Biyomedikal uygulamalar için gözenekli silisyum üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of porous silicon for biomedical applications
Yazar: FİLİZ KARAKUŞ BAŞAK
Danışman: PROF. DR. ERSİN KAYAHAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Gözenekli silisyum = Porous silicon ; Kalsiyum fosfat = Calcium phosphates ; Lazer ablasyon = Laser ablation ; Nano parçacık = Nano particles

Özet:
Gözenekli silisyum (GSi), tıbbi tedavilerde işlevli yapısıyla birçok biyomedikal araştırmacının dikkatini çekmektedir. Bu tezde, biyomedikal uygulamalara yönelik GSi üretimi araştırıldı. Gözenekli silisyumun yüzeyi, termal oksidasyon, tavlama ve hidroksiapatit veya nanoyapılı karbonlarla kaplama ile optimize edildi. Yüzeyi optimize edilmiş GSi'den mavi lüminesanslı silisyum nanoparçacıklar elde edildi ve silisyum kalsiyum fosfat kompozit nanoparçacıkların üretimi için de yeni bir yöntem geliştirildi. Çeşitli lazer parametreleri kullanılarak, birçok biyomedikal uygulamaya uyarlanabilecek özellikte ve boyutta nanoparçacıklar üretildi. GSi'nin yeşil sentezlenmiş nanoyapılı karbonlarla kaplanmasıyla, fotodedektörler, biyosensörler gibi optoelektronik cihazları yeniden tasarlamak için zahmetsiz, çevre dostu ve uygun maliyetli yeni bir yöntem sunuldu. Yeşil sentezlenmiş karbon nanoyapılarla hazırlanan GSi kompozitlerinden beyaz, mavi, siyan lüminesans elde edildi. LED'ler (Light Emitting Diode, Işık Yayan Diyot) gibi optoelektronik cihazların geliştirilmesine katkıda bulunan lüminesans mekanizmasına ilişkin tartışmalar, deneysel sonuçlara dayalı olarak yorumlandı. GSi'den biyomedikal uygulamalara yönelik birçok biyomalzemenin tasarlanabileceği, bu biyomalzemelerin gen salınımı, fotodinamik terapi ve biyosensörler gibi biyomedikal alanlara uyarlanabileceği ve bu nedenlerle GSi'nin umut vadeden bir biyomalzeme olduğu belirlendi. GSi'nin kompozit hazırlamadaki avantajlarının değerlendirilmesi ve lazer ablasyon yönteminin kullanılması tezde zahmetsiz, düşük maliyetli ve çevre dostu yöntemlerin geliştirilmesine katkı sağladı.

Abstract:
Porous silicon (PSi) draws the attention of many biomedical researchers with its multifunctional structure in medical treatments. In this thesis, the production of PSi for biomedical applications was investigated. The surface of porous silicon was optimized by thermal oxidation, annealing, and coating with hydroxyapatite or nanostructured carbons. Blue-luminescent silicon nanoparticles were obtained from surface-optimized PSi, and a new method was also proposed for the production of silicon calcium phosphate composite nanoparticles. After using various laser parameters, it was determined that nanoparticles were produced in a size and structural properties that could be adapted to many biomedical applications. By coating PSi with green synthesized nanostructured carbons, a new effortless, environmentally friendly and cost-effective method for redesigning optoelectronic devices such as photodetectors, biosensors was presented. White, blue, cyan luminescence was observed from PSi composites prepared with green synthesized carbon nanostructures. Discussions on the luminescence mechanism, which contributed to the development of optoelectronic devices such as LEDs, were interpreted based on the experimental results. It has been suggested that many biomaterials for biomedical applications can be designed from PSi, these biomaterials can be adapted to biomedical areas such as gene delivery, photodynamic therapy and biosensors; and for these reasons PSi is a promising biomaterial. Evaluating the advantages of PSi in composite preparation and using the laser ablation method contributed to the development of effortless, low-cost and clean methods in this thesis.