Biyouyumlu, çinko katkılı hidroksiapatit kaplanmış polietereterketon'un antibakteriyel ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Antibacterial and electrochemical properties of biocompatible, zinc-doped hyrdoxyapetite coated peek
Yazar: BAŞAK GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. HATİCE ÖZKAZANÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Antibakteriyel etkiler = Antibacterial effects ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Hidroksiapatitler = Hydroxyapatites ; Polietereterketon = Polyetheretherketone

Özet:
Biyomalzemeler, insan vücudundaki uzuvların veya dokuların işlevlerini yerine 
getirmek ve desteklemek için kullanılır. Bu nedenle sürekli veya belirli aralıklarla vücut 
sıvılarıyla temas halindedirler. Biyomateryallerin biyolojik sistemlerle etkileşime 
girdiğinde vücuda uyum sağlayabilmesi ve yan etkilere neden olmaması çok önemlidir. 
Polietereterketon (PEEK) son zamanlarda titanyuma alternatif olarak en çok kullanılan 
biyomateryallerden biridir. PEEK, yüksek sıcaklık dayanımına, mekanik ve kimyasal 
dirence sahip, yarı kristal, termoplastik bir polimerdir. En önemli özelliği, insan 
kemiğine benzer elastik modüle (3-4 GPa) sahip olmasıdır. Bu sayede yapı üzerindeki 
stresi azaltır ve vücutta desteklediği bölgenin taşıdığı kuvveti paylaşarak kemiğin 
yeniden şekillenmesini hızlandırır. Titanyumun aksine radyoopaklığı sayesinde
bilgisayarlı tomografi, manyetik rezonans görüntüleme ve röntgen gibi görüntüleme 
teknikleriyle uyumludur. Fiziksel dayanıklılığını kaybetmeden uzun süre insan 
vücudunda kalabilir. Düşük su emme özelliğine sahiptir. Ancak biyoinert davranışından 
dolayı osseokondüktivitesi düşüktür. Bu nedenle, oluşabilecek bakteriyel enfeksiyon 
sebebiyle kemiğin iyileşme süreci oldukça uzun sürer.
İmplantasyon amacıyla yapılan tüm cerrahi müdahalelerde en büyük sorun, bakteriyel 
enfeksiyonların oluşmasıdır. Bu nedenle implantasyon sonrasında hastaya antibiyotik 
tedavisi uygulanır. Antibiyotik tedavisi alerjik reaksiyonlara, sindirim sistemi 
bozukluklarına ve kalp hastalıklarına neden olabilir.
Bu çalışmada, PEEK bazlı biyomateryal yüzeyinin Çinko (Zn) katkılı Hidroksiapatit
(HAp) ile kaplanmasıyla biyouyumluluğunun ve antibakteriyel etkisinin arttırılması 
amaçlanmıştır. Sıcaklığa duyarlı polimerlerin kaplanması için uygun bir yöntem olan 
atmosferik plazma sprey yöntemi kullanılarak PEEK üzerine kaplama yapılmıştır. 
Kaplama performansı ve yüzey uyumluluğu ISO-10995-15'e göre elektrokimyasal 
yöntemlerle belirlenmiştir. Kaplamanın antibakteriyel özelliği, ISO-22196 standardına 
göre incelenmiştir. Simüle edilmiş vücut sıvısına maruz kalmadan önce ve sonra 
yüzeyin mikroyapısal analizi Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) ile karakterize 
edilmiştir. Elektrokimyasal test sonuçları, kaplamanın simule edilmiş vücut sıvısında 
stabilitesini koruduğunu, HAP'a Zn katkılamanın ise antibakteriyel etkiyi arttırdığını 
göstermiştir.

Abstract:
Biomaterials are used to fulfill and support the functions of limbs or tissues in the 
human body. Thus, they are in contact with body fluids constantly or at certain 
intervals. It is very important that biomaterials can adapt to the body system and not 
cause side effects when interacting with biological systems. 
Recently, Polyetheretherketone (PEEK) is one of the most used biomaterial alternative 
to titanium. PEEK is a semi-crystalline, thermoplastic polymer which has high 
temperature, mechanical and chemical resistance. Its most important property is that it 
has an elastic modulus (3-4 GPa) similar to human bone. In this way, it reduces the 
stress on the structure and accelerates bone remodeling by sharing the force carried by 
the body part it supports. Contrary to titanium, it is compatible with imaging techniques 
such as computed tomography, magnetic resonance imaging and X-ray, through its 
radiopacity. It can remain in the human body for a long time without losing its physical 
endurance. It has low water absorption. However, the osseoconductivity is low because 
its bioinert behavior. Thus, result with slow healing process of the bone probably with a 
bacterial infection.
The biggest problem in all surgical interventions performed to place implants in the 
body is the occurrence of bacterial infections. For this purpose, antibiotic treatment is 
applied to the patient after implantation. Antibiotic treatment can cause allergic 
symptoms, digestive system disorders and heart diseases. 
In this study, it was aimed to improve the biocompatibility and antibacterial effect of 
PEEK-based biomaterial by coating the surface with Zn-doped HAP. Atmospheric 
pressure plasma spraying deposition method was used which is suitable for temperature-
sensitive polymers. The coating performance and surface compatibility were determined 
by electrochemical methods according to ISO-10995-15. The antibacterial properties 
were examined according to the ISO-22196 standard. The microstructural analysis of 
the surface before and after exposure to simulated body fluid (SBF) was characterized 
by Scanning electron microscope (SEM). The electrochemical test results showed that 
the coating maintained its stability in SBF, whereas doping Zn to HAp increased the 
antibacterial effect.