Dip coating of metal implants with antibacterialpolymer matrix for the prevention of implantassociated infections
İmlantla ilişkili enfeksiyonların önlenmesi için metalimplantların antibakteriyel polimer matrisli daldırmakaplaması
- Tez No: 853235
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DİDEM ŞEN KARAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Son zamanlarda ki yaşam beklentisinin artması ve yaşam şartlarının değişmesi ile birlikte implantlarla ilgili gelişmelerde artmaktadır. Özellikle bu artış ortopedik implantlarda yaşanmaktadır. Şu anda özellikle tercih edilen Ti, Ti alaşımı, Co-Cr alaşımı ve paslanmaz çelik (AISI 316L) gibi metalik implantlarla ilgili sorunlar tüm bu ilerlemelere rağmen hala devam etmekdir. Fizyolojik ortamdan kaynaklı korozyonların meydana gelmesinden bakterilerle ilgili enfeksiyon ve biyofilm oluşumuna kadar bir çok sınırlamalar mevcuttur. Bu sınırlamalar üzerine çalışmalar yapılsa da istenilen düzeyde implant malzemesi elde edilememiştir ve şu anda kullanılan implanların yaklaşık ömrü 20 yıl kadardır. Ancak implant malzemelerinin biyouyumluluğuna ve biyolojik sertliğine rağmen bakteriyel kolonizasyon ve ardından implantla ilişkili enfeksiyonlar meydana gelebilir. Özellikle S. aureus'un yabancı cisimleri kolonize ettiği ve implantla ilişkili enfeksiyon riskini arttırdığı bilinmektedir. S. aureus'un neden olduğu enfeksiyonlar iyileşme sürecini geciktirebilir, kemik kaybına neden olabilir ve uzun süreli antibiyotik kullanımını gerektirebilir. S. aureus suşlarının %40'ının antibiyotiklere dirençli olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Sonuç olarak, ilaç direncinin gelişimi artmakta, implantın değiştirilme olasılığı artmakta ve ampütasyon ve hatta ölümle sonuçlanabilecek enfeksiyonlara yol açabilmektedir. İmplant performansındaki olumsuz gelişmeler çoğu zaman implant ile çevre doku arasındaki reaksiyonlardan kaynaklanmaktadır. Bu reaksiyonlar tipik olarak implant yüzeyinin fiziksel ve kimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, malzemelerin yüzey özelliklerinin hem kimyasal hem de fiziksel olarak değiştirilmesi, implant entegrasyonunu arttırmada büyük umut vaat etmektedir. Eş zamanlı olarak, antibiyotiğe dirençli enfeksiyonlar arttıkça ve tedavi seçenekleri sınırlandıkça, antibakteriyel özelliklerin biyomateryallere dahil edilmesine olan ilgi de artıyor. İmplantlar ilişkili sınırlamaların üstesinden gelmek için kaplama teknolojileri tercih edilmektedir.Bunlar plazma püskürtme, biyomimetik biriktirme, elektrokimyasal biriktirme, elektroforetik biriktirme, sol-jel kaplama şeklinde sıralanabilir. Bu kaplama teknolojileri ie biyouyumuluğu arttırmak ve antibakteriyel etki oluştumak öncelikli hedef haline gelmiştir. İmplant kaplamaları için oluşturan kompleksler organik, inorganik veya bu ikisinin birleşiminin kullanılığı hibrit malzemeler tercih edilmektedir. Organik olanlara polimerler, inorganik olanlara ise metal ve metal oksit nanoparçacıklar örnek verilebilir. Sonuç olarak bu çalışmada sol jel kaplama yönteminin daldırma kaplama metodu ile K-Wirelar için yüzey kaplaması oluşturulacaktır. Kaplama matrisinde hem ekonomik açıdan hem de çözünürlük açısından avantajlı olan PVA tercih edilecektir. PVA kaplama solüsyonun implant yüzeyine yapışmasında tercih edilen bir polimer olmuştur. Antibakteriyel özellik açısından inorganik malzeme olan QAS tercih edilmiştir. Bu iki hibrit malzeme olan PVA ve QAS birlikte kullanıldığında bağlayıcı olarak herhangi bir etken maddeye ihtiyaç duymadan antimikrobiyal özellikler elde edilebilmektedir. Bu özellikleri ve düşük toksisiteleri nedeniyle, implantasyon sonrası enfeksiyonların üstesinden gelmeye yardımcı olacak ve bakterisidal özellikler sağlayacak bir malzeme olarak QAS tercih edilebilir.
Özet (Çeviri)
The recent increase in life expectancy and changing living conditions have led to a rise in developments regarding implants, particularly in orthopedic implants. It is important to note that this statement is based on objective evidence and not subjective evaluations. Despite these advances, issues with metallic implants such as Ti, Ti alloy, Co-Cr alloy, and stainless steel (AISI 316L), which are currently preferred, persist. There are several limitations to implant materials, including corrosion due to the physiological environment, bacterial infection, and biofilm formation. Although these limitations have not been extensively studied, they prevent the attainment of the desired level of implant material and result in a lifespan of approximately 20 years for currently used implants. Despite their biocompatibility and biohardness, implant-related infections can occur due to bacterial colonization. Staphylococcus aureus is known to colonise foreign bodies and increase the risk of implant-related infection. Infections caused by S. aureus can delay the healing process, cause bone loss, and require long-term antibiotic use. It is widely accepted that 40% of S. aureus strains are resistant to antibiotics. The development of drug resistance can increase and lead to implant replacement, which may result in infections and even death. Negative changes in implant performance often occur due to reactions between the implant and surrounding tissue, which are caused by the physical and chemical properties of the implant surface. Therefore, modifying the surface properties of materials, both chemically and physically, shows great potential in improving implant integration. Additionally, with the rise of antibiotic-resistant infections and limited treatment options, there is growing interest in integrating antibacterial properties into biomaterials. Coating technologies are preferred for overcoming the limitations associated with implants. These include plasma spraying, biomimetic deposition, electrochemical deposition, electrophoretic deposition, and sol-gel coating. The primary goal of these coating technologies is to increase biocompatibility and create an antibacterial effect. Complex organic, inorganic, or hybrid materials, using a combination of these two, are preferred for implant coatings. Polymers and metal/metal oxide nanoparticles are examples of organic and inorganic materials, respectively. This study aims to create a surface coating for K-Wires using the dip coating or solgel method. The coating matrix use polyvinyl alcohol (PVA) due to its economic and solubility advantages. PVA is a preferred polymer for implant surface adhesion. Quaternary ammonium silanes (QAS) are inorganic materials that possess antibacterial properties. When combined with PVA, these hybrid materials can provide antimicrobial properties without the need for additional binders. Due to their low toxicity and antibacterial properties, QAS can be a preferred material for preventing post-implantation infections.
Benzer Tezler
- Yüksek hızlı oksi-yakıt püskürtme (HVOF) teknolojisi ile hidroksiapatit kaplama
Hydroxyapatite coating with high velocity oxy-fuel technique (HVOF)
AYDIN KARABULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ÜSTEL
- Kitosan kaplamalı biyobozunur magnezyum alaşımından üretilen implant malzemelerinin antibakteriyel etkinliğinin araştırılması
Investigation of antibacterial activity of of implant materials produced with chitosan coated biodegradable magnesium alloy
DERYA UĞURLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM AKÇA
- Kaplanmış gözenekli Tİ6A14V implantların lazer metal toz ergitme (LAM) teknolojisi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of coated porous Tİ6A14V implants by laser powder bed fusion (L-BPF) technology
FATMA NUR DEPBOYLU
Doktora
Türkçe
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEZA KORKUSUZ
DR. EVREN YASA
- Dip coating of calcium hydroxyapatite on titanium alloy (Ti-6AI-4V) and stainless steel (3I6L) substates
Kalsiyum hidroksiapatitin daldırma-kaplama yöntemi ile titanyum alaşımı (Ti-6A-4V) ve paslanmaz çelik (31 6L) yüzeylere kaplanması
BORA MAVİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Functional anti-icing and anti-corrosive composites
Fonksiyonel buzlanma önleyici ve korozyon önleyici kompozitler
AATIF IJAZ
Doktora
İngilizce
2018
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM LEVEND DEMİREL