROF. DR. ULAŞ ÇAYDAŞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP SAY
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Biyoaktif camlar = Bioactive glass ; Bozulma = Degradation ; Metabolitler = Metabolites ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys

Özet:
Metalik implant malzemeler, seramik ve polimer esaslı biyomalzemelere kıyasla üstün mekanik özellikleri nedeniyle özellikle ortopedik uygulamalarda yaygın olarak tercih edilmektedir. Bununla birlikte korozyon ve biyouyum özelliklerinin geliştirilebilmesi için yapılan araştırmalar implant yüzeylerinin farklı biyoseramiklerle modifikasyonu üzerinde yoğunlaşmaktadır.
Ti64 alaşımı özellikle ortopedik uygulamalarda en çok tercih edilen alaşımlardan birisidir. Bu nedenle bu çalışmada Ti64 alaşım yüzeyleri Y2O3 katkılı BioGlass esaslı biyoseramik kaplamalar ile daha fonksiyonel hale getirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla Ti64 alaşım yüzeylerine sol-gel yöntemi ile BG, BG/%1 Y2O3, BG/%5 Y2O3 ve BG/%10 Y2O3 olmak üzere 4 farklı biyoseramik kaplama yapılmış ve biyoseramik kaplamaların Ti64 alaşımında degradasyon, biyoaktivite ve iyon salınımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Tüm numuneler degradasyon öncesi ve sonrası detaylı bir şekilde SEM, XRD ve EDS analizleri ile karakterize edilmiş ve degradasyon sonrası Ti, Al, V ve Y iyon salınımları tespit edilmiştir.
Tüm kaplamalarda osteointegrasyon için avantaj sağlayan homojen, çatlaksız ve gözenekli yüzey morfolojileri elde edilmiştir. Tüm numunelerde % 1 den daha düşük degradasyon değerleri ölçülmüş ve BioGlass'ın Ti64 alaşımının biyoaktivitesini belirgin bir şekilde arttırdığı tespit edilmiştir. Y2O3 katkısının BioGlass'ın biyoaktivitesini olumsuz etkilediği ve katkı miktarının artması ile birlikte kaplamanın biyoaktivitesinin azaldığı gözlenmiştir.

Abstract:
Metallic implant materials are widely preferred especially in orthopedic applications due to their superior mechanical properties compared to ceramic and polymer-based biomaterials. However, it is necessary to improve the corrosion and biocompatibility properties, and researches for this purpose focus on the modification of implant surfaces with different bioceramics. 
Ti64 alloy is one of the most preferred alloys especially in orthopedic applications. For this reason, in this study, it was tried to make Ti64 alloy surfaces more functional with Y2O3 added BioGlass-based bioceramic coatings. For this purpose, Ti64 substrates were coated by BG, BG/1% Y2O3, BG/5% Y2O3 and BG/10% Y2O3, by sol-gel method and the effects of the bioceramic coatings on the degradation, bioactivity and ion release of the Ti64 alloy were investigated. All samples were characterized by SEM, XRD and EDS analyzes in detail before and after degradation, and Ti, Al, V and Y ion releases were detected after degradation.
Porous structure and low crack density was achieved which are important in the osteointegration. Degradation values of less than 1% were detected in all samples and it was determined that BioGlass significantly increased the bioactivity of the Ti64 alloy. Y2O3 additive negatively affected the bio activity of BioGlass and the bioactivity of the coatings decreased with the increase in the amount of additive.