Sodyum-potasyum Mikası Ve Fluorapatit İçeren İşlenebilir Cam-seramiklerin Kristalizasyon Davranışları, İşlenebilirlik Özellikleri Ve Biyoaktivite Karakterizasyonu

Abstract

Günümüzde ortopedik cerrahi alanındaki gelişmeler sonucunda, insan vücudunda işlevini yitirmiş bölgelerin tedavisi için kemik implantları ve ikameleri büyük önem kazanmıştır. Bu alanda daha önceden kullanılan metallere ek olarak, organik polimerler, cam ve cam-seramiklerin kullanımı ön plana çıkmıştır. Tıbbi uygulamaların verimliliği açısından gerekli olan biyouyumluluk ve biyoaktiflik gibi özellikler, özel bileşimlerle hazırlanan cam ve cam-seramikler vasıtasıyla sağlanabilir ve geliştirilebilir. Camlar veya cam seramikler, metallere uygulanan tornalama, burma, delme gibi proseslerden zarar görürken, işlenebilir cam seramikler bu prosesler kullanılarak şekillendirilebilirler. Cam-seramiklerin bileşimlerinde en az 2/3 oranında mika (Mg3AlSi3O10F2) fazı bulunması ile işlenebilirlik sağlanırken biyoaktivite özelliği yapıda apatit (Ca5(PO4)3F) fazının bulunması ile sağlanır. Bu çalışmanın amacı ise, işlenebilir cam-seramiklerin değişik bileşim oranları ve farklı ısıl işlem sıcaklıklarındaki mekanik özellikleri ile in vitro biyoaktivitelerinin incelenmesi ve suni kemik olarak kullanılabilecek işlenebilir cam-seramiğin üretimi için en uygun bileşim ve ısıl işlem sıcaklığının belirlenmesidir. Deneysel çalışmalar sonucunda, çalışılan bileşimlerden %70 mika ve %30 apatit içeren M70A30 bileşiminin en iyi işlenebilirliğe sahip olduğu belirlenmiştir. Bu bileşime ait numunelere uygulanan in-vitro biyoaktivite karakterizasyon testleri sonucunda, numune yüzeylerinde hidroksiapatit tabakasının oluştuğu, 4 hafta sonunda bu tabakanın kalınlığının 2-3 μm’ye ulaştığı gözlemlenmiştir.

The development of new materials for bone implants and substitutes in man has gained major importance over the past twenty years. In addition to metals, alumina, and organic polymers, glasses and glass-ceramics have come especially to the fore. The special combinations of properties, like biocompatibility and bioactivity, required for medical indications can be adjusted and varied in glasses and glass-ceramics. A machinable glass ceramic is defined as a glass ceramic which can be turned, drilled, milled or threaded like metals while the application of such machines to the working of normal glasses or glass ceramics would cause the fracture of the workpiece. The development of such machinable glass ceramics is based on the controlled precipitation of mica (Mg3AlSi3O10F2) phase at least 2/3 of the composition and bioactivity property is maintained by the precipitation of apatite (Ca5(PO4)3F) phase from the base glass composition. The aim of this study is investigating the crystallization behaviours, mechanical properties and in-vitro bioactivity characterizations of machinable glass ceramics having different ratios of mica and apatite phases. In addition to this, figuring out the proper composition and heat treatment process for the machinable glass ceramic as an artificial bone implant. As a result of experimental studies, it was observed that M70A30 composition containing 70% mica and 30% apatite phases, indicated the best machinability property. After applying in-vitro bioactivity characterization tests to the samples of this composition, the precipitation of hydroxyapatite layer on the surfaces was determined. It was also observed that, the thickness of this layer was reached to the level of 2-3 µm after 4 weeks period.