Ticari saflıkta titanyum üzerinde antibakteriyel bazlı biyoaktif ve biyouyumlu yüzeylerin üretilmesi ve özelliklerininaraştırılması
Manufacturing and research the characteristics of antibacterial-based bioactive and bio-compatible surfaces on commercial pure titanium
- Tez No: 654294
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SALİH DURDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Giresun Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Bu çalışmada biyomedikal alanda yaygın olarak kullanılan ticari saflıkta titanyum yüzeyinde antibakteriyel ve biyoaktif yüzeyler oluşturmak amaçlanmıştır. Bu nedenle mikro ark oksidasyon (MAO) ve PVD termal buharlaştırma kaplama teknikleri kullanılarak, cp-Ti yüzeyler üzerine; 1, 3 ve 5 nm'lik gümüş, bakır ve çinko bazlı TiO2 kaplamalar üretildi. Tüm yüzeylerin faz yapıları, yüzey morfolojileri, elementel yapıları ve yüzeyin hidrofilik/hidrofobik özellikleri sırasıyla; XRD, SEM, EDS ve temas açısı ölçüm analizleri ile gerçekleştirilmiştir. MAO ve PVD yüzeylerin tümünde TiO2, brokit TiO2 ve rutil TiO2 fazları tespit edilmiştir. MAO yüzeyler proses boyunca meydana gelen mikrokıvılcımlardan dolayı gözenekli ve pürüzlü yapıdadırlar. PVD sonrası nanotabakalardan dolayı yüzey kimyası değişmesine rağmen yüzeyin morfolojisi değişmemiştir. MAO ve PVD prosesleri sonrası yüzeylerde Ti, O, Si, Ag, Cu ve Zn gibi elementler tespit edilmiş olup, bu elementler yüzey boyunca homojen olarak dağılmışlardır. Temas açısı ölçüm sonucunda MAO yüzeyler hidrofilik özellik gösterirken PVD kaplaması sonrası yüzeyler hidrofobik özellik göstermiştir. Bu durum MAO yüzeylerin polar yapıdayken, PVD sonrası yüzeylerin polaritesini kaybetmesinden ileri gelmektedir. Kaplamaların in vitro tahmini biyoaktivite yeteneklerini araştırmak için, numuneler 14 gün boyunca 36,5 °C'de ve 1.0X SBF (yapay vücut sıvısı) içinde daldırılmıştır. Daldırma sonrası yüzeyler SEM ve EDX cihazlarıyla araştırılmıştır. İnceleme sonrası aynı kalınlık değerleri için sırasıyla; çinko yüzeyler bakır yüzeylere kıyasla ve bakır yüzeylerde gümüşe kıyasla daha iyi biyoaktivite özellikleri sergilemişlerdir. Gümüş MAO yüzeyine kıyasla biraz daha iyi biyoaktivite performansı sergilemiştir. MAO ve Ag, Cu ve Zn kaplanmış MAO yüzeylerinin antibakteriyel aktiviteleri, Gram negatif E. coli ve Gram pozitif S. aureus'a karşı koloni sayma yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. MAO yüzeylerin antibakteriyel özellikleri gümüş, bakır ve çinko bazlı yüzeylere kıyasla daha düşüktür. Bakteri testleri sonrasında E.coli ve S.aureus bakterilerine karşı aynı kaplama kalınlık değerleri için; gümüş bazlı yüzeyler çinko bazlı yüzeylere kıyasla ve de çinko bazlı yüzeyler bakır bazlı yüzeylere kıyasla daha iyi antibakteriyel özellik sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, it is aimed to create antibacterial and bioactive surfaces on the commercial purity titanium surface which is widely used in the biomedical field. For this reason, using micro arc oxidation (MAO) and PVD thermal evaporation coating techniques, on cp-Ti surfaces; silver, copper and zinc based TiO2 coatings of 1, 3 and 5 nm were produced. Phase structures, surface morphologies, elemental structures and hydrophilic / hydrophobic properties of the surface, respectively; XRD, SEM, EDS and contact angle measurement analysis. TiO2, brokite TiO2 and rutile TiO2 phases were detected on all MAO and PVD surfaces. MAO surfaces are porous and rough due to the microsparks that occur during the process. Although the surface chemistry has changed due to the nano layers after PVD, the morphology of the surface has not changed. After MAO and PVD processes, elements such as Ti, O, Si, Ag, Cu and Zn were detected on the surfaces, and these elements were homogeneously distributed throughout the surface. As a result of the contact angle measurement, the MAO surfaces showed hydrophilic properties, while the surfaces showed hydrophobic properties after PVD coating. This situation arises from the fact that MAO surfaces are in polar structure, while the surfaces lose their polarity after PVD. To investigate the predicted bioactivity ability of the coatings in vitro, samples were immersed for 14 days at 36,5 ° C and 1.0X SBF (artificial body fluid). Post-immersion surfaces were investigated with SEM and EDX devices. For the same thickness values after the examination; zinc surfaces exhibited better bioactivity properties compared to copper surfaces and copper surfaces compared to silver. It showed slightly better bioactivity performance compared to the silver MAO surface. The antibacterial activities of MAO and Ag, Cu and Zn coated MAO surfaces were evaluated against Gram negative E. coli and Gram positive S. aureus using the colony counting method. The antibacterial properties of MAO surfaces are lower compared to silver, copper and zinc based surfaces. For the same coating thickness values against E.coli and S.aureus bacteria after bacteria tests; silver based surfaces exhibited better antibacterial properties compared to zinc based surfaces and zinc based surfaces compared to copper based surfaces.
Benzer Tezler
- Thermo-mechanical behavior of severely deformed titanium
Aşırı deforme titanyumun termo-mekanik davranışı
SEYEDVAHID SAJJADIFAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEY GÜVEN YAPICI
- 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
- Titanyum alaşımlarının farklı kaynak yöntemleriyle kaynağının incelenmesi
Investigation of weldability of titanium alloys with different welding methods
İLTER KİLERCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. N. SİNAN KÖKSAL
- Mikro ark oksidasyon işleminde elektrolite karbon nanotüp ilavesinin titanyum ve alaşımlarının yüzey özelliklerine etkisi
Effect of incorporationing carbon nanotube in to electrolyte in the micro arc oxidation process on the surface characteristics of titanium and its alloys
KAAN SELİM YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Identification of internal process parameters of micro milling considering machined surface topography
Mikro frezeleme işlemi iç parametrelerinin işlenmiş yüzey topografisi yardımıyla belirlenmesi
ABDULRZAK MASRANİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT