Karbon elyaf takviyeli akrilik kemik çimentoları: Çeşitli elektrokimyasal yüzey değişikliklerinin mekanik özelliklere etkileri üzerine bir araştırma
Carbon fiber reinforced acrylic bone cements: An investigation on the effects of various electrochemical surface modifications on the mechanical properties
Yazar: EMİNE ÖZGE AKKAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Polimetilmetakrilat (PMMA) ortopedi ve travmatoloji alanında en sık kullanılan akrilik kemik çimentosudur. Protez implant ile kemik arasındaki yükün aktarılması için, eklem replasman ameliyatlarında derz dolgu malzemesi olarak görev yapar. Bu tez çalışmasında polimetilmetakrilattan üretilen akrilik kemik çimentosuna, karbon fiber (KF) ve modifiye edilmiş karbon fiberler (KF/Zn ve KF/ZnO) eklenmiş olup, kemik çimentosunun mekanik ve termal özellikleri üzerindeki olası etkileri araştırıldı. Karbon fiberler sırasıyla elektrokimyasal kaplama ve elektrokimyasal anotlama işlemine tabi tutuldu ve karbon fiberlerin yüzeyinde ZnO nanoyapıların üretilmesi hedeflendi. Karbon fiber yüzeylerinde önce çinko kaplaması gerçekleştirildi. Ardından ZnO nanotelleri, kaplanmış karbon fiber yapıları üzerinde anotlama işlemi ile büyütüldü. Karbon fiberler üzerinde yapılan Zn kaplaması ve karbon fiberler üzerinde büyütülen ZnO nanoyapılarının karakterizasyonunu, büyüklüğünü, stabilitesini ve iletkenliğini araştırmak için SEM, XRD, FTIR, XPS ve RAMAN analizleri gerçekleştirildi.
Elde edilen KF, KF/Zn ve KF/ZnO yapıları, kemik çimentosuna ağırlıkça % 0,1-1 oranında ilave edildi ve polimerik kompozit kemik çimentoları elde edildi. Bu kompozit malzemeler mekanik test ve TGA testine tabi tutuldu ve incelendi. Mekanik testler sonucunda en iyi optimum değerler ağırlıkça % 0,25 oranında KF/ZnO katkılı kompozit kemik çimentosunda elde edilmiştir. Çalışmalar sonucunda karbon fiber ve modifiye edilmiş karbon fiber katkı malzemelerin kemik çimentolarının mekanik ve termal özellikleri üzerinde önemli etkiler sağladığı görülmüştür.

Abstract:
Polymethylmethacrylate (PMMA) is the most commonly used acrylic bone cement in orthopedics and traumatology. It acts as a joint filling material in joint replacement operations to transfer the load between the prosthetic implant and bone. In this thesis, carbon fiber (CF) and modified carbon fibers (CF/Zn and CF/ZnO) were added to the acrylic bone cement produced from polymethylmethacrylate, and possible effects on the mechanical and thermal properties of bone cement were investigated. Carbon fibers were subjected to electrochemical coating and electrochemical anodizing, respectively, and the aim was to produce ZnO nanostructures on the surface of the carbon fibers. Zinc coating was carried out on carbon fiber surfaces first. ZnO nanowires were then grown by anodizing on coated carbon fiber structures. It was characterized by SEM, XRD, FTIR, XPS and Raman to investigate the size, stability and conductivity of zinc and zinc oxide structures produced on carbon fibers. The resulting CF, CF/Zn and CF/ZnO structures were added to bone cement at a rate of 0.1-1%, resulting in polymeric composite materials. These composite materials were subjected to mechanical test and TGA test and examined. As a result of mechanical tests, the best optimum values were obtained in composite bone cement with 0.25% CF/ZnO additive. As a result of the studies, it has been observed that carbon fiber and modified carbon fiber additives have an important effect on the mechanical properties of bone cements.