Nano boyutlu çinko oksit ve ticari inert cam katkılı nano hidroksiapatit biyokompozitlerinin üretimi, biyoaktivitelerinin belirlenmesi ve mikroyapının incelenmesi
Production of nano-sized zinc oxide and commercial inert glass doubled nano hydroxyapatite biocomposites, determination of their bioactivities and investigation of the microstructure
Yazar: BÜŞRANUR YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. NERMİN DEMİRKOL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Genelde biyomalzeme olarak kullanılan bir malzemeden; implante edildiği dokunun malzeme mekanik özelliklerine benzer olması (mukavemet, aşınma direnci, mekanik bütünlük ve uyumluluk), kimyasal etkileşimlere inert olması, pıhtılaşma, enfeksiyon, korozyon vs. olumsuzluklar oluşturmaması, doku ile arasında uyumluluk ve biyolojik bütünlük sağlanması beklenmektedir. Yaygın olarak kullanılan hidroksiapatitler, biyouyumlulukları, biyoaktiflikleri ve doğal kemiğe benzeyen yapısıyla sıkça tercih edilmektedir. Ancak düşük mekanik özellikleriyle sınırlı kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmada ticari nano hidroksiapatite (nCSHA), nano çinko oksit (nZnO) ve ticari nano inert cam (nCIG) katkılanarak mekanik özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Ağ. %90 nHA- ağ. %10 nZnO (nCSHA-10ZnO)  ve ağ. %90 nHA- ağ. %10 nCIG (nCSHA-10CIG) kompozitleri jet değirmen ile 4 saat boyunca karıştırılarak hazırlanmış sonrasında kompozitler hot pres sinterleme cihazı ile 760 ℃'de 30 dk boyunca sinterlenmiştir. Kompozitlerin mekanik ve mikroyapılarına ait özellikler araştırılmıştır. Mekanik ve fiziksel özellikler araştırılırken kompozitlerin yoğunluk, basma mukavemeti ve Vickers mikrosertlik (HV) değerleri tespit edilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon yapılırken X- ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Biyoaktivite tespiti için yapay vücut sıvısı hazırlanmış, kompozitler 2 ve 4 hafta süresince bu sıvıda bekletilmiştir. Ticari nano hidroksiapatite, nano çinko oksit katkısı yoğunluk, basma mukavemeti ve Vickers mikrosertlik değerleri açısından olumlu sonuçlar vermiştir. Ağ. %90 nHA- ağ. %10 nZnO (nCSHA-10ZnO) kompozitinin yoğunluk değeri 2,93 g/cm3 olarak, basma mukavemeti değeri 127 MPa, Vickers 380 HV olarak ölçülmüştür. Ancak biyoaktivite testlerinde ticari inert cam katkılanan numune daha olumlu sonuçlar vermiştir. YVS'de 4 hafta bekletilen nCSHA-10ZnO ve nCSHA-10CIG kompozitleri üzerinde oluşan apatit tabakasının kalınlıkları sırasıyla 65 ve 82 µm olarak tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyoaktivite, Mekanik Özellikler, Nano Çinko Oksit, Nano Hidroksiapatit, Nano İnert Cam.

Abstract:
A material generally used as a biomaterial; Similar to the material mechanical properties of the implanted tissue (strength, abrasion resistance, mechanical integrity and compatibility), inertness to chemical interactions, coagulation, infection, corrosion, etc. It is expected that it will not cause adverse effects, compatibility with the tissue and biological integrity will be ensured. Widely used hydroxyapatites are frequently preferred due to their biocompatibility, bioactivity and structure resembling natural bone. However, it has a limited usage area due to its low mechanical properties. In this study, it was aimed to improve the mechanical properties by doping nano commercial nano hydroxyapatite (nCSHA), nano zinc oxide (nZnO) and commercial nano inert glass (nCIG). 90 wt%- 10 wt% nZnO (nCSHA-10ZnO) and 90 wt.% nHA- 10 wt.% nCIG (nCSHA-10CIG) composites were prepared by mixing with a jet mill for 4 hours, then the composites were sintered with a hot press sintering device at 760 ℃ for 30 minutes. The mechanical and microstructure properties of the composites were investigated. While investigating the mechanical and physical properties, the density, compressive strength and Vickers microhardness (HV) values of the composites were determined. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used for microstructural characterization. Artificial body fluid was prepared for bioactivity determination, and composites were kept in this fluid for 2 and 4 weeks. Commercial nano hydroxyapaite, nano zinc oxide additives gave positive results in terms of density, compressive strength and Vickers microhardness values. Density value of 90 wt.% nHA- 10 wt.% nZnO (nCSHA-10ZnO) composite was measured as 2.93 g/cm3, compressive strength value was measured as 127 MPa, Vickers 380 HV. However, in the bioactivity tests, the sample with commercial inert glass gave more positive results. The thicknesses of the apatite layer formed on the nCSHA-10ZnO and nCSHA-10CIG composites, which were kept in YVS for 4 weeks, were determined as 65 and 82 µm, respectively.
Keywords: Bioactivity, Mechanical Properties, Nano Zinc Oxide, Nano Hydroxyapatite, Nano Inert Glass.