Ti6Al4V alaşımları yüzeyinde Ag katkılı TiO2-bazlı nanotüp yapılarının üretimi, karakterizasyonu ve antibakteriyel özelliklerinin araştırılması
Fabrication, characterization and investigation the antibacterial properties of Ag doped TiO2- based nanotubes on Ti6Al4V alloys
Yazar: MUHARREM SANCAK
Danışman: PROF. DR. EMİNE YALÇIN
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Biyomalzemeler işlevini yitiren organ ya da dokuların görevini üstlenmek amacıyla geliştirilen ve üretilen malzemelerdir. Biyomalzeme olarak yaygın bir şekilde kullanılan titanyum ve titanyum alaşımları, korozyona dirençli ve doku tarafından kabul edilebilirliği yüksek olan biyomalzemelerdir. Biyomalzemelerin uyumluluğunu arttırmak için çeşitli yüzey modifikasyon yöntemleri uygulanmakta ve yüzey karakteristiği istenilen ölçüde düzenlenebilmektedir. Bu çalışmada, bir titanyum alaşımı olan Ti6Al4V yüzeyi üç farklı yöntem kullanılarak modifiye edilmiş ve yüzey özelliklerindeki değişim SEM analizleri ve temas açısı ölçümleri ile araştırılmıştır. Ayrıca yüzeylerin Staphylococcus aureus ve Escherichia coli türlerine karşı antibakteriyel aktivitesi de incelenmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak Ti6Al4V yüzeyine 20 V anodik oksidasyon uygulanmış ve yüzeyde nanotübüler yapıların oluştuğu belirlenmiştir. Bu yapılar antibakteriyel ajanlar gibi çeşitli yapıların yüzeyde birikmesine olanak sağlamaktadır. Anodik oksidasyon uygulaması sonrasında yüzeyin su ile yaptığı temas açısında artış olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın devamında termal buharlaştırma ve elektrokimyasal biriktirme yöntemleri kullanılarak anodize Ti6Al4V yüzeyi antibakteriyel bir ajan olan Ag ile kaplanmıştır. SEM analizleri sonucunda elektrokimyasal biriktirme yöntemi uygulanan yüzeyde nanoparçacık özellikte, termal buharlaştırma uygulanan yüzeyde ise nanotabaka yapıda Ag kaplamaların oluştuğu belirlenmiştir. Her iki modifikasyon sonrasında yüzeylerin temas açılarında önemli değişimler olduğu saptanmıştır. Anodizasyon yöntemi ile modifiye edilerek yüzeyinde nanotübüler yapıların oluşturulduğu Ti6Al4V-20V malzemelerin anodize olmamış yüzeylere kıyasla önemli derecede antibakteriyel özellik kazandığı
saptanmıştır. Ag ile kaplanan yüzeylerde ise yüzeyde biriktirilen Ag tabakasının yoğunluğuna bağlı olarak S.aureus ve E. coli bakterilerinin canlılığında önemli azalmalar gözlenmiştir. Sonuç olarak teknoloji ve imalat yöntemlerindeki gelişmelere bağlı olarak biyomalzemelere uygulanan yüzey modifikasyon yöntemleri, biyouyumlu ve
antibakteriyel özellikte biyomalzemelerin geliştirilmesine imkan sağlamaktadır.

Abstract:
Biomaterials are materials developed and produced to take over the functions of organs or tissues that have lost their function. Titanium and titanium alloys, which are widely used as biomaterials, are biomaterials that are resistant to corrosion and have high tissue acceptance. Various surface modification methods are applied to increase the compatibility of biomaterials and the surface characteristics can be adjusted to the desired extent. In this study, Ti6Al4V surface, a titanium alloy, was modified using three different methods and the changes in surface properties were investigated by SEM analysis and contact angle measurements. In addition, antibacterial activity of the surfaces against Staphylococcus aureus and Escherichia coli strains was also investigated.
Within the scope of the study, 20 V anodic oxidation was applied to the Ti6Al4V surface and it was determined that nanotubular structures were formed on the surface. These structures allow the accumulation of various chemicals such as antibacterial agents on the surface. After the anodic oxidation application, it was determined that the contact angle of the surface with water was increased. In the continuation of the study, the anodized-Ti6Al4V surface was coated with Ag, an antibacterial agent, using thermal evaporation and electrochemical deposition
methods. As a result of the SEM analysis, nanoparticle layer was formed on the surface which the electrochemical deposition method was applied, while a nano-layer Ag coating was formed on the surface which thermal evaporation was applied. Significant changes were found in the contact angle of the surfaces after both modifications. Ti6Al4V-20V materials, on which nanotubular structures are formed by anodization method, have gained significant antibacterial properties compared to non-anodized surfaces. On Ag coated surfaces, significant decreases were observed in the viability of S.aureus and E. coli strains depending on the density of the Ag layer deposited on the surface. As a result, depending on the developments in technology and manufacturing methods, surface modification methods applied to biomaterials allow the development of biocompatible and antibacterial biomaterials