Geri Dön

Ortopedik uygulamalar için polikaprolakton-kitosan nanolif kaplı Ti-mikroalaşımlı AZ31 Mg alaşımının biyobozunurluk özelliklerinin araştırılması

Investigation of biodegradability properties of polycaprolactone-chitosan nanofiber coated Ti-microalloyed AZ31 Mg alloy for orthopedic applications

PDF İndir

  1. Tez No: 909730
  2. Yazar: GAMZE YILDIRIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞENNUR CANDAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: AZ31 Alaşımı, Biyouyumluluk, Biyobozunma, Elektro-eğirme Yöntemi, Ti mikro alaşımlandırma, AZ31 Alloy, Biocompatibility, Biodegradation, Electrospinning Method, Ti MicroAlloying
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 119

Özet

Bu tez çalışmasında, ortopedik implant uygulamaları için AZ31 Mg alaşımının Ti mikro alaşımlandırma (ağr. %0,1 Ti, AZ31Ti) ile kontrollü biyobozunur özelliğinin geliştirilmesi çalışılmıştır. Çalışma kapsamında, AZ31 ve AZ31Ti alaşımlarının mikroyapı, sertlik ve çekme dayanımları karşılaştırılmıştır. Kaplanmamış ve elektro-eğirme yöntemi ile nanofiber kaplanmış alaşımların biyouyumluluk ve hücre tutunma testinin yanı sıra yapay vücut sıvısı (SBF) içinde in-vitro korozyon dayanımları araştırılmıştır. Fiber oluşumu için polikaprolakton (PCL) ve kitosan (CS) kullanılmıştır (PCL/CS). Ayrıca, PCL/CS karışımına karanfil özütlü enkapsüle gümüş nanopartikül (eAgNP) ilave edilerek ayrı bir kaplama karışımı (PCL/CS-eAgNP) hazırlanmıştır. AZ31Ti yüzeylerine elektro-eğirme yöntemiyle PCL/CS ve PCL/CS-eAgNP olmak üzere iki farklı nanofiber kaplama yapılmıştır. Biyouyumluluk testi için MC3T3-E1 (CRL-2593) osteoblast hücreleri model olarak kullanılmıştır. Malzeme karakterizasyon analizleri; Optik Mikroskop (OP), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM), X-Işınları Difraksiyonu (XRD), Fouirer Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), temas açısı ölçümleri ile yapılmıştır. OP görüntüleri ve SEM mikroyapı sonuçları; AZ31 ile kıyaslandığında, Ti mikro alaşımlamayla ortalama tane büyüklüğü ve şekillerinde belirgin bir farklılık olmadığını göstermiştir. XRD analizleri, AZ31 ve AZ31Ti alaşımlarının difraksiyon kırınımlarının benzerlik gösterdiğini ve Ti mikro alaşımlamanın AZ31 alaşımının kristal yapısının değiştirmediğini göstermiştir. Ti mikro alaşımlamayla hadde numunelerin sertlik değerlerinde ve mekanik özelliklerinde kayda değer bir değişiklik olmadığı gözlemlenmesine rağmen SEM analizleri, korozyon kaybı sonuçlarını teyit ederek en fazla korozyona uğrayan alaşımın AZ31 alaşımı oluğunu göstermiştir. FESEM görüntüleri, PCL/CS ve PCL/CS-eAgNP kaplamaların ortalama fiber çapları arasında anlamlı bir fark bulunmadığını ve her iki kaplama için de ~55 nm olduğunu göstermiştir. PCL/CS kaplı numunenin temas açısı 123° ve PCL/CS-eAgNP kaplı numunenin ise 118° olarak ölçülmüş ve eAgNP ile kaplamanın ıslatma özelliğinin çok da değişmediği, PCL/CS nanofiber kaplı AZ31Ti alaşımının korozyon kaybı, kaplanmamış AZ31Ti numunesine oldukça yakın olduğu için kaplamanın korozyon kontrolünde beklenen performansı gösteremediği sonucuna varılmıştır. XTT hücre proliferasyon testine göre absorbans sonuçları; PCL/CS kaplanmış numunelerin kaplanmamış alaşım grubuna kıyasla daha iyi biyouyumluluğa sahip olmasına karşın PCL/CS-eAgNP kaplı numunelerin en zayıf biyouyumluluğa sahip olduğunu göstermiştir. Hücre kültürü çalışmaları sonrasında numunelerin SEM görüntülerinde, kaplanmamış numune, zayıf hücre yapışması sergilerken, hücreler, karakteristik kaplama morfolojisi nedeniyle PCL/CS nanofiber kaplı numune üzerinde düzleşmekte ve genişlemekte olduğu gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, improvement of controlled biodegradability of AZ31 Mg alloy by Ti microalloying (0.1 wt%Ti, AZ31Ti) for orthopedic implant applications was studied. Within the scope of this study, microstructure, hardness and tensile strength of AZ31, AZ31Ti alloys were compared. The biocompatibility and cell adhesion tests of both uncoated and nanofiber-coated alloys by using the electrospinning method, were investigated along with their in-vitro corrosion resistance in simulated body fluid (SBF). Polycaprolactone (PCL) was used as a synthetic polymer and chitosan (CS) as a natural polymer for fiber formation (PCL/CS). In addition, a separate coating mixture (PCL/CS-eAgNP) was prepared by adding clove extract encapsulated silver nanoparticles (eAgNP) to the PCL/CS mixture. The two different nanofiber coatings, PCL/CS and PCL/CS-eAgNP, were made on AZ31Ti surfaces by electrospinning method. MC3T3-E1 (CRL-2593) osteoblast cells were used as a model for cell proliferation and biocompatibility assessment. Material characterization analyses were conducted using Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and water contact angle measurements. Optical microscope images and SEM microstructure results showed that there was no considerable difference in the average grain size and grain shapes with Ti microalloying compared with AZ31 alloy. XRD analyses indicated that the diffraction patterns of AZ31 and AZ31Ti alloys were similar, showing that Ti micro-alloying did not alter the crystal structure of AZ31 alloy. Although it was observed that there was no significant change in the hardness values and mechanical properties of the rolled samples with Ti microalloying, SEM analysis confirmed the corrosion loss results and showed that the most corroded alloy was the AZ31 alloy. FE-SEM images showed that there was no significant difference between the average fiber diameters of PCL/CS and PCL/CS-eAgNP coatings and were ~55 nm for both coatings. The water contact angle was measured at 123° for the PCL/CS coated sample and 118° for the PCL/CS-eAgNP-coated sample, concluding that the wetting properties of the coating with eAgNP didn't change much, the corrosion loss of the PCL/CS nanofiber-coated AZ31Ti alloy was very close to the that of the uncoated AZ31Ti sample, so the nanofiber coating could not show the expected performance in corrosion control. The absorbance results obtained from the XTT cell proliferation test showed that PCL/CS coated samples had better biocompatibility compared to the uncoated alloy group, while PCL/CS-eAgNP coated samples had the poorest biocompatibility. SEM images of cell culture studies revealed poor cell adhesion on uncoated samples, while cells flattened and expanded on PCL/CS nanofiber-coated samples due to the characteristic coating morphology.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    421087

    Preparation of biocomposites using spray dryer and their applications in drug delivery systems

    Püskürtmeli kurutucu ile biyokompozitlerin hazırlanması ve ilaç taşınım sistemlerinde kullanımı

    ERHAN ÖZSAĞIROĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Biyokimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  2. Tez No

    863773

    Stereolitografi yöntemi ile 45S5 ve 70S biyoaktif cam katkılanmış polikaprolakton ve polilaktik asit kompozit kemik iskelesi üretimi

    Production of 45S5 and 70S bioactive glass doped polycaprolactone and polylactic acid composite bone scaffolds by stereolithography

    DENİZ SAKARYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyomühendislikYıldız Teknik Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVİL YÜCEL

    DOÇ. DR. YEŞİM MÜGE ŞAHİN

  3. Tez No

    462462

    Epidermal growth faktör (EGF) ve EGF yüklenmiş polikaprolakton skafoldun tendon defekt iyileşmesine etkileri

    Effects of epidermal growth factor (EGF) and EGF-loaded polycaprolactone scaffolds on tendon defect healing

    İSMAİL AYKUT KOÇYİĞİT

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Ortopedi ve TravmatolojiHacettepe Üniversitesi

    Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GAZİ HURİ

  4. Tez No

    84141

    Ortopedik uygulamalar için poli (l-laktat/hidroksiapatit) kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu

    Preparation and characterization of polly (L-lactide) hydroxyapatite composites for orthopediç applications

    KEMAL KESENCİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERHAN PİŞKİN

  5. Tez No

    879958

    Machine learning assisted design of biomedical high entropy alloys with low elastic modulus for orthopedic applications

    Ortopedik uygulamalar için düşük elastik modüle sahip biyomedikal yüksek entropili alaşımların makine öğrenimi destekli tasarımı

    HÜSEYİN CAN ÖZDEMİR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ

Geri Dön