Çeşitli implantlarda kaplama malzemesi olarak biyoaktif camların araştırılması
Investigation of bioactive glasses as a coating material in various implants
Yazar: LALE CİVAN
Danışman: DOÇ. DR. MACİD NURBAŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: A Takımı = A Team ; Biyomalzemeler = Biomaterials

Özet:
Biyoaktif camlar, yüksek biyoaktivite özelliğinden dolayı kemik onarımında kullanılmaktadır. Medikal alanda kullanılan metalik malzemelerin aşınması ve korozyonu ile oluşan toksik ürünler doku ve hücrelere zarar vermektedir, bu yüzden metalik malzemelere çeşitli yüzey koruyucu işlemlerin uygulanması önerilmektedir. Bu çalışmada sol-jel yöntemi kullanarak metalik altlıklar üzerine biyoaktif cam kaplaması uygulanmıştır. Sentezlenen camların yüksek biyoaktif özelliği ile biyoinert metalik altlıkların mekanik özelliği birleştirilerek yeni biyomalzemeler tasarlanmıştır. Biyoaktif cam ve cam seramiklerin sentezlenmesinde fosfat, kalsiyum ve silika kaynağı olarak sırasıyla trietil fosfat (TEP), kalsiyum nitrat tetrahidrat (Ca(NO3)2.4H2O) ve tetraetoksisilan (TEOS) kullanılmıştır. R8, R13, R14, R15, R16 ve R17 olarak toplam 6 biyomalzeme oluşturarak karakteristik özellikleri incelenmiştir. Biyomalzemelerin mikroyapısı, biyoaktivitesi, gözenekliliği ve çatlaklık durumu Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM) ile değerlendirilmiştir. Fonksiyonel gruplar ve oluşan fazlar ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-ışını kırınımı (XRD) analizleriyle tespit edilmiştir. Biyomalzemelerin karakterizasyonunda Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC), Simultane Termal Analiz (STA) analiz yöntemleri de kullanılmıştır. Biyoaktif cam ve cam seramiklerin in vitro biyoaktivitesi Yapay Vücut Sıvısına (SBF) daldırmak suretiyle belirlenmiştir, biyouyumluluk sitotoksisite testi de uygulanmıştır. SBF'ye daldırılmış numunelere XRD, FTIR, Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDS) analizleri uygulanarak hidroksiapatit (HA) içerdiği kanıtlanmıştır.

Abstract:
Bioactive glasses are used in bone repair due to their high bioactivity feature. Toxic products caused by the erosion and corrosion of metallic materials used in the medical field damage tissues and cells, so the application of various surface protective treatments are recommended to the metallic materials. In this study, bioactive glass coating was applied on metallic substrates using the sol-gel method. New biomaterials have been designed by combining the high bioactive property of synthesized glasses with the mechanical properties of bioinert metallic substrates. In the synthesis of bioactive glass and glass ceramics, triethyl phosphate (TEP), calcium nitrate tetrahydrate (Ca(NO3)2.4H2O), and tetraethoxysilane (TEOS) were used as phosphate, calcium, and silica sources, respectively. By creating a total of 6 biomaterials as R8, R13, R14, R15, R16, and R17, their characteristic properties were investigated. Microstructure, bioactivity, porosity, and crack condition of biomaterials were evaluated by Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM). The functional groups and the phases formed were determined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) analysis. Transmission Electron Microscopy (TEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Simultaneous Thermal Analysis (STA) analysis methods were also used in the characterization of biomaterials. The in vitro bioactivity of bioactive glass and glass-ceramics was determined by immersion in Simulated Body Fluid (SBF), the biocompatibility cytotoxicity test was also applied. It was proved that it contains hydroxyapatite (HA) by applying XRD, FTIR, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analyzes to the samples immersed in SBF.