Development of a bioactive glass-ceramic co-doped with lanthanum and boron and its biological in vitro studies for bone regeneration applications
Lantan ve bor katkılı biyoaktif cam seramik geliştirilmesi ve kemik rejenerasyonu uygulamaları için in-vitro biyolojik çalışmaları
- Tez No: 882894
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERKAN KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Biyomalzemeler, Biyoseramikler, Biomaterials, Bioceramics
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kemik doku mühendisliği, hastalık, kaza veya travma gibi durumlar sonucu hasar görmüş organ ve dokuların onarılması, değiştirilmesi veya yenilenmesini amaçlayan bir alandır. Kemik minerali yapısını taklit eden ve hücrelerle uyumlu iskele yapıları, kemik dokusunun onarımını ve işlevselleştirilmesini sağlamak üzere hazırlanır. İskele yapılarının üretiminde biyomalzemeler, metaller, seramikler, polimerler ve kompozit malzemeler kullanılır. Bunlar arasında biyolojik olarak kullanılan seramikler sınıfına giren ve biyoaktif camlar ön plana çıkar. Temel bileşenleri silisyum, sodyum, kalsiyum ve fosfat olan biyoaktif camlar, yüksek biyouyumluluk, biyoaktivite, osteokonduktivite ve osteojenik özelliklere sahiptir. Canlı bedende yerleştirildiğinde yüzeylerinde hidroksiapatit tabakası oluşturan ve kemik dokusu etrafında güçlü bağlar kuran biyoaktif camdan üretilen iskele yapıları vardır. Bu çalışmada, 45% SiO2, 24.5% Na2O, 6% P2O5, 24.5% CaO bileşenine sahip 45S5 ve bor ve lantan oksit katkılı biyoaktif camlar temel alınarak üç boyutlu iskele üretimi gerçekleştirildi Biyoaktif camların üretiminde geleneksel ergitme yöntemi kullanıldı. Numuneler, ısıl özellikleri, kristalin fazları, kimyasal yapıları, yüzey morfolojileri ve yapay vücut sıvısında emilim sonrası hidroksiapatit oluşumlarını değerlendirmek için DTA, XRD, FTIR, SEM ve EDS analizlerine tabi tutuldu. Antibakteriyel özellikler ve pH değişiklikleri de değerlendirildi. DTA sonucunda cam geçiş sıcaklıkları 400-564°C arasında bulundu. XRD ile sodyum kalsiyum silikat ve kalsiyum silikat kristal fazları belirlendi. FTIR, silikat ağ yapısını ve katkılama sonrası değişiklikleri doğruladı. SEM, amorf yapıdan hidroksiapatit kaplı yüzeye dönüşümü gösterdi. EDS ile kalsiyum ve fosfor birikimleri saptandı. Katkılama pH'yı ve ayrışma kinetiğini arttırdı. Lantan katkısı antibakteriyel aktiviteyi artırdı. Bor ve lantan katkısı ile yapısal ve bileşimsel değişiklikler karakterize edildi. Katkı maddeleri hidroksiapatit oluşumu, ayrışma, pH değişimi ve antibakteriyel aktiviteyi hızlandırarak kemik doku mühendisliği uygulamaları için potansiyel gösterdi
Özet (Çeviri)
Bone tissue engineering is a field that aims to repair, replace, or regenerate damaged organs and tissues caused by diseases, accidents, or trauma. Scaffold structures that mimic the structure of bone minerals and are compatible with cells are prepared to repair and functionalize bone tissue. Biomaterials, metals, ceramics, polymers, and composites are used in the production of scaffold structures. Among these, bioactive glasses that are classified as ceramics used biologically (bioceramics) stand out. Bioactive glasses, which have silicon, sodium, calcium, and phosphate as basic components, are biomaterials with high biocompatibility, bioactivity, osteoconductivity, and osteoinductivity. Scaffold structures produced from bioactive glasses can form a hydroxyapatite layer on their surfaces when implanted in the living body, enabling strong bonds around bone tissue. This study, scaffold production was carried out based on 45S5 (weight percentage; 45% SiO2, 24.5% Na2O, 6% P2O5, 24.5% CaO) and doped with Boron and lanthanum oxides to bioactive glasses. The conventional melting process was used to produce bioactive glasses. The samples were analyzed using DTA, XRD, FTIR, SEM, and EDS to evaluate thermal properties, crystalline phases, chemical structure, surface morphology, and hydroxyapatite formation after immersion in simulated body fluid. Antibacterial properties and pH changes were also evaluated. DTA showed glass transition temperatures of 400–564 °C. XRD identified sodium calcium silicate and calcium silicate crystal phases. FTIR confirmed the structure of the silicate network and revealed changes in doping. SEM visualized the transformation from amorphous to hydroxyapatite-coated surface. EDS detected calcium and phosphorus deposits. Doping increased the pH and degradation kinetics. Lanthanum doping enhanced antibacterial activity. Composition and structural modifications by boron and lanthanum doping were characterized. The dopants accelerated the formation, degradation, pH change, and antibacterial behavior of hydroxyapatite, indicating potential for bone regeneration applications.
Benzer Tezler
- Nadir toprak iyonları ile katkılandırılmış çinko oksit tellürit (TeO2-ZnO) camlarda beyaz ışık üretimi ve karakterizasyonu
Characterization and generation of white light in rare earth ions doped zinc oxide telluride (TeO2-ZnO) glasses
AYFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL ERYÜREK
- Synthesis of bioactive glass ceramic for development of endodontic cement with various radio-opacifiers: In vitro characterization and biocompatibility evaluation
Farklı radyoopaklaştırıcılar kullanılarak endodontik siman geliştirilmesi için biyoaktif cam seramik sentezi: İn vitro karakterizasyon ve biyouyumluluk değerlendirmesi
AMEER NAJAH SAUD AL-HUMAIRI
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN KOÇ
DOÇ. DR. OLCAY ÖZDEMİR
- Kalsine hayvan kemiği bileşenli camdan biyouyumlu ve işlenebilir nitelikte cam-seramik geliştirilmesi
Development of biocompatible and machinable glass-ceramic from calcined bovine bone component glass
NESLİHAN BAŞARAN
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAPOĞLU
- Biyoaktif lityum disilikat (Li2Si2O5) – wollastonit (CaSiO3) cam-seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of bioactive lithium disilicate (Li2Si2O5) - wollastonite (CaSiO3) glass-ceramics
BAHADIR AYDIN
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Kemik doku mühendisliği uygulamaları için 3B baskı ile polimer-seramik kompozit iskelelerinin geliştirilmesi
Development of polymer-ceramic composite scaffolds using 3d printing for bone tissue engineering applications
ENGİN GEPEK
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İYİBİLGİN