Alanin –  alanin sodyum tuzu ortamında Ti bazlı Ti-alaşımlarının hidroksiapatit ile kaplanması ve kaplamanın bazı özelliklerinin incelenmesi
Hydroxyapatite coating of Ti6A14V alloys in alanin - alanine sodium salt environment with biomimetic method and observing of some features
Yazar: MUHAMMED ENES ÇAĞLAYAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM AYDIN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Biyomimetik, insanların doğada bulunan sistemleri taklit ederek yaptıkları maddelerin, aletlerin, mekanizma ve sistemlerin tümünü ifade eden bir terimdir. Bu yöntemle çeşitli kimyasallar vasıtasıyla aktifleştirilen altlık malzemelerin yüzeyleri, laboratuar ortamında hazırlanan yapay beden sıvısı (YBS) içerisinde çöktürme yöntemiyle kaplanmaktadır. Kaplamanın yapay beden sıvısı ortamında yapılması vücut ile tamamen uyumlu biyomalzemelerin elde edilmesini sağlamaktadır.

Bu çalışmada, literatürde ilk defa biyomimetik teknik ile Alanin (2-amino propiyonik asit) – Alanin Sodyum Tuzu ortamında insan kan plazmasına tam uyumlu hidroksiapatit (HA) kaplama üretimi yapılıp incelenmesi amaçlanmıştır. HA kaplama işleminde altlık malzemesi olarak Ti6Al4V alaşımlı implant malzemeler kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan Ti6Al4V alaşımlı implant malzemeler zımparalanarak önce saf su ile sonra aseton ile yıkanmıştır. Daha sonra da ultrasonik banyoda temizlenen malzemeler, 100 mL 5M NaOH + 0,5 mL %35'lik H2O2 karışımında aktifleştirmek için etüvde 40 ºC'de 1 gün bekletilmiştir. İşlem sonrası NaOH + H2O2 karışımı aktarılmış ve malzemeler saf su ile yıkanarak 60 ºC sıcaklıkta 24 saat kurumaya bırakılmıştır. Kuruma sonrasında malzemeler alüminyum folyo ile sarılarak 600 ºC sıcaklıkta 1 saat bekletilip soğutulmuştur. Bu işlemden sonra malzemeler 2 L yapay beden sıvısında 37 ºC sıcaklıkta ve pH ~7,4 değerleri de yakalanarak HA ile kaplanmıştır. Kaplama işlemi yapay beden sıvısı içerisinde 24, 48, 72 ve 96 saatlik bekletme sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Biyomimetik yöntemle oluşturulan kaplamaların kalınlık, pürüzlülük, mikrosertlik ve elastisite modül değerleri belirlenmiş ve ayrıca kırılma toklukları hesaplanmıştır. Kaplama yüzeylerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak mikro yapıları incelenmiş, kaplama yüzeylerinin elementel analizleri (EDS) belirlenmiş ve kaplamaların içerdiği fazlar ve bu fazların konsantrasyonu hakkında bilgi almak amaçlı XRD analizleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Alanin – Alanin Sodyum Tuzu, Alanin Tamponu, Biyomimetik Kaplama, Hidroksiapatit (HA), Ti6Al4V, Yapay Beden Sıvısı (YBS).

Abstract:
Biomimetic is an expression used to define the substances, tools, mechanism, a systems created by humans through imitating the systems existing in the nature. With this method the surfaces of base materials activated by various chemicals are coated inside synthetic body fluid (SBF) that is created in the laboratory ground by using the method of defecation. As coating is conducted in an environment which has synthetic body fluid, biomaterials that are completely harmonious with the body can be obtained.

In this study it is aimed to create hydroxyapatite (HA) coating that is completely harmonious with human blood plasma, in Alanin (2- amino propionic acid) and Alanine Sodium Salt environment by using biomimetic technics for the first time in literature and to analyse it. In the process of HA coating, Ti6A14V alloyed implant materials have been used as base material. In the study, implant materials having Ti6Al4V alloy have been first sandpapered and then they were washed first with pure water and then with acetone. The materials that were also cleaned inside the ultrasonic bathroom, have been waited in 40 ºC for 1 day in the 100 mL 5M NaOH + 0,5 mL %35 H2O2 solution in drying-oven for being activated. Later on NaOH was transferred and the materials were washed with pure water. Afterwards it is left to dry at 60 ºC for 24 hours. After being dried, materials in aluminum leaf was waited for 1 hour at 600 ºC and than cooled. With the completion of this process, the synthetic body fluid solution (2L) was obtained with the temperature at 37 ºC and pH value at ~7,4.  Coating process was realised inside SBF with waiting periods of 24, 48, 72, and 96 hours. Relating to the coatings obtained by biomimetic method, thickness, surface smoothness, microstructural, young modül spesifications have been determined and than have been calculated fracture toughnesses. Micro structure of coating surfaces has been analysed by using Scanning Electron Microscope (SEM), the elementary analyses namely Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) for the surfaces of coating have been determined and X-Ray Diffraction (XRD) analysis have been conducted for obtaining information regarding phases and the concentrations of the phases. The results obtained from the study have been evaluated and discussed.

Keywords: Alanin - Alanine Sodium Salt, Alanin Buffer, Biomimetic Coating, Hydroxyapatite (HA), Synthetic Body Fluid (SBF), Ti6Al4V.