Akademik Veri Yönetim Sistemi
Gökmen U., Çinici H. (Yürütücü), Güngör K., Karakoç H., Akkol E., Turanlı S., et al.
TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2022
Titanyum (Ti) ve
alaşımları, kobalt (Co) esaslı alaşımlar ve paslanmaz çelik gibi metalik
malzemeler, özellikle sert doku tamirine yönelik biyomalzeme üretiminde
günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu malzemelerin kemiğe
kıyasla, yoğunluklarının çok yüksek olması gerilme bariyer etkisine, yani
doku-implant uyumsuzluğuna ve arayüzeyde enfeksiyonlara sebep olabilmektedir.
Böyle durumlar çoğunlukla implant kaybı ve yeni travmatik doku hasarı ile
sonuçlanmakta ve dolayısıyla ikincil operasyon gerektirmektedir. Bunlara karşın
magnezyum alaşımları düşük yoğunluk değeri ve mekanik özellikleri bakımından
kemiğe benzerliği ve biyouyumluluğu nedeniyle uygulamalarda tercih edilen bir
alaşım haline gelmiştir. Genellikle biyobozunur özelliğinden faydalanılarak
çeşitli çalışmalar yapılmış ve ortopedik fiksasyon araçları (vida ve plaka vb.)
gibi biyomalzeme uygulamalarında başarılı olduğu görülmüştür. AZ91 Mg alaşımı
düşük yoğunluk, mekanik dayanım ve korozyon dayanımı özellikleri açısından
magnezyumun en iyi kombinasyonuna sahip alaşımlarından biridir. Avantajlarının yanında vücutta biyobozunur
özellik göstermesi kalıcı implant uygulamaları için bir dezavantajdır ve bunun
önlenmesi için çalışmalar yapılmaktadır. Bu amaçla kompozit türevlerinin
oluşturulması, yüzey modifikasyonları ve/veya çeşitli kaplamalar yapılarak
biyobozunurluluğunun önlenmesi için çalışmalar yürütülmektedir. Bu işlemlerle
yalnızca korozyonun iyileştirilmesi için değil, aynı zamanda biyomalzemelerde
ihtiyaç duyulan diğer önemli özelliklerin de geliştirilmesi hedeflenmekte ve
bunu sağlamaya yönelik malzeme seçimleri yapılmaktadır.
Önerilen projede, kemik
ile mekanik uyumluluk gösteren AZ91 Mg ana alaşımının tantal oksit (Ta2O5)
ile kaplaması yapılarak korozyon direncinin artırılması ile radyoopak (MRI ve
Röntgen’de görülebilir olma özelliği) ve antibakteriyel özellik kazandırılması,
en üst katmanda ise hidroksiapatit (HA; Ca10(PO4)6(OH)2)
kaplaması ile biyoaktifliğinin arttırılarak biyouyumluluğunun geliştirilmesi
ile biyolojik sabitlemenin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Geliştirilecek
olan malzemenin yeni nesil implant sektöründe birçok ihtiyacı aynı anda
karşılayabilmesi, özgün bir tasarım olarak literatürde yerini alması ve ileride
yapılacak çalışmalara da öncü olması hedeflenmektedir.
Sunulan çalışmada, ana malzeme olan AZ91 Mg alaşımı,
toz metalurji yöntemi ile üretilecek ve mekanik testleri yapılacaktır. Yüzey
hazırlıkları tamamlanan numunelerin yüzeyine, Ta2O5 çözeltisi
ile sol-jel yöntemi kullanılarak tabakalı kaplama yapılacaktır. Ta2O5
kaplaması yapılan yüzeyler, kurutma işleminin ardından, yine sol-jel
yöntemi kullanılarak HA ile kaplanacaktır. Hibrit kaplama yapılacak olan
numuneler ise, önce Ta2O5 ile kaplanacak olup, sonrasında
üzerlerine %5-10-25-50 oranlarında Ta2O5/HA hibrit
kaplamaları yapılacaktır. Hazırlanan tüm numuneler daha sonra yaşlandırma,
kurutma ve sinterleme işlemlerine tabi tutulacaktır. Numunelerin
karakterizasyon işlemlerinde; faz analizleri X-ışını kırınımı (XRD), arayüzey
bağlanma ve yüzey kaliteleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik
kuvvet mikroskobu (AFM), kimyasal yapı ve bağ karakterizasyonu fourier
dönüşümlü kızılötesi spektrometre (FTIR) kullanılarak incelenecektir. Aşınma
davranışlarını incelemek amacıyla çizik testleri yapılacaktır. Korozyon
davranışlarının belirlenmesi için potansiyodinamik elektrokimyasal korozyon
testleri yapılacaktır. Antibakteriyel
özelliklerinin belirlenebilmesinde ise literatür taramaları sonucunda implant
ile ilişkili enfeksiyonların yaygın sebepleri olarak belirlenen, gram pozitif S.
Aureus ve gram negatif E.
Coli bakteri kültürleri ile
antibakteriyel özellikleri belirlenecektir.
Yüzey biyoaktivitelerinin belirlenebilmesi için yapay vücut sıvısında
(SBF) apatit büyümesi gözlemlenecek
olup, orijinal numuneler ve SBF ile muamele edilmiş numunelerin sitotoksik
analizleri ve yüzey reaktiviteleri in vitro memeli hücre kültürlerinde
Mg alaşımlarında sıklıkla kullanılan sıçan kalvarial osteoblast hücreleri (skOBH) ve sıçan kemik iliği mezankimal kök
hücreleri (kiMKH) ile ayrı ayrı test edilecektir. Biyomalzemelerin in
vivo sitotoksisitesi ve radyograflar elde edilerek densitometrik analizler ve röntgen performansları (radyoopaklık) tavşanlar
üzerinde gerçekleştirilecek olup, tüm analizlerin sonuçları dikkate alınarak
insanlar üzerindeki muhtemel kullanımları tespit edilecektir.