Kemik harcı kullanılarak hazırlanmış farklı yapıların mekanik özelliklerinin hazırlanması
Mechanical investigation of different structures prepared by using bone cement
Yazar: SİBEL ŞAHİNLER
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK ; DOÇ. DR. İSMAİL AYDIN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kemik, kollajenin matriks kısmı, hidroksi apatinin ise inorganik kısmı meydanagetirdiği doğal bir kompozit olarak düşünülebilir. Bu nedenle yapay kemik üzerindekiçalışmalar son yıllarda oldukça artmıştır. Amaç kemik yapıya biyolojik ve mekanikaçıdan en uygun değerlere sahip kompoziti elde etmektir. Kemik yerine kullanılabilenbiyomalzemeler üzerindeki çalışmaların sınırını belirleyen en önemli iki faktörmalzemenin sahip olacağı mekanik dayanım değeri ile biyolojik olarak ne kadar uyumluolduğudur. Biyouyumluluk; uygulama sırasında malzemenin vücut sistemine uyguncevap verebilme yeteneği olarak tanımlanmıştır. Biyouyumluluğu yüksek olanmalzemeler; metaller, seramikler, polimerler ve kompozit malzemeler olarakgruplandırılabilir. Her malzemenin kendine özgü uygulama alanı mevcuttur. Buçalışmada biyoaktif bir seramik olan hidroksi apatitin (HA) değişen miktarları yüksekyoğunluklu polietilen ve polipropilen gibi polimerlerle karıştırılmış ve mekanikdayanımlarının test edilmesi hedeflenmiştir.HA-YYPE ve HA-PP ile yapılan karışımlar sıcakta kalıplama yöntemi ile son ürünhaline getirilmiş ve çekme testleri uygulanmıştır.Kırılma testlerinden sonraki yüzey özelliklerini belirlemek için taramalı elektronmikroskobu (SEM), kullanılan inorganik tozun yapısal tayini için X ışınlarıdifraktometresi (XRD) ve kompozit yapının kalitatif tayini için IR spektrometresi(FTIR) cihazları kullanılmıştır.Yapılan deneyler sonucunda inorganik katkı miktarının %16'dan düşük değerleri içinelastik ve bükülme modulünde artmalar gözlenmiştir. norganik yapının artışı tümörneklerde kopma gerilmesinin azalmasına neden olmuştur. Ancak HA-YYPE'liörneklerdeki azalma, HA-PP'li örneklerden daha fazladır. Yoğunluk ve sertlik değerleride artan inorganik katkı miktarıyla artış göstermiştir.Elde edilen mekanik veriler kompozit yapının bilinen malzemelere alternatifoluşturabileceğini göstermektedir. Yapının biyolojik olarak uyumluluğu sonrakiçalışmalara konu teşkil edebilir.

Abstract:
Bone can be thought as a composite material, being made up of a collegen matrix andhydroxyapatite inorganic filler. Because of this reason the studies on bone cements areincreasing. The aim of these researches is to obtain a bone-analog composite withadequate mechanical and biological properties. Two factors which limit the studies onthe biomaterials are the mechanical strength and the biocompatibility of the structure.Biocompatibility is defined as the ability of material?s appropriate response to the bodysystem during applications. There are materials amongst metals, ceramics, polymers andcomposites which are highly biocompatible. Every material has its own application area.In this study different amounts of the bioactive ceramic HA are mixed with high densitypolyethylene (HDPE) and polypropylene (PP) and aimed to test the mechanical strengthof these composites.HA-HDPE and HA-PP samples were prepared by uniaxial hot compression and tensiletests were performed.Scanning Electron Microscope (SEM) was used for the determination of morphologicalproperties of the samples after the fracture tests, X-Ray Diffractometer was used todetermine the structure of the inorganic powder and Fourier Transform InfraredSpectrometer was used to explain the qualitative compsition of the composites.From the results of performed tests, an increase in elastic modulus and flexural modulusvalues was observed as the inorganic filler content increase for less than 16% amount ofinorganic filler. Increaing the filler amount has led to a decrease of strength in allsamples. The decrease of HA-HDPE samples is higher than the HA-PP samples. Thedensity and thoughness values also have increased with increasing amounts ofinorganic filler.The mechanical and morphological data show that composite structures can be analternative compound for traditional biomedical materials. A study on thebiocompatibility of the composites may be recommended for further researches.