DEVELOPMENT OF TITANIUM-BASED SMART IMPLANT MATERIALS
TİTANYUM ESASLI AKILLI İMPLANT MALZEMELERİNİN GELİŞTİRİLMESİ
- Tez No: 631202
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH TOPTAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, implant ilişkili enfeksiyonları ve tribokorozyonu eş zamanlı olarak ele almak amacıyla titanyum (cp-Ti) üzerinde pH'a duyarlı, çok işlevli hibrit bir yüzey mimarisi geliştirmektedir. Başlangıçta, akıllı antimikrobiyal ajanlar (SAA; gümüş katkılı hidroksiapatit nanopartikülleri, Ag-HAP NP'ler) sentezlenmiştir. Bu ajanlar fizyolojik pH'ta (7.0) kararlı ve ihmal edilebilir düzeydegümüş salınımı yaparken, enfeksiyonu simüle eden asidik mikroortamlarda (pH 5.5) hızlandırılmış, 'isteğe bağlı' salınım sergilemiştir. Eş zamanlı olarak, cp-Ti üzerindeki mikro-ark oksidasyon (MAO) işlemi, gelişmiş aşınma direnci için optimum işlem koşullarını belirlemek üzere Deney Tasarımı (DOE) kullanılarak sistematik olarak değerlendirilmiştir. Bu metodoloji, Ag-HAP NP'lerinin entegre edildiği mikro-gözenekli bir titanya matrisinin in-situ büyümesini sağlamıştır. Tribokorozyon testleri, bu hibrit tabakaların dinamik kaymalı aşınma altında cp-Ti'ye kıyasla gelişmiş bir mekanik-elektrokimyasal kalkan sağladığını göstermiştir. En önemlisi, SAA'nın matrise dahil edilmesi, saf MAO tabakalarının doğal tribokorozyon direncini olumsuz yönde etkilememiştir. Ayrıca, in-vitro biyolojik analizler (Saos-2 ve L929), NP'lerin matris içine yapısal olarak hapsolmasının gümüş kaynaklı akut sitotoksisiteyi hafifletmesi sayesinde elverişli bir sitouyumluluk sergilediğini göstermiştir. Ancak, MRSA'ya karşı hedeflenen antimikrobiyal etkinlikte işlevsel bir kısıtlılık tespit edilmiştir. SAA'nın seramik tabaka içine derinlemesine gömülme ihtimali nedeniyle, aktif Ag⁺ iyonlarının bölgesel yoğunluğunun minimum inhibitör konsantrasyonunu (MIC) aşmakta yetersiz kaldığı görülmüştür. Sonuç olarak, vücut ortamı koşullarında tribokorozyona dirençli ve biyolojik olarak güvenli bir arayüz başarıyla geliştirilmiş olup, bölgesel bakterisidal kinetiği artırmak için ajana özgü ikincil optimizasyonlara ihtiyaç duyulduğu vurgulanmıştır.
Özet (Çeviri)
This dissertation develops a pH-responsive, multifunctional hybrid surface on titanium (cp-Ti) to simultaneously address implant-associated infections and tribocorrosion. Initially, smart antimicrobial agents (SAA, silver-decorated hydroxyapatite nanoparticles, Ag-HAP NPs) were synthesized. These agents demonstrated stable, negligible Ag release at physiological pH (7.0) and accelerated,“on-demand”release in infection-simulating acidic microenvironments (pH 5.5). Concurrently, the micro-arc oxidation (MAO) process on cp-Ti was systematically evaluated using Design of Experiments (DOE) to establish optimal processing conditions for enhanced wear resistance. This methodology enabled the in-situ growth of a micro-porous titania matrix incorporated with Ag-HAP NPs. Tribocorrosion tests revealed that these hybrid layers provided an enhanced mechanical-electrochemical shield under dynamic sliding wear compared to cp-Ti. Most importantly, the incorporation of the SAA into the matrix did not negatively affect the inherent tribocorrosion resistance of the pristine MAO layers. Furthermore, in-vitro biological assays (Saos-2 and L929) demonstrated favorable cytocompatibility, as the structural encapsulation of the NPs within the matrix mitigated acute Ag-induced cytotoxicity. However, a functional limitation was identified regarding antimicrobial efficacy against MRSA. Due to the possibility of deep entrapment of the SAA within the ceramic layer, the localized density of active Ag⁺ ions appeared insufficient to surpass the minimum inhibitory concentration (MIC). Ultimately, a biologically safe interface that is tribocorrosion-resistant under physiological conditions was successfully developed, highlighting the need for secondary agent-specific optimizations to enhance localized bactericidal kinetics.
Benzer Tezler
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Hyaluronidase-responsive MSN–HA coatings for infection-triggered antibiotic delivery on titanium surfaces
Titanyum yüzeylerde enfeksiyonla tetiklenen antibiyotik salımı için hiyalüronidaza duyarlı MSN–HA kaplamaları
MERVE YOLUM
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAKİP ÖNDER
- Use of smart materials in the design of dynamic intelligent surfaces
Akıllı malzemelerin dinamik akıllı yüzeylerin tasarımında kullanılması
BUKET ÜRKMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
- Toksik civa iyonlarının tespiti için rutenyum boyaları ile işlevselleştirilmiş nanoyüzeyli renk sensörlerinin geliştirilmesi
Development of ruthenium dye functionalized nanosurfaces for colorimetric detection of toxic mercury ions
BURCU BAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ
DOÇ. DR. KASIM OCAKOĞLU
- Hareketli gölgeleme bileşenlerinin şekil hafızalı alaşımlar ile etkinleştirilmesi: Bir eyleyici mekanizma önerisi
Movable shading devices activated by shape memory alloys: A proposal for an actuator mechanism
ONUR YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİYE ECEM EDİS