Koyun hidroksiapatit esaslı kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of sheep hydroxyapatite composites
Yazar: NERMIN DEMİRKOL
Danışman: PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Hidroksiapatit (HA), sentetik ve doğal kaynaklı olmak üzere iki yoldan elde edilir. Sentetik hidroksiapatit biyomalzemeler oldukça güvenilirdir, fakat üretimi karışık ve pahalıdır. Doğal olarak üretilen biyolojik apatitlerin ise üretimi daha kolay ve ekonomiktir. Hidroksiapatitin biyouyumlu ve biyoaktif bir malzeme olmasına karşın, zayıf mekanik özellikler göstermesi implant malzemesi olarak kullanımını kısıtlamaktadır. Bu nedenle, biyouyumluluktan ödün vermeden mukavemet ve tokluğu arttıran HA bazlı kompozitlerin üretim ihtiyacı gündeme gelmiştir. Bu çalışmada koyun hidroksiapatit (SHA) ve ticari sentetik hidroksiapatite (CSHA) ağ. %5 ve 10 oranlarında MgO, Nb2O5 ve ticari inert cam (CIG) katarak kompozitler üretilmiş ve 1000-1300 oC arasındaki farklı sıcaklıklarda 4 saat sinterlenerek bunların fiziksel, mekanik,  mikroyapısal özellikleri ile in vitro biyoaktivite testleri yapılmıştır. Biyomedikal uygulamalar için incelenen kompozitlerden en uygun olanlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Hazırlanan kompozitlerin mikroyapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile, oluşan fazlar XRD analizi ile, mekanik özellikler sertlik ve basma testleri ile, biyoaktiflik ise in vitro biyoaktivite testi ile değerlendirilmiştir. Genelde tüm kompozitlerde en iyi özellikler 1300ºC da sinterlenen numunelerde elde edilmiştir. En iyi fiziksel ve mekanik özellikler SHA kompozitler içinde %10 MgO katkılı olanda, CSHA kompozitler içinde de %5 CIG katkılı olan kompozitte elde edilmiştir. Tüm kompozitler içinde ağ. %10 MgO içeren SHA kompozitin en iyi özellikler olarak değerlendirilen özellikleri; yoğunluk 2,99 g/cm3, basma mukavemeti 116 MPa, sertlik 458 HV değerlerinde olup, en iyi özelliklerin elde edildiği SHA-ağ. %10 MgO ve CSHA-ağ. %5 CIG katkılı kompozitlerin aynı zamanda biyoaktif oldukları da saptanmıştır.

Abstract:
Hydroxyapatite (HA) can be produced both by a synthetic method and by a natural resource. In spite of being a biocompatible and bioactive material, HA has a limited usage as an implant material because of its low mechanical properties. HA based composites are required to produce for improvement of strength and toughness of the implant materials without compromising of biocompatibility. In this study, HA composites were produced  by using natural sheep HA (SHA) and commercial synthetic HA (CSHA) seperately reinforced with 5 and 10 wt% MgO, Nb2O5 and commercial inert glass (CIG) powders, sintered at the temperature range of 1000-1300oC, then  physical, mechanical, microstructural and bioactivity properties of these composites were determined. The most suitable composite composition for biomedical applications was selected among the studied composites from their determined properties. Microstructural properties of the obtained composites were characterized by using scanning electron microscopy (SEM) technique, phase analysis were done by X-ray diffractometer (XRD) technique, mechanical properties were measured by hardness and compression tests and bioactivity property was determined by in vitro bioactivity test. The best properties of all studied composites were obtained at 1300 oC sintering temperature. The physical, mechanical and biocompatibility tests showed that among SHA composites, the best properties obtained at the composite reinforced by 10wt.% MgO and  among CSHA composites at the composite reinforced by 5wt.% CIG. The properties of SHA-10wt.% MgO composite is better than that of CSHA-5 wt.% CIG composite. These two composites can be suggested as implant materials for the biomedical applications.