Development of pHh-responsive multifunctional surfaces for titanium-based load-bearing implants
Titanyum esaslı yük taşıyan implantlar için pH-duyarlı çok fonksiyonlu yüzeylerin geliştirilmesi
- Tez No: 1021729
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH TOPTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Akermanit (AK) (Ca₂MgSi₂O₇), biyouyumluluğu ve osteojenik özellikleriyle öne çıkan bir silikat biyoseramiğidir ve titanyum esaslı implantların yüzey fonksiyonelleştirilmesi için güçlü bir aday olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada AK tozları sentezlenmiş ve ticari saflıktaki titanyum (Cp-Ti) yüzeyleri üzerine mikro ark oksidasyonu (MAO) yöntemiyle uygulanmış; ayrıca MAO sonrasında hidrotermal işlem (HT) ile de yüzeye AK eklemesi de gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen tozlar X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji saçılım spektroskopisi (EDS) ile karakterize edilmiş; analizler AK fazının başarıyla oluştuğunu, küçük miktarda ikincil silikat fazların bulunduğunu ve partikül morfolojilerinin nano ile mikro ölçek arasında değiştiğini göstermiştir. Yüzey analizleri, MAO–AK kaplamalarının gözenekli, volkan benzeri yapılar sergilediğini; buna karşılık hidrotermal işlem uygulanmış örneklerde AK partiküllerinin yüzey üzerinde iğnemsi ve tetragonal benzeri yapılarda dağıldığını ortaya koymuştur. İndüktif eşleşmiş plazma–optik emisyon spektroskopisi (ICP–OES) sonuçları, AK içeren yüzeylerin pH'a duyarlı iyon salınımı gerçekleştirdiğini; özellikle asidik ortamda Ca²⁺, Mg²⁺ ve Si⁴⁺ iyonu salınımının arttığını göstermiştir. Elektrokimyasal ölçümler, hem MAO hem de MAO-AK kaplamalarının saf titanyuma kıyasla korozyon direncini artırdığını, ancak hidrotermal işlem uygulanmış örneklerde bu kararlılığın azaldığını ortaya koymuştur. Tribokorozyon testleri, özellikle MAO-10gL grubunun üstün performans gösterdiğini; bu grubun daha düşük ve stabil bir sürtünme katsayısı ile MAO, MAO-5gL ve MAO-HT örneklerine kıyasla elektro-kimyasal bozunmaya karşı daha yüksek direnç sunduğunu göstermiştir. Genel olarak elde edilen bulgular, AK ile modifiye edilmiş MAO tabakalarının titanyum yüzeylerde korozyon direncini, aşınma performansını ve kontrollü iyon salınımını iyileştirdiğini; dolayısıyla biyolojik etkinlik, dayanıklılık ve yüzey stabilitesinin kritik olduğu biyomedikal implant uygulamaları için yüksek potansiyel taşıdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Akermanite (AK) (Ca₂MgSi₂O₇) is a silicate bio ceramic with promising bioactive and osteogenic properties, making it a strong candidate for surface functionalization of titanium-based implants. In this study, AK powders were synthesized and incorporated into micro-arc oxidation (MAO) layers on commercially pure titanium substrates, and alternatively, AK was introduced via post-MAO hydrothermal treatment (HT) to allow comparison of the two approaches. The synthesized powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), confirming successful AK formation with minor secondary silicate phases and particle morphologies ranging from nanoscale to microscale. Surface analyses demonstrated porous, volcano-like morphologies for AK-MAO-treated samples, on the other hand with post HT samples, AK particles distributed across the surface in both needle-like and tetragonal-like structures. Inductively coupled plasma–optical emission spectroscopy (ICP-OES) revealed pH-responsive ion release behavior, with enhanced Ca²⁺, Mg²⁺, and Si⁴⁺ ion release in acidic environments, while electrochemical measurements indicated that MAO and MAO-AK layers improved corrosion resistance compared to bare titanium, with hydrothermally treated samples showing reduced stability. Tribocorrosion tests highlighted the superior performance of the MAO-10gL group, which exhibited lower and more stable coefficients of friction and greater resistance to electrochemical degradation compared to MAO, MAO-5gL, and MAO-HT samples. Overall, these findings demonstrate that AK-modified MAO layers on titanium can provide enhanced corrosion resistance, wear performance, and controlled ion release, underscoring their potential for biomedical implant applications where bioactivity, durability, and stability are critical.
Benzer Tezler
- İçme suyunun polimerik nanokompozit membranlar ile arıtımı
Treatment of drinking water with nanocomposite membranes
ZEYNEP ÜSTKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURTAÇ ÖZ
- Design of biopolymer-based advanced functional materials
Biyopolimer esaslı gelişmiş fonksiyonel malzemelerin tasarımı
SENA ÇİFTBUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Development of degradable renewable polymers and stimuli-responsive nanocomposites
Bozunabilir yenilenebilir polimerler ve uyarı-cevap nanokompozitler geliştirilmesi
ERSAN EYİLER
Doktora
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiMıssıssıppı State UnıversıtyKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEİSHA BİSHOP WALTERS
- Development of peg-peptide conjugate based curcumin delivery systems
Peg-peptid konjugatı bazlı kürkümin taşıyıcı sistemlerinin geliştirilmesi
GAMZE AYDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYBEN TOP
- Atık çay posasındanbiyobozunur ve antimikrobiyal polimerik jel-film üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of biodegradable and antimicrobial gel film from waste tea pulp
ŞEYDA TAŞAR
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÖZER