Micro-arc oxidation of commercially pure titanium for dental applications
Dental uygulamalarda kullanılan ticari saflıktaki titanyumun mikro-ark oksidasyon işlemi
- Tez No: 323798
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Titanium and its alloys are preferred materials for biomedical applications due to their high mechanical properties, excellent corrosion resistance, low density and biocompatibility. However, titanium is a bio-inert material because of the protective, thin oxide layer present on it and can not make a connection with the bone in short periods after the implantation. For this reason, a bio-active surface layer such as hydroxyapatite has to be produced on titanium. One of the techniques performed for obtaining a bio-active surface layer is micro-arc oxidation (MAO) process, which is a new-developing and promising technique. MAO, performed in calcium and phosphorus containing electrolytes, leads to a porous, rough and strongly adhesive oxide layer on titanium. As a result, mechanical and biological bonding ability of titanium with the bone increases, due to the enhanced average surface roughness and incorporation of Ca and P into the oxide layer. But, especially for pure titanium utilized in dental applications, the probability of bacterial infection increases, because of the enhanced surface roughness.In this study, AgNO3 addition into the electrolyte was performed to investigate its effect on biological and anti-bacterial activity of pure titanium. It was concluded that, AgNO3 addition into the electrolyte provided a remarkable anti-bacterial activity, which developed with increasing process voltage. Also, AgNO3 addition altered the surface morphology of the oxide layer and increased the surface roughness along with wettability.Oxidized samples were immersed in a simulated body fluid for 30 days. Carbonated hydroxyapatite phases were detected on the sample oxidized without silver nitrate; however there were not any calcium-phosphate phases on the sample oxidized in the presence of silver nitrate. UV irradiation of the oxidized samples was performed in order to shorten the apatite induction time and enhance the bio-activity. In a short period such as 14th day of immersion, calcium phosphate layers were observed to form on both samples. The phases, which were formed on the surface of the sample oxidized in the presence of silver nitrate, were ? -Ca2P2O7 and ? -Ca2P2O7.
Özet (Çeviri)
Titanyum ve alaşımları, yüksek mekanik özellikleri, mükemmel korozyon direnci, hafifliği ve biyo-uyumluluğu nedeni ile biyomedikal uygulamalarda tercih edilen bir malzeme grubudur. Fakat titanyum biyo-inert bir malzemedir ve yüzeyindeki koruyucu ince oksit film tabakası sebebiyle implantasyon sonrası kemik doku ile kısa vadede bir bağlanma gerçekleştiremez. Bu nedenle titanyumun yüzeyinde hidroksiapatit (HA) gibi biyo-aktif bir kaplama oluşturulmalıdır. Bunun için kullanılan yöntemlerden biri son yıllarda hızlıca gelişmekte olan mikro-ark oksidasyon (MAO) işlemidir. Kalsiyum ve fosfor içeren çözeltiler içerisinde gerçekleştirilen mikro-ark oksidasyon işlemi sonucunda titanyumun yüzeyinde poroz, oldukça pürüzlü ve altlık malzemeye kuvvetlice yapışan bir oksit tabakası oluşur. İşlem neticesinde artan yüzey pürüzlülüğü ve oksit tabakaya ilave olan Ca, P gibi elementlerden dolayı, titanyumun kemik doku ile mekanik ve biyolojik olarak bağ yapma kabiliyeti artar. Ancak, artan yüzey pürüzlülüğü neticesinde, özellikle dental uygulamalarda kullanılan saf titanyumun yüzeyinde bakteri birikimine bağlı enfeksiyon oluşma riski artar.Bu çalışmada, mikro-ark oksidasyon işleminin gerçekleştirildiği çözelti içerisine yapılan AgNO3 ilavesinin, saf titanyumun biyolojik ve anti-bakteriyel aktivitesi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Gerçekleştirilen bakteri testleri neticesinde, çözeltiye yapılan gümüş nitrat ilavesinin çok yüksek anti-bakteriyel aktivite sağladığı ve artan işlem voltajı ile anti-bakteriyel aktivitenin arttığı görülmüştür. Ayrıca gümüş nitrat ilavesinin oksit tabakanın yüzey morfolojisini tamamen değiştirdiği ve malzemenin yüzey pürüzlülüğü ile ıslanabilirliğini oldukça arttırdığı gözlemlenmiştir.Çalışmada ayrıca, gümüş nitratsız ve gümüş nitratlı çözeltiler içerisinde oksitlenen numuneler 30 gün boyunca yapay vücut sıvısı içerisinde bekletilmiştir. X-ışını analizleri neticesinde, gümüşsüz numune yüzeyinde karbona-hidroksiapatit fazları görülse de gümüş nitrat varlığında oksitlenen numune yüzeyinde herhangi bir kalsiyum-fosfat tabakası oluşumu gözlemlenmemiştir. Yapay vücut sıvısı içerisinde apatit oluşum süresini erkene çekmek ve biyo-aktiviteyi artırmak amacıyla gümüş nitratlı ve gümüş nitratsız çözeltiler içerisinde oksitlenen numuneler, işlem sonrasında UV radyasyona maruz bırakılmıştır. Bu numunelerde, yapay vücut sıvısı içerisinde 14. gün gibi kısa bir sürede yüzeyde kalsiyum fosfat tabakaları oluşumu gözlemlenmiştir. Gümüş nitratlı çözeltide oksitlenen numune yüzeyinde oluşan fazların ? -Ca2P2O7 ve ? -Ca2P2O7 fazları olduğu tespit edilmiştir.
Benzer Tezler
- Development of antibacterial coatings on titanium based biomaterials
Titanyum esaslı biyomalzemeler üzerinde antibakteriyel kaplamalar geliştirilmesi
DİLEK TEKER AYDOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Biyomedikal uygulamalar için ASTM F75 kobalt-krom alaşımının yüzey modifikasyonu
Surface modification of ASTM F75 cobalt-chromium alloy for biomedical applications
DOĞUKAN ÇETİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Novel approaches for protection of light metals under various wear conditions via micro arc oxidation process
Hafif metallerin mikro ark oksidasyon yöntemiyle farklı aşınma şartlarında korunmasına yönelik yenilikçi yaklaşımlar
FAİZ MUHAFFEL
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Generation of zinc and copper incorporated oxide layers on titanium based biomaterials
Titanyum esaslı biyolojik malzemelerde çinko ve bakır katkılandırılmış oksit tabakaların oluşturulması
MERVE KÜBRA SAYGI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Bimetal kompozitlerin metal talaşlarıyla üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of bimetal composites by metal shavings
RIDVAN GECÜ
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KARAASLAN