Optimum görüş kalitesine sahip yumuşak kontak lenslerin 3B yazıcı ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of soft contact lenses with optimal visual quality
- Tez No: 1018419
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERİFE YALÇIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tez çalışmasında, optimum görüş kalitesine sahip yumuşak kontak lenslerin dijital ışık işleme (DLP) tabanlı üç boyutlu (3B) yazıcı teknolojisi ile üretilebilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, hidrofilik yapısı ve kontak lens uygulamalarındaki yaygın kullanımı nedeniyle 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) temel lens matrisi olarak seçilmiş; HEMA matrisinin optik, mekanik, yüzey ve biyolojik özelliklerini geliştirmek amacıyla farklı oranlarda TRIS ve MMA katkıları kullanılmıştır. Saf HEMA kontrol grubu olarak değerlendirilmiş; HEMA-TRIS ve HEMA-MMA esaslı numuneler %1, %3, %5, %10 ve %20 katkı oranlarında hazırlanmıştır. Hazırlanan fotopolimerize edilebilir karışımlar, DLP tipi 3B yazıcı ile kontak lens ve test numunesi geometrilerinde üretilmiş, ardından UV post-kürleme işlemi uygulanmıştır. Üretilen numunelerin fiziksel, optik, yapısal, termal, mekanik, morfolojik ve biyolojik özellikleri kapsamlı olarak değerlendirilmiştir. Fiziksel analizlerde denge su içeriği ve temas açısı ölçümleri yapılmış; optik özellikler UV-Vis spektroskopisi ile incelenmiştir. Polimer yapının oluşumu FTIR analizi ile, termal davranış ise DSC analizi ile değerlendirilmiştir. Numunelerin kuru ve ıslak ortam mekanik özellikleri çekme testleriyle belirlenmiş, yüzey/kırık yüzey morfolojileri SEM analizi ile incelenmiştir. Ayrıca biyolojik uygunluk kapsamında hücre canlılığı, protein adsorpsiyonu ve bakteriyel adezyon testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, DLP tabanlı 3B yazıcı teknolojisinin HEMA esaslı yumuşak kontak lens üretiminde başarılı şekilde uygulanabileceğini göstermiştir. Saf HEMA numunesinin denge su içeriği yaklaşık %35 olarak belirlenirken, TRIS katkılı numunelerde bu değer %22-36, MMA katkılı numunelerde ise %28-41 aralığında değişmiştir. Optik geçirgenlik sonuçlarına göre, HEMA-TRIS numuneleri görünür bölgede yüksek şeffaflık göstermiş ve %95,8-98,5 geçirgenlik değerlerine ulaşmıştır. Buna karşılık, HEMA-MMAnumunelerinde geçirgenlik değerleri %72-81 aralığında kalmıştır. Bu durum, TRISkatkısının optik performans açısından MMA'yagöredahaavantajlıolduğunuortayakoymuştur.FTIR analizleri, HEMA, TRIS ve MMA monomerlerinin fotopolimerizasyon sürecine katıldığını ve polimer ağ yapısının başarılı şekilde oluştuğunu göstermiştir. DSC sonuçlarında saf HEMA'nın cam geçiş sıcaklığı yaklaşık 14 °C olarak belirlenmiş; TRIS katkısının Tg değerlerini artırdığı, yüksek MMA oranlarında ise termal stabilitenin zayıflayabildiği görülmüştür. Mekanik testlerde, kuru ortamda MMA katkılı numunelerin daha yüksek çekme dayanımı gösterebildiği, ancak ıslak ortamda TRIS katkılı numunelerin daha dengeli mekanik davranış sergilediği belirlenmiştir. Islak ortamda saf HEMA'nın maksimum çekme gerilmesi 0,14 MPa iken, TRIS katkılı numunelerde bu değer 0,64 MPa'ya ulaşmıştır. Biyolojik test sonuçları, özellikle HEMA-TRIS sisteminin kontak lens uygulamaları açısından umut verici olduğunu göstermiştir. TRIS katkılı numunelerde protein adsorpsiyonu kontrollü düzeyde kalmış ve aşırı protein birikimi gözlenmemiştir. Ayrıca bakteriyel adezyon testlerinde, orta düzey TRIS katkılı numunelerin E. coli ve S. aureus tutunmasını azaltabildiği belirlenmiştir. Genel olarak değerlendirildiğinde, HEMA-TRIS sistemi yüksek optik geçirgenlik, kabul edilebilir su içeriği, ıslak ortamda daha iyi mekanik performans ve olumlu biyolojik özellikleri nedeniyle HEMA-MMA sistemine kıyasla kontak lens uygulamaları için daha uygun bulunmuştur. Özellikle %5-10 TRIS katkı aralığının optik, mekanik ve biyolojik özellikler arasında daha dengeli bir performans sunduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, bu tez çalışması DLP tabanlı 3B yazıcı teknolojisinin kişiselleştirilmiş yumuşak kontak lens üretiminde kullanılabilir olduğunu ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, TRIS ile modifiye edilmiş HEMAesaslı hidrojel sistemlerin yüksek görüş kalitesi, yeterli mekanik özellik ve biyolojik uygunluk açısından gelecek nesil oftalmik biyomalzemeler için önemli bir potansiyel taşıdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this doctoral thesis, the feasibility of producing soft contact lenses with optimum visual quality using digital light processing (DLP)-based three-dimensional printing technology was investigated. For this purpose, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was selected as the main lens matrix due to its hydrophilic nature and widespread use in contact lens applications. TRIS and MMA were incorporated at different ratios to improve the optical, mechanical, surface, and biological properties of the HEMA matrix. Pure HEMAwasevaluated as the control group, while HEMA-TRIS (HT) and HEMA-MMA (HM) samples were prepared with additive ratios of 1%, 3%, 5%, 10%, and 20%. The prepared photopolymerizable mixtures were fabricated into contact lens and test specimen geometries using a DLP-type 3D printer, followed by UV post-curing. The physical, optical, structural, thermal, mechanical, morphological, and biological properties of the produced samples were comprehensively evaluated. Equilibrium water content and contact angle measurements were performed for physical characterization, while optical properties were investigated using UV-Vis spectroscopy. The formation of the polymer structure was confirmed by FTIR analysis, and the thermal behavior was evaluated by DSC analysis. The mechanical properties of the samples under dry and wet conditions were determined by tensile tests, and the surface/fracture surface morphologies were examined by SEM analysis. In addition, cell viability, protein adsorption, and bacterial adhesion tests were carried out to evaluate biological suitability. The obtained results demonstrated that DLP-based 3D printing technology can be successfully applied to the fabrication of HEMA-based soft contact lenses. The equilibrium water content of the pure HEMA sample was approximately 35%, while this value varied between 22–36% for TRIS-containing samples and 28–41% for MMA-containing samples. According to the optical transmittance results, HEMA-TRIS samples exhibited high transparency in the visible region, reaching transmittance values of 95,8–98,5%. In contrast, the transmittance values of HEMA-MMAsamples remained in the range of 72–81%. These findings indicated that TRIS provided more advantageous optical performance than MMA. FTIR analyses showed that HEMA, TRIS, and MMA monomers participated in the photopolymerization process andthat the polymernetworkstructure wassuccessfully formed. DSCresultsrevealedthat the glass transition temperature of pure HEMA was approximately 14 °C. The incorporation of TRIS increased the Tg values, whereas high MMA contents were found to reduce thermal stability. Mechanical test results showed that MMA-containing samples could exhibit higher tensile strength under dry conditions; however, TRIS-containing samples displayed more balanced mechanical behavior under wet conditions.Themaximumtensile stress of pure HEMAunderwetconditions was 0,14 MPa, while this value increased to 0,64 MPa for TRIS-containing samples. Biological test results indicated that the HEMA-TRIS system was particularly promising for contact lens applications. Protein adsorption on TRIS-containing samples remained at a controlled level, and no excessive protein accumulation was observed. In addition, bacterial adhesion tests showed that samples containing moderate amounts of TRIS could reduce the adhesion of E. coli and S. aureus. Overall, the HEMA-TRIS system was found to be more suitable for contact lens applications than the HEMA-MMA system due to its high optical transmittance, acceptable water content, improved mechanical performance under wet conditions, and favorable biological properties. In particular, the 5–10% TRIS range provided a more balanced performance in terms of optical, mechanical, and biological properties. In conclusion, this thesis demonstrated that DLP-based 3D printing technology can be used for the production of personalized soft contact lenses. The findings indicate that TRIS-modified HEMA-based hydrogel systems have significant potential as next-generation ophthalmic biomaterials due to their high visual quality, sufficient mechanical properties, and biological suitability.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
- Gazi tipi eksternal fiksatörlerle yapılan uygulamalarda kırık hattındaki kompresyonun biyomekanik olarak“strain gage”lerle tayini
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN ŞENGÜL
