FBE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yazar "Akyıldız, Ezgi" ile FBE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeTicari Hidroksiapatit Esaslı Üç Bileşenli Kompozit Biyomalzemelerin Üretimi Ve Karakterizasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-26) Akyıldız, Ezgi ; Kayalı, Eyüp Sabri ; 10053964 ; Malzeme Bilimi ve Mühendisliği ; Material Science and Engineeringİnsan vücudunda bulunan doku, organ ve eklemlerdeki kayıp ya da eksikliklerin giderilmesi ve tedavi amacıyla metalik, polimerik, seramik veya kompozit malzemelerden üretilebilen biyomalzemelerin kullanımı üstün üretim teknikleri ve malzemelerin geliştirilmesi ile gün geçtikçe artmaktadır. Biyomalzemeler vücut içerisinde yerleştirildikten sonra uygulandıkları bölgeye göre sürekli veya periyodik olarak yüklere maruz kalarak vücut sıvısı ile temas etmektedir. Dolayısıyla bir biyomalzemeden beklenen en önemli özellik biyouyumlu olması; malzemenin çevrelendiği doku, organ ve eklemlerde istenmeyen bir reaksiyona sebep olmamasıdır. Bunun dışında üstün korozyon direnci, uygulama alanına uygun elastik modül, yoğunluk, çekme ve basma mukavemeti, ısıl dayanım, yorulma direnci ve kimi uygulamalar için ise uygun optik özellikler aranmaktadır. Ayrıca vücut içerisine yerleştirildiğinde, malzeme-doku arayüzeyinde kendine özgü biyolojik bağ oluşturabilme olarak tanımlanan biyoaktivite özelliği de son teknoloji biyomalzemelerden beklenmektedir. Metalik, polimerik, seramik ve kompozit biyomalzemeler arasında ortopedik uygulamalarda en çok tercih edilen malzeme doğal ve yapay yollarla elde edilebilen hidroksiapatittir. Hidroksiapatit (HA) bir kalsiyum fosfat bileşiği olup kemik dokusunun inorganik yapısını oluşturmaktadır ve kimyasal formülü Ca10(PO4)6(OH)2 şeklindedir. Mekanik özellikleri zayıf olmasına karşın üstün biyolojik özellikleri HA’ nın kullanımını teşvik etmektedir. Bu çalışmada sentetik olarak elde edilmiş hidroksiapatite ağırlıkça % 10 ZrO2 eklenen malzemeye % 5 ve % 10 oranlarında MgO katılmış, 1000, 1100, 1200 ve 1300 ˚C ’ta sinterlenerek mekanik, fiziksel, mikroyapısal ve biyolojik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu doğrultuda yapılan çalışmalar, X-ışınları difraktometresi (XRD) ile faz analizi, mikrosertlik ölçümü, basma mukavemeti tayini, partikül boyutu analizi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı analizi, yoğunluk ölçümü ve in vitro biyoaktivite deneyleridir. Yapılan çalışmada hazırlanan kompozitlerin mekanik özellikleri basma testi ve sertlik ölçümleri ile, yoğunluk ölçümleri Arşimet metodu ile, mikroyapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile, fazların belirlenmesi XRD analizi ile, biyolojik özellikleri ise in vitro biyoaktivite testi ile değerlendirilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin ortalama partikül boyutları 9,2 (CSHA-5) ve 7,4 (CSHA-10) µm’dir. Arşimet düzeneğinden faydalanılarak yapılan yoğunluk ölçümlerinde artan sinterleme sıcaklığı ile numunelerin yoğunlukları artarken % su emme ve % porozite değerleri düşmektedir. 1000˚C’ta sinterlenen CSHA-5 numunesinin yoğunluğu 1,81 g/cm3 iken porozite miktarı % 40’tır. Su emme miktarı ise % 22’dir. 1000˚C’ta sinterlenen CSHA-10 numunesinin yoğunluğu 1,79 g/cm3 iken porozite miktarı % 41’dir. Su emme miktarı ise % 23’tür. Sinterleme sonrası yapılan XRD analizleri sonucunda CSHA-5 ve CSHA-10 kompozitlerinin 1000 ºC sıcaklıkta içerdiği fazlar; monetit (CaHPO4), dimagnezyum difosfat hegzahidrat, whitlockite (Ca3(PO4)2) ve β-trikalsiyum fosfattır. 1300 ºC sıcaklıkta sinterlenen CSHA-5 ve CSHA-10 kompozitlerinin içerdikleri fazlar ise; dimagnezyum difosfat hegzahidrat, whitlockite (Ca3(PO4)2), β-trikalsiyum fosfat ve α-trikalsiyum fosfattır. Sinterleme sonrası yapılan mikroyapı incelemeleri sonucunda ise, artan sinterleme sıcaklığı ile kompozit yapı içerisindeki tane boyutlarında artış gözlemlenmiştir. Kompozitlerin mikrosertlik değerleri artan sinterleme sıcaklığı ile artış gösterirken, yapıda meydana gelen dekompozisyondan dolayı basma mukavemetlerinde düşüş görülmüştür. Basma mukavemeti değerleri incelendiğinde en düşük basma mukavemeti 1300 ºC’ de sinterlenen CSHA-10 kompozitine aittir. En yüksek basma mukavemeti ise aynı kompozitin 1000 ºC’ de sinterlenen numunesine aittir. Mikro sertlik değerleri incelendiğinde ise, en düşük sertlik değerine sahip numune 55,80 HV ile CSHA-5 kompozitine aittir. En yüksek mikro sertlik değeri ise yine aynı numunenin 1300 ºC’de sinterlenen numuesine aittir. Yapılan XRD analizleri sonucunda kompozitlerin yapısında bulunan fazlar basma mukavemeti ve mikro sertlikteki değişimi açıklamaktadır. HA artan sıcak ile dekompoze olarak α-TCP ve β-TCP olmak üzere çift fazlı yapıya dönüşür. β-TCP mekanik ve biyolojik özellikleri itibarı ile istenen bir faz iken, α-TCP zayıf mekanik özellikleri dolayısıyla biyomalzeme bünyesinde istenmeyen bir fazdır. HA’ nın zayıf mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla yapıya eklenen ZrO2 bu dönüşümü hızlandırmaktadır. Aynı amaçla yapıya eklenen MgO ise HA’ nın bifazik yapıya dönüşüm sıcaklığını yükselterek istenmeyen faz olan α-TCP’ nin oluşumunu geciktirmektedir. Biyomalzeme olarak kullanılacak kompozitin basma mukavemeti değeri kullanım sırasında daha büyük önem arz ettiğinden 1000 ºC’de sinterlenmiş kompozitlerin biyoaktivite deneyine tabi tutulmasına karar verilmiştir. CSHA-5 kodlu kompozitin 1000 ºC’de sinterlendikten sonraki basma mukavemeti 88,56 MPa, CSHA-10 kompozitinin 1000 ºC’de sinterlendikten sonraki basma mukavemeti ise 103,36 MPa’dır. Sertlik değerleri ise sırası ile 55,80 HV ve 59,20 HV’dir. 28 gün boyunca 7 günlük periyodlar halinde in vitro biyoaktivite deneyine tabi tutulan CSHA-5 ve CSHA-10 komozitlerinin her ikisinin yüzeyinde de ilk 7 günün sonunda hidroksiapatit yapısının oluşmaya başladığı görülmektedir. Mekanik ve biyolojik testler sonucunda elde edilen veriler ışığında en ideal biyomalzeme olarak 1000 ºC’ de sinterlenen CSHA-10 kodlu kompozit seçilmiştir.