Biyobozunur PHBV-hidroksiapatit nanokompozitlerinin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of hydroxyapatite reinforced PHBV nanocomposites
Yazar: FATMA BERNA İLHAN
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Poli(hidroksialkanoatlar), PHA'lar üstün fiziksel ve biyobozunurluk özellikleri nedeniyle bilimsel ve endüstriyel toplumlarda büyük ilgi çekmektedir. PHA'lar biyomedikal sanayi, her türlü kalıplanmış ürün, ambalaj, kaplama, film, elektronik, sensör, köpük ve enerji uygulamaları dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda kullanılabilmektedir. Fakat, petrol bazlı polimerlerin ucuzluğu sebebiyle, PHA'ların kullanımı sınırlanmaktadır. Bu nedenle, biyopolimerlerin yaygın olarak kullanılan bozunmayan termoplastikler ile yarışır hale gelebilmesi için özelliklerinin iyileştirilmesi önemli bir ihtiyaç haline gelmiştir. Küçük miktarlarında, malzeme özelliklerinde gösterdikleri iyileşmeler sebebiyle, polimerlerde nano ölçekli dolgu malzemelerinin kullanımı akademik ve endüstriyel alanda son yıllarda büyük ilgi yaratmıştır. Hidroksiapatit (HAP), yüksek biyouyum ve biyoaktiflik gösteren kalsiyum fosfatlardan biridir.
Bu çalışmada, sürdürülebilir bir şekilde hazırlanan biyolojik olarak parçalanabilir "yeşil" kompozit geliştirmeyi amaçladık. Bu kompozit sistem için, içsel biyobozunurluk ve biyouyumluluk özellikleri sebebiyle, yarı kristal matris olarak Poli(3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) polimer, partikül dolgu olarak ise hidroksiapatit (HAP) seçilmiştir. Araştırmanın temel karakterizasyonu için, HAP takviyeli PHBV biyobazlı kompozit numuneleri ekstrüzyon prosesi kullanılarak üretilmiştir. Kompozitlerin özellikleri, ilave edilen HAP miktarının fonksiyonu olarak incelenmiştir. Aynı zamanda silan yüzey modifikasyonunun HAP üzerine etkisi de incelenmiştir. Kompozitlerde, PHBV polimere göre iyileştirilmiş mekanik ve bariyer özellikler elde edilmesiyle potansiyel uygulamalarda kullanımı önerilmektedir.

Abstract:
Poly(hydroxyalkanoates), PHAs have attracting considerable interest in scientific and industrial communities because of their  remarkable physical properties and biodegradability. PHAs can be used in numerous applications, including the biomedical industry, molded articles of all sorts, packaging, coatings, films, electronics, sensor, foams and energy applications. However, the use of PHAs is limited due to availability of cheap petroleum based polymers. There is a therefore a critical need to evaluate and improve the properties of the biopolymers to make them fully competitive with common non-degradable thermoplastics. In recent years, nanoscale fillers in polymers have generated enormous interest in academia and industry because they exhibit improvements in material properties at small loading levels. Hydroxyapatite (HA) is one of the bioactive calcium phosphates, which exhibits excellent biocompatibility and bioactivity. 
In this work we aimed to develop biodegradable "green" composites prepared in a sustainable way. A composite system consisting of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) polymers as the semicrystalline matrix and the mineral hydroxyapatite (HAP) as particulate filler was chosen because of their intrinsic biodegradability and biocompatibility properties. For the primary characterization phase of this investigation, biobased composite specimens of PHBV with a reinforcing filler of HAP were fabricated using an extrusion process. The properties of the composites were characterized as a function of HAP loading. The effects of a silane treatment for surface modification of HAP were also investigated. Improved mechanical and barrier properties were observed for the composites compared to the individual PHBV suggesting potential applications for the new biodegradable materials.