Magnezyum alaşımlarından imal edilen vücut içi implantlar için polimer esaslı kaplamaların geliştirilmesi
Development of polymer-based coatings for the implants made of magnesium alloys
Yazar: SERHAT ACAR
Danışman: DOÇ. DR. CEM AKÇA ; DR. SERAP DERMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Magnezyum ve alaşımlarının sahip oldukları üstün özellikleri sebebiyle canlı vücudu içinde çeşitli amaçlarla kullanımları her geçen gün daha fazla dikkat çekmektedir. Bunun sebebi magnezyum alaşımlarının elastisite modulü, yoğunluk ve özgül dayanım gibi özelliklerinin kemik dokusuna oldukça yakın olmasıdır. Bununla beraber magnezyum alaşımlarının genellikle biyobozunur doğada olması ve bozunma sonrası herhangi bir toksik etki yaratmaması olası biyomedikal uygulamalar için umut vaat etmektedir.  Ancak magnezyum alaşımlarının kullanılmasında karşılaşılan en önemli sorun bozunma hızının genellikle iyileşme sürecine nazaran oldukça hızlı oluşudur. Bu da iyileşme sürecinin tamamlanmasından önce implant malzemenin vücuttan uzaklaşmasına sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, bahsi geçen sorunun çözümüne yönelik olarak, temin edilen AZ91E alaşımı farklı konsantrasyonlardaki poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA), polikaprolakton (PCL) ve polieterimid (PEI) çözeltileri kullanılarak daldırma kaplama metoduyla kaplanmıştır. Kaplama kalınlığı ve morfolojisi taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Numunelerin bozunma hızları ve davranışları Prof. Dr. Cüneyt Taş'ın tarifine göre hazırlanan yapay vücut sıvısı içerisinde immersiyon testiyle incelenmiştir. Tüm numunelerin korozyon davranışlarını ve hızlarını saptamak amacıyla, belli aralıklarla ağırlıkları ölçülmüş ve yüzey görüntüleri incelenmiştir. Deneyler sonucunda artan konsantrasyon ile kaplama kalınlığının PLGA ve PCL için artış gösterdiği, PEI için ise bu metotla, incelenen konsantrasyonlarda numune üzerinde homojen yapıda koruyucu bir tabaka elde edilemediği gözlenmiştir.  %3 ve %5 PCL ile kaplanan numunelerin bozunma hızlarında diğer numunelere oranla ciddi düşüş gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Biyobozunur malzeme, magnezyum alaşımları, biyopolimerler, daldırma kaplama

Abstract:
The use of magnesium alloys for various purposes in the living body tissues due to outstanding features they have, is attracting more attention with each passing day. The main ground of this idea is the values of elasticity modulus, density and the specific strength of the magnesium alloys are quiet close to the cortical bone's. Also it is promising for new generation biomedical applications that the magnesium alloys are in biodegradable nature and they almost left no toxic effect after complete degradation. However, the most serious problem encountered with the use of magnesium alloys as a biomaterial is their relatively higher degradation rate in-vivo environment. This causes the lost of mechanical integrity before the completion of full recovery. In this study, specimens of provided AZ91E magnesium alloy were coated with poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), polycaprolactone (PCL) and polyetherimide (PEI) with  %1 wt, %3 wt and %5 wt concentrations by dip coating method in order to slow down the degradation rate. Thickness and the morphology of the coatings were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM).  Degradation rate and the characteristic of the specimens' were investigated in Prof. Cuneyt Tas' simulated body fluid for 30 days by immersion tests.  In order to determine the degradation behavior of the coated and uncoated samples weight measurements were implemented and the surface images were examined. Results showed that the coating thickness increased with increasing concentration of PLGA and PCL. Nevertheless, coated PEI layer was very inhomogeneous and were not shown any protective effect on the specimens. Serious decline at the degradation rates were observed for %3 wt and %5 wt PCL coated specimens compared to the other samples.
Keywords: Biodegradable materials, magnesium alloys, biopolymers, dip – coating