Microstructural and biological properties of dicalcium phosphate/calcium silicate hydrate cement composites for orthopedic applications
Ortopedik uygulamalar için dikalsiyum fosfat/kalsiyum silikat hidrat çimento kompozitlerinin mikro yapısal ve biyolojik özellikleri
- Tez No: 892969
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DAVER ALİ, DR. ÖĞR. ÜYESİ AMMAR ZEIDAN GHAILAN ALSHEMARY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Tıbbi Biyoloji, Biochemistry, Bioengineering, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu çalışmada, farklı dikalsiyum fosfat (DCP) fraksiyonları ile modifiye edilmiş kalsiyum silikat hidrat (CSH) çimento kompozitlerinin mikro yapısal ve biyolojik özellikleri araştırılmıştır. Birincil amaç, potansiyel ortopedik ve dental uygulamalar için CSH çimentosunun biyouyumluluğunu ve antibakteriyel özelliklerini geliştirmektir. Çalışmada, sol-jel yöntemi kullanılarak β-dikalsiyum silikat (β-C2S) sentezlenip ve %20, %30 ve %40 DCP ilave ederek CSH çimentosu hazırlanmıştır. Mikro yapısal karakterizasyon, X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirildi. XRD analizi, artan DCP içeriğiyle birlikte azalan kristallik ve parçacık boyutunu gösterdi. FTIR spektrumları, hem CSH hem de DCP için karakteristik piklerin varlığını doğruladı ve DCP'nin çimento matrisine başarılı bir şekilde dahil edildiğini gösterdi. SEM görüntüleri, DCP içeriği arttıkça gözenek boyutunun küçülmesine rağmen büyük oranda birbirine bağlı gözenekli yapıya sahip olduğunu gösterdi. Termogravimetrik analiz (TGA), tüm çimento numunelerinin 700°C'ye kadar sıcaklıklarda kararlılığını koruduğunu, saf CSH için %26,048, %20 DCP/CSH için %20,631, %30 DCP/CSH için %16,662 ve %40 DCP/CSH için %10,539 ağırlık kaybı gösterdi. Staphylococcus aureus'a karşı antibakteriyel etkinlik, gentamisin içerikli saf CSH için 200 mg/ml konsantrasyonda en yüksekti ve DCP içeriği arttıkça etkinliğin azaldığı gözlemlendi. Osteosarkoma (Saos-2) hücreleri kullanılarak yapılan biyouyumluluk testleri, saf CSH çimentosu ile hücre canlılığında önemli bir azalma olduğunu ve bunun DCP eklenmesiyle iyileştiğini gösterdi. Saf CSH için hücre canlılığı 1. günde %81,24, 4. günde %65,32 ve 7. günde %53,19 iken, %20 DCP/CSH 1. günde %78,96, 4. günde %41,86 ve 7. günde %26,26 olarak saptanmıştır. Bu bulgular, DCP'nin CSH çimentosuna dahil edilmesinin mikro yapısal özelliklerini, termal stabilitesini ve biyouyumluluğunu artırdığını ve onu kemik onarım uygulamaları için umut verici bir malzeme olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the microstructural and biological properties of calcium silicate hydrate (CSH) cement composites modified with varying dicalcium phosphate (DCP) fractions. The primary objective is to enhance the biocompatibility and antibacterial properties of CSH cement for potential orthopedic and dental applications. The research involved synthesizing β-dicalcium silicate (β-C2S) using the sol-gel method and preparing CSH cement with 20%, 30%, and 40% DCP additions. Microstructural characterization was performed using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). The XRD analysis revealed decreased crystallinity and particle size with increasing DCP content. The FTIR spectra confirmed the presence of characteristic peaks for both CSH and DCP, indicating the successful incorporation of DCP into the cement matrix. SEM images showed a highly interconnected structure with reduced pore size as the DCP content increased. Thermogravimetric analysis (TGA) demonstrated that all cement samples maintained stability at temperatures up to 700°C, with weight loss percentages of 26.048% for pure CSH, 20.631% for 20% DCP/CSH, 16.662% for 30% DCP/ CSH, and 10.539% for 40% DCP/ CSH. The antibacterial efficacy against Staphylococcus aureus (S. aureus ) was highest at 200 mg/ml concentration for pure CSH loaded with gentamicin, with reduced efficacy observed as DCP content increased. Biocompatibility tests using Osteosarcoma (Saos-2) cells indicated a significant reduction in cell viability with pure CSH cement, which was improved by adding DCP. Specifically, cell viability was 81.24% on day 1, 65.32% on day 4, and 53.19% on day 7 for pure CSH, while 20% DCP/CSH showed 78.96% on day 1, 41.86% on day 4, and 26.26% on day 7. These findings suggest that incorporating DCP into CSH cement enhances its microstructural properties, thermal stability, and biocompatibility, making it a promising candidate for bone repair applications.
Benzer Tezler
- Injectable alginate / dicalcium phosphate cement composites for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için enjekte edilebilir aljinat / dikalsiyum fosfat çimento kompozitleri
SALİHA BİLGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyomühendislikKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AMMAR ZEIDAN GHAILAN ALSHEMARY
- Characterization and biological analysis of β-dicalcium silicate/dicalcium phosphate-based cement for dental applications
Dişçilik uygulamalarına yönelik β-dikalsiyum silikat/dikalsiyum fosfat bazlı çimentoların karakterizasyonu ve biyolojik analizi
ALMATAZ BELLAH MARANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyokimyaKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DAVER ALİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ AMMAR ZEIDAN GHAILAN ALSHEMARY
- Development of manganese-doped hydroxyapatite incorporated PCL electrospun 3D scaffolds coated with gelatin for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için jelatin kaplı manganez katkılı hidroksiapatit içeren PCL elektroeğrilmiş 3D iskelelerin geliştirilmesi
ALALEH SAMIEI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. DİLEK KESKİN
Prof. Dr. ZAFER EVİS
- Mechanical and biological properties of Alumina and Titania co-doped zirconia ceramics
Alumina ve Titanya eş-doplanmış zirkonya seramiklerinin mekanik ve biyolojik özellikleri
ÖZLEM AĞAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Metalurji MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. JONGEE PARK
- Ticari hidroksiapatit esaslı üç bileşenli kompozit biyomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of commercial synthetic hydroxyapatite composites
EZGİ AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI