Farklı modifikasyon ajanları ile yüzey işlemi uygulanmış selüloz nano kristal (SNK) yapıların dental kompozitlerin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of dental composites of surface treated with different modification agents on the  mechanical properties of cellulose nano crystal (CNC) structures
Yazar: MERVE YAVUZ
Danışman: PROF. DR. AFİFE BİNNAZ HAZAR ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AYSU AYDINOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Diş Hekimliği = Dentistry ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Biyomedikal ve dental materyaller = Biomedical and dental materials ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Kimyasal özellikler = Chemical properties ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Termal özellikler = Thermal properties ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Toplumumuzda neredeyse her bireyde görülmekte olan çürüklerin genel sağlığı 
etkilemesinin yanı sıra estetik görünüm üzerinde de olumsuz etkileri vardır. Çürük 
sonucu oluşan kayıp diş yapısının tedavisinde altın, amalgam, polimer ve 
kompozit gibi birçok restoratif materyal kullanılmaktadır. Geçmiş yıllarda estetik 
görünümü kötü olmasına rağmen mekanik özellikleri ve kullanım kolaylığı 
nedeniyle amalgam dolgular yaygın olarak kullanılmaktaydı. Ancak günümüzde 
civa içeren amalgam dolguların güvenliğine dair tartışmalar ve hastalardan estetik 
görünüm için gelen talep doğrultusunda amalgam dolguların yerine dental 
kompozit malzemeler tercih edilmektedir. Dental kompozitlere olan ihtiyacın 
giderek artması ile kullanılan destekleyici faz yapılarının dental kompozitlerin 
özelliklerini geliştirmesi üzerine yapılan çalışmalar artmıştır. Kompozitin mekanik 
ve fiziksel özelliklerini geliştirmek amacıyla yaygın olarak kullanılan destekleyici 
faz yapısı, kolay erişilebilirliği, nispeten ucuz olması, iyi mekanik ve fiziksel 
özellikler sağlaması nedeniyle silikadır. Fakat bu yapıların organik matrise 
yeterince yüksek miktarlarda yüklenememesi ve restorasyonun uzun dönemdeki 
xiv
mekanik stabilitesi göz önüne alındığında istenilen mekanik performansı 
karşılayamamasından dolayı silika yerine veya silika ile birlikte kullanılacak 
destekleyici faz sistemi arayışı devam ettirmektedir. Yüksek mekanik özellikleri, 
toksik olmaması ve biyouyumlu olması nedeniyle Selüloz nano kristalin (SNK), 
dental kompozitlerin mekanik özelliklerini geliştirmek için de oldukça büyük 
avantaja sahiptir. Mevcut tez çalışmasında silika içeren kompozit dolguların 
mekanik özelliklerini iyileştirmek için üstün özelliklere sahip nano kristalin selüloz 
dental kompozitlere ilave edilerek mekanik ve fiziksel özellikler üzerindeki etkisi 
incelenmiştir. Bununla birlikte SNK'nin sahip olduğu hidroksil yüzeyin dental 
kompozitin organik matrisi ile kimyasal olarak bağlanmasını sağlamak amacıyla
üç farklı bağlayıcı ajan ile [(3-metakriloksi Propil Trimetoksisilan (MPS), Stearik Asit 
(SA) ve 3-metakriloksi Propil Trimetoksisilan (APTES)] yüzeyleri modifiye edilerek 
hidrofobik SNK yüzeyleri elde edilmiştir. Elde edilen SNK'leri organik matrise 
ilave edilerek dental kompozitler hazırlanmıştır. Dental kompozitlerin mekanik ve 
fiziksel özellikleri ISO 4049 ve DIN 50133 standartlarına göre değerlendirilmiştir. 
Hazırlanan kompozitlere uygulanan mekanik ve fiziksel testler Oneway-ANOVA ile 
istatiksel olarak değerlendirilmiştir. SNK ve modifiye SNK ilavesi basma ve sertlik 
değerleri üzerinde anlamlı bir değişim göstermemiştir. Öte yandan kompozitin 
eğme dayanımı ve kürleme derinliği SNK ve modifiye SNK ilavesinden önemli 
derecede etkilenmiştir. Kontrol grubu ile kıyaslandığında ağırlıkça %3 MPS ile 
modifiye edilmiş SNK içeren kompozitlerin en yüksek eğme dayanımı ve kürleme 
değerleri gösterdiği belirlenmiştir. MPS'nin tez çalışması kapsamında kullanılan
silanlama ajanı MPS yapısında bulunan fonksiyonel grubun organik matrislerin 
yapısındaki fonksiyonel gruba benzer gruba benzer olması organik matris 
destekleyici faz arayüzeyinin bağlanmasında daha etkili olduğu görülmüştür.

Abstract:
Dental caries, which are seen in almost every individual in our society, have 
negative effects on the aesthetic appearance as well as affecting the general health. 
Many restorative materials such as gold, amalgam, different kind of polymers and 
composites are used in the treatment of the lost tooth structure caused by the 
caries. Despite the poor aesthetic appearance, amalgam fillings were widely used 
in the past years due to their mechanical properties and ease of use. On the other 
hand, dental composite materials are become more preferable recently instead of 
amalgam fillings in accordance with the discussions about the safety of mercurycontaining amalgam fillings and the demand for aforementioned aesthetic 
concerns. Stuides about the improving the properties of the dental composites 
started to attract more attention as the demand on such materials increases. The 
widely used inorganic fillers is silica because of its easy accessibility and good 
mechanical and physical properties. However, the search for an inorganic filler to 
xvi
be used instead of or in combination with silica continues, since these structures 
cannot be loaded into the organic matrix in high enough amounts and cannot 
meet the desired mechanical performance considering the long-term mechanical 
stability of the restoration. Nanocrystalline Cellulose (NCC), which is used as an 
inorganic filler in industrial composites due to its high mechanical properties; has 
a great advantage to improve the mechanical properties of the dental composites. 
In the present thesis, NCC and methacrylate-based dental composites were 
produced to improve the mechanical properties of silica-containing composite 
fillings. The hydroxyl surface of NCC limits its use in non-polar organic matrices 
of dental composite. Therefore, it was modified with three different agents [(3-
methacryloxy Propyl Trimethoxysilane (MPS), Stearic Acid (SA) and 3- Amino
Propyl Triethoxysilane (APTES)] to obtain hydrophobic surfaces. The obtained 
SNKs were added to the organic matrix and dental composites were prepared. 
Properties of dental composites were evaluated according to ISO 4049 and DIN 
50133 standards. The mechanical and physical tests applied to the prepared 
composites were examined by analysis of variance (Oneway-ANOVA) and it was 
determined that there was a statistically significant difference between the 
flexural strength values of MPS/NCC-3 additions and the other groups. It has been 
seen that MPS's similar functional group led more effective interfacial bonding 
between the matrix and filler. It was also determined that the addition of MPSNCC improved the mechanical and physical properties of the dental composite.
The functional group in the structure of the MPS silaning agent used in the thesis 
study was similar to the functional group in the structure of the organic matrix, 
showing that it was more effective in binding the organic matrix-inorganic filler 
phase interface.