Sığır kemiğinden elde edilmiş hidroksiapatit kompozitlerinin elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrical properties of hydroxyapatite composites derived from bovine bone
Yazar: MURAT KARAGÖZ
Danışman: PROF. DR. SİBEL DAĞLILAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Biyomalzemelerin insan vücudunda başarılı bir şekilde kullanımı, malzeme özellikleri, vücuda uygun tasarım, korozyon direnci ve kullanılan malzemelerin biyouyumluluğu gibi özelliklere bağlıdır. Hidroksiapatit (HA), Ca10(PO4)6(OH)2, doğal kemik dokusu ve diş ile kimyasal kompozisyonundaki benzerliği ve yüksek biyouyumluluğundan dolayı diş implantlarında, ortopedik çene ve yüz cerrahisi gibi medikal ve dental uygulamalarda yaygın olarak kullanılan biyomalzemedir.
Hidroksiapatit sentetik olarak veya doğal kaynaklardan (sığır, koyun vs.) elde edilebilmektedir. Hidroksiapatitin mükemmel biyouyumluluğuna ve kemiğe benzer dokulara etkin biyolojik bağlanmasına rağmen, kırılganlık ve düşük kırılma tokluğundan kaynaklanan zayıf mekanik özellikleri nedeniyle yük taşıyıcı uygulamalarda kullanımları sınırlamaktadır. Mekanik özellikleri arttırmak amacıyla seramik, metal gibi ikincil fazların katkısıyla biyouyumluluktan ödün vermeden HA bazlı kompozit malzemeler üretilmektedir.
Bu çalışmada, öncelikle sığır kemiğinden üretilmiş katkısız haldeki hidroksiapatitin (BHA) farklı sinterleme sıcaklıklarında fiziksel, mekanik ve elektriksel özellikleri ve yapay vücut sıvısı (SBF) testleri, daha sonra farklı % ağırlıklarda lityum oksit ve stronsiyum oksit ilave edilerek elde edilen hidroksiapatit kompozitlerin fiziksel, mekanik ve elektriksel özellikleri ve yapay vücut sıvısı (SBF) testleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır.
Farklı sinterleme sıcaklıklığına ve % ağırlıklara sahip Li2O ve Sr2O ilaveli BHA kompozitler biyouyumlu ve biyoaktif olabilirler. Yapılan çalışmalar sonucunda 1300 C'de sinterlenmiş ağ. %0,25 Li2O ilaveli BHA kompozitin, kemik malzemesi olarak kullanımı için uygun biyouyumluluk ve yeterli biyoaktivite ile birlikte gerekli fiziksel ve yapısal özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Using biomaterials successfully in the body, depend on material design, corrosion resistance, biocompatibility and such as these properties. Hydroxyapatite (HA), empiric formula as Ca10(PO4)6(OH)2, which is the most widely used biomaterials, is used in medical and dental applications such as jaw and facial surgery, dental implants, drug delivery systems because of its similarity of chemical composition and high bioavailability with natural bone and tooth.
Hydroxyapatite can be obtained both by synthetic and natural (bovine, sheep, etc.) methods. In spite of perfect biocompatibility and connecting biologically with tissue as bone, hydroxyapatite has a limited usage as load-bearing applications because of its weak mechanical properties such as fragility and low fracture toughness. Hydroxyapatite composite materials could be produced in combination with another metal/ceramic phase in order to improve the mechanical properties of HA without deteriorating its biocompatibility.
In this study, firstly natural HA's physical, mechanical, electrical properties and a simulated body fluid (SBF) tests, that produced from bovine bone were investigated in different sintering temperature, then hydroxyapatite composites, which is obtained by lithium oxide, and strontium oxide hydroxyapatite composite, physical, mechanical, electrical properties and a simulated body fluid (SBF) tests were examined and compared.
Different temperature for the sintering and weight % Li2O and Sr2O with addition BHA may be bioactive and biocompatible composites. The studies resulted in 1300 C sintered wt. 0.25% Li2O addition BHA composite, for use as a bone material with appropriate biocompatibility and sufficient bioactivity was determined to have the necessary structural and physical properties.