Surface modification of tantalum via anodization for orthopedic applications
Ortopedik uygulamalar için tantal yüzeylerin anodizasyon yöntemi ile modifiye edilmesi
- Tez No: 641175
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BATUR ERCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Tantal metali yüksek korozyon direncine sahip olan malzemelerden biridir ve sahip olduğu mekanik özelliklerden dolayı ortopedi uygulamaları için uygun bir adaydır. Fakat, tantal yüzeyler vücut içerisinde biyoinört özellikler göstermekte olup, kemik dokuya yeterli seviyede entegre olamamaktadır. Nanoboyutlarda yapılacak yüzey modifikasyonu tantal yüzeylerin biyoaktivitesini artırmak için başvurulacak çözümlerden biridir. Bu tez çalışmasında, tantal yüzeyler anodizasyon yöntemi ile modifiye edilerek, yüzeylerde nanotübüler, nanohendek, nanoporoz ve nanomercan morfolojileri elde edilmiştir. Bununla birlikte, anodizasyon parametlerinde (voltaj, anodizasyon süresi, sıcaklık, elektrolit konsantrasyonu vb.) yapılan değişikliklerle, boyutlar 20 ila 140 nm arasında değiştirilerek, kemiğin topografisi taklit edilmiştir. Anodize yüzeylerin morfoloji, kristallik, hidrofobisite, yüzey topografisi ve kimyası gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, anodize tantal yüzeylerinin kimyasında Ta2O5 ve alt oksitler bulunduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, anodize numunelerin yüzey alanlarında 2 kat, yüzey pürüzlülüğünde ise 3.5 kata kadar artış gözlemlenmiştir. Daha sonra, anodize ve anodize olmayan yüzeyler kemik hücreleri ve fibroblastlar ile etkileştirilmiştir. Başlangıç çalışması olarak, fibroblast hücreleri ile etkileştirilen nanoporoz tantal yüzeylerin, fibroblast çoğalmasını ve yayılmasını artırdığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma doğrultusunda, nanotübüler, nanomercan ve nanohendek yüzeyler kemik hücreleri ile etkileştirilmiş, ve elde edilen anodize yüzeylerin boyuttan bağımsız olarak protein yapışmasını, kemik hücresi çoğalmasını ve yayılmasını artırdığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Tantalum has excellent corrosion resistance and mechanical properties suitable for orthopedic applications. However, tantalum exhibits bioinert characteristics and cannot promote desired level of osseointegration with juxtaposed bone tissue. To enhance the bioactivity of tantalum, nanoscale surface modification via anodization could be a potential approach. In this study, tantalum foils were modified to obtain surface features with different morphologies, i.e. nanotubular, nanodimple, nanoporous and nanocoral, via anodization. By controlling anodization parameters including voltage, anodization duration, temperature and electrolyte concentration, surface feature sizes were precisely fine-tuned in the range of 20 -140 nm. In this thesis, anodized tantalum samples were characterized to investigate physical and chemical properties of their surfaces, i.e. morphology, crystallinity, hydrophobicity, topography and chemistry. The results indicated that anodized tantalum surfaces consisted of Ta2O5 and non-stoichiometric tantalum oxide (tantalum sub-oxide). Upon the anodization, surface area of the tantalum samples increased up to 2 folds, which was accompanied by up to 3.5 folds increase in the nanophase surface roughness. Preliminary studies were completed by assessing the interaction of nanoporous tantalum surfaces with fibroblast cells. It was observed that nanoporus tantalum enhanced fibroblast proliferation and spreading in vitro. In line with that study, anodized nanotubular, nanodimple and nanocoral tantalum and non-anodized tantalum surfaces were interacted with bone cells in vitro. Biological studies showed that anodized tantalum surfaces significantly enhanced protein adsorption and, at the same time, improved bone cell proliferation and spreading in vitro independent of the anodized surface morphology and feature size.
Benzer Tezler
- Development of sensitive analytical methods for thallium determination by atomic absorption spectrometry
Atomik absorpsiyon spektrometriyle talyum tayini için duyarlı analitik yöntemlerin geliştirilmesi
BETÜL ARI
- Electrical surface modification and characterization of metallic thin films using scanning probe microscope (SPM) nanolithography method
Taramalı uç mikroskobu nanolitografi yöntemiyle metalik ince filmlerin elektriksel yüzey şekillendirmesi ve karakterizasyonu
SERKAN BÜYÜKKÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Bölümü
DOÇ. DR. SALİH OKUR
- Synthesis of nanocomposites thin films and characterization of mechanical properties
Nanokompozi̇t i̇nce fi̇lmleri̇n sentezi̇ ve mekani̇k özelli̇kleri̇ni̇n karakteri̇zasyonu
İSMAİL HAKKI CENGİZHAN KARBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM
- Mikro ark ve termal oksidasyon yöntemleriyle oksit kaplanan titanyum-niyobyum alaşımlarının özelliklerinin incelenmesi
Enhanced surface properties of titanium-niobium alloys by micro-arc and thermal oxidation methods
SENA BURCU HAYIRCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Storing renewable energy as H2 by combining solar/wind with seawaterelectrolysis directly
Güneş/rüzgâr ve deniz suyu elektrolizini doğrudan birleştirerek yenilenebilir enerjiyi H2 olarak depolamak
MUHAMMED ÇAVUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of Newcastle upon TyneMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. MOHAMED MAMLOUK