Bor, çinko, magnezyum ve kalsiyum içeren biyoaktif seramik tozların akrilik kemik çimentosunun ısıl ve mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of bioactive ceramic powders including boron, zinc, magnesium and calsium on the thermal and mechanical properties of acrylic bone cement
- Tez No: 866606
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELİS ÖNEL KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Akrilik kemik çimentoları toz ve sıvı fazdan oluşan iki bileşenli bir sistemdir. Ortopedik cerrahide protez fiksasyonunu sağlamak amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır. Kemik çimentosunun toz ve sıvı bileşenleri karıştırıldıktan sonra oluşan hamurumsu karışım kendi kendine kürlenebilen bir yapıya sahiptir. Toz bileşendeki benzoil peroksit ile sıvı bileşendeki n,n-dimetilpara-toluidinin tepkimesi sonucu meydana gelen benzoil radikalleri, metil metakrilatın polimerleşme sürecini başlatır. Polimerizasyon tepkimesi ekzotermiktir ve yüksek miktarda ısı açığa çıkmaktadır. Oluşan bu ısı çevredeki sağlıklı kemik dokuya zarar verir. Protezlerdeki aseptik gevşemenin en büyük nedenlerinden biri kemik dokunun ısıl nekroza uğramasıdır. Bir diğer neden kemik çimentolarının düşük mekanik dayanımıdır. Bu çalışmada standart viskoziteye sahip bir akrilik kemik çimentosuna bor, magnezyum, kalsiyum gibi kemik oluşumu ve onarımında etkili olduğu bilinen minerallerden oluşan seramik tozlar eklenerek kompozit bir malzeme oluşturulması ve bu yolla polimerizasyon sıcaklığının düşürülmesi ve mekanik dayanımın arttırılması hedeflenmiştir. Yerli erişimi kolay ve düşük maliyetli olması sebebi ile borik asit (H3BO3), çinko borat (2ZnO.3B2O3.3,5H2O), magnezyum oksit (MgO) ve trikalsiyum fosfat (Ca3(PO4)2) tozları tercih edilmiştir. Seramik tozlar akrilik kemik çimentosunun toz bileşenine farklı miktar ve partikül boyutlarında tekli (unimodal) ve ikili (bimodal) olarak eklenmiştir. Oluşturulan kompozit kemik çimentolarına sıcaklık ölçümü, basma testi ve eğilme testi uygulanmıştır. Kemik çimentosunun polimerizasyon sıcaklığını düşürmede trikalsiyum fosfatın ve mekanik dayanımı arttırmada çinko boratın en etkili olduğu tespit edilmiştir. Bu iki malzemenin kemik çimentosuna farklı oranlarda birlikte eklenerek ısıl ve mekanik açıdan sinerjik etkisi araştırılmıştır. Kemik çimentosuna ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 30 mikrondan küçük çinko borat ve ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 88 mikrondan büyük trikalsiyum fosfat karıştırılması ile en düşük polimerizasyon sıcaklığı 63°C±3 elde edilmiştir ve kontrol grubu kemik çimentosunun polimerizasyon sonucu ulaştığı sıcaklıktan yaklaşık 31,9 °C daha düşüktür. En yüksek mekanik dayanıma, ağırlıkça %1 oranında ve partikül boyutu 30 mikrondan küçük çinko borat ve ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 88 mikrondan büyük trikalsiyum fosfat karıştırılan kemik çimentosu ulaşmıştır. Eğilme modülü 3370,5±331,5 MPa, eğilme dayanımı 61,03±10,4 MPa ve basma dayanımı 116,3±16,45 MPa olarak kaydedilmiştir ve kontrol grubu kemik çimentosundan daha dayanıklıdır. Sonuç olarak bu çalışmada trikalsiyum fosfat ve çinko borat eklenen kemik çimentosunun polimerizasyon sıcaklığının düştüğü ve mekanik dayanımının önemli ölçüde arttığı raporlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Acrylic bone cements are a two-component system consisting of powder and liquid phase. It is frequently used in orthopedic surgery to provide prosthesis fixation. The paste-like mixture formed after mixing the powder and liquid components of bone cement has a self-curing structure. Benzoyl radicals formed as a result of the reaction of benzoyl peroxide in the powder component and n,n dimethyl para-toluidine in the liquid component initiate the polymerization reaction of methyl methacrylate. The polymerization reaction is exothermic and a large amount of heat is released. This resulting heat damages the surrounding healthy bone tissue. One of the biggest causes of aseptic loosening in prostheses is thermal necrosis of bone tissue. Another reason is the low mechanical strength of bone cements. In this study, it was aimed to create a composite material by adding ceramic powders consisting of minerals known to be effective in bone formation and repair, such as boron, magnesium and calcium, to an acrylic bone cement with standard viscosity, thus reducing the polymerization temperature and increasing mechanical strength. Boric acid (H3BO3), zinc borate (2ZnO.3B2O3.3,5H2O), magnesium oxide (MgO) and tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) powders were preferred due to their easy local access and low cost. Ceramic powders were added to the powder component of acrylic bone cement in different amounts and particle sizes in single (unimodal) and binary (bimodal) forms. Temperature measurement, compression test and bending test were applied to the created composite bone cements. It has been determined that tricalcium phosphate is most effective in reducing the polymerization temperature of bone cement and zinc borate in increasing mechanical strength. The thermal and mechanical synergistic effects of these two materials were investigated by adding them to bone cement at different rates. By mixing 5% by weight of zinc borate with a particle size of less than 30 microns and 5% by weight of tricalcium phosphate with a particle size of more than 88 microns into the bone cement, the lowest polymerization temperature was 63°C±3 and the temperature reached by the control group bone cement as a result of polymerization was 31.9°C lower. The highest mechanical strength was achieved by bone cement mixed with 1% by weight of zinc borate with a particle size of less than 30 microns and 5% by weight of tricalcium phosphate with a particle size of more than 88 microns. The flexural modulus was recorded as 3370.5±331,5 MPa, the flexural strength as 61.03±10,4 MPa and the compressive strength as 116.3±16,45 MPa, making it more durable than the control group bone cement. As a result, it was reported in this study that the polymerization temperature of bone cement added with tricalcium phosphate and zinc borate decreased and its mechanical strength increased significantly.
Benzer Tezler
- In vıtro şartlarda Garnem ve Myrobolan 29C anaçlarının kurak stresine karşı tepkilerinin belirlenmesi
Determination of Garnem and Myrobolan 29C rootstocks reactions against drought stress in vitro conditions
MUZAFFER İPEK
Doktora
Türkçe
2015
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ PIRLAK
- Kahramanmaraş-Göksun ilçesinde elmanın fosfor ve mikro elementler ile beslenme durumunun toprak ve yaprak analizleri ile değerlendirilmesi
Evaluation of nutritional status of apple in term of phosphorus and micro elements by soil and leaf analysis in Kahramanmaraş-Göksun district
ÖZGÜL ÇİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR SALTALI
- Değişik besin çözeltilerinin kurdela (chlorophytum comosum) bitkisinin gelişimi üzerine etkileri
Effects different nutrient solutions on growth of chlorophytum (chlorophytum comosum) plant
HATİCE GÜRLER
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Örtüaltında güzlük domates (Solanum lycopersicum L.) yetiştiriciliğinde yapraktan uygulanan kalsiyum ve borlu gübrelerin bitki besleme, verim ve kalite üzerine etkileri
The effects of foliar applied calcium and boron fertilizers on plant nutrition, yield and quality in greenhouse autumn tomato (Solanum lycopersicum L.) cultivation
HÜSEYİN KALKAN
Doktora
Türkçe
2021
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAPLAN