Biıyomedikal Uygulamalar İçin Titanyum Takviyeli Hidroksiapatit Kompozitlerinin Geliştirilmesi

Abstract

Geleneksel cerrahi yöntemleri kullanarak veya doğal iyileşme sürecini bekleyerek çeşitli patolojileri çözmek mümkün olmayabilir. Bu tür sorunları çözmek için biyomedikal implantlar kullanılabilir. Biyoaktif bir malzemenin mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla biyomalzeme olarak kullanılacak kompozitlerin geliştirilmesi mümkündür. Gevrek yapılı hidroksiapatit içerisine takviye malzemeler ilave edilerek özellikleri önceden tahmin edilebilme ve ayarlayabilme imkanı vardır. Çok iyi mekanik özelliklere ve korozyon dayanımına sahip bir metal olan titanyum (Ti) biyouyumlu olduğundan dolayı HA’e bir takviye malzemesi olarak uygundur. Bu çalışmada yeni çekilen insan dişlerinin dentin kısmından üretilen HA’in Ti ile takviye edilmesi ve sinterlenmesi ile mekanik, mikroyapısal ve optimum sonuçların elde edildiği numuneler in-vitro olarak karakterize edilmiştir. Ti tozları ağırlıkça % 5, 10 ve 15 olarak HA’e ilave edilmişler ve 1100, 1200 ve 1300oC’de üç saat boyunca sinterlenmişlerdir. Daha sonra kompozitlerin yoğunluk, mikrosertlik ve basma mukavemetleri ölçülmüştür. Mikroyapıları EDS ünitesinin bağlı olduğu taramalı elektron mikroskobu ile, faz analizleri de x-ışınları difraksiyonu ile belirlenmiştir. Optimum sonuçların elde edildiği kompozitlerin daha sonra yapay vücut sıvısı içersinde 5 hafta tutulmaları ile ince film x-ışınları difraksiyon analizi, taramalı elektron mikroskobu ile yüzey analizleri ve solüsyonun iyon ve pH incelemeleri yapılmıştır.

Biocomposite materials have been developed in order to combine the properties of bioactive material with the better mechanical properties of a second phase. The addition of different amounts of inclusions to brittle hydroxyapatite (HA) gives the advantage of tailoring and predicting the possible mechanical properties of the biocomposite. Titanium (Ti), having superior biocompatibility, mechanical properties and corrosion resistance, is suitable as a reinforcement phase for biomedical applications. This study focuses on the effects of sintering temperature and the amount of reinforcement phase on the mechanical properties of HA-Ti composites and the in-vitro studies of the optimum specimens. The HA was derived from freshly-extracted human teeth with calcination at 850°C. Ti powders were mixed to 5, 10 and 15 wt % with HA and have been subjected to sintering at 1100, 1200 and 1300oC for three hours. Density, microhardness, and compressive strength measurements have been carried out. Microstructures have been investigated by SEM and the phase analysis has been carried out by the x-ray diffraction method. The in-vitro studies in a simulated body fluid was carried out afterwards. The FTIR, SEM, thin-film XRD of the specimens and the ion and pH analysis of the fluid have been applied.