Titanyum plakaların kaplanması için antibakteriyel biyomalzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of antibacterial biomaterials for coating titanium plates
- Tez No: 950552
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Biotechnology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
İmplantasyon sonrası oluşabilecek bakteriyel enfeksiyonlar ve biyofilm yapılar, implantların başarısını ve hasta sağlığını ciddi şekilde tehdit etmektedir. Bu tez çalışmasında, implant yüzeylerinde enfeksiyon riskini azaltmak ve biyouyumluluğu artırmak amacıyla, titanyum (Ti) yüzeylerin antibakteriyel biyomalzemelerle kaplanması planlanmıştır. Bu doğrultuda, çalışmada kitosan temelli bir biyopolimer matris içerisine antibakteriyel özellikleriyle bilinen gümüş nitrat (AgNO₃) ve nano çinko oksit (nZnO) ile osteojenik etki sağlaması amacıyla nano hidroksiapatit (nHAp) eklenerek kaplama çözeltileri hazırlanmıştır. 1x1 cm boyutlarındaki Ti plakalara belirli oranlarda hidrojen florür (HF) ve nitrik asit (HNO3) kullanılarak kimyasal dağlama işlemi yapılmıştır. Ardından, Ti yüzeylerde hidroksil gruplar (-OH) oluşturmak amacıyla alkali işlem yapılmış ve yüzeyler oksitlendirilmiştir. Sonrasında yüzeylerde amino gruplarının (-NH2) oluşması için APTES ((3-Aminopropil)trietoksisilan) uygulanmış ve yüzeyler silanize edilerek çapraz bağlanmaya hazır hale getirilmiştir. Çözeltiler, sol-jel yöntemiyle hazırlanmış, ardından Ti plakalar daldırma yöntemiyle kaplanarak oda sıcaklığında kurutulmuştur. Numunelerin karakterizasyonları Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağıtıcı X-ışını Spektrometresi (EDS) yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Numunelerin antibakteriyel etkinliği disk difüzyon testi ve antibiyofilm analizleriyle, biyouyumlulukları ise L929 hücre hattında yapılan sitotoksisite ve yara iyileşme testleriyle değerlendirilmiştir. FT-IR analizleri, APTES uygulaması sonrası yüzeylerde (-OH) ve (-NH₂) gruplarının varlığını doğrulayarak yüzey modifikasyonunun başarılı olduğunu göstermiştir. SEM ve EDS analizleri, kaplamaların Ti yüzeyine başarılı bir şekilde tutunduğunu ve katkı maddelerinin kitosan matrisi içerisinde homojen dağıldığını göstermiştir. Antibakteriyel test sonuçları yüksek katkı maddesine sahip numunelerin daha yüksek antibakteriyel etki gösterdiğini ve özellikle gümüşün güçlü antibakteriyel etkisini ortaya koyduğunu göstermiştir. Hücre kültürü testlerinde ise düşük katkı içeren numuneler, daha düşük toksisite göstermiş ve yara iyileşme kapasitesi en yüksek numuneler olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen biyopolimer kaplamalar hem antibakteriyel hem de biyolojik performans açısından başarılı sonuçlar vermiş olup Ti implant yüzeyleri için biyouyumlu ve enfeksiyon riskini azaltacak kaplamaların geliştirilmesi konusunda önemli katkılar sunmuştur. ANAHTAR KELİMELER: Titanyum, antibakteriyel aktivite, kitosan, gümüş nitrat, çinko oksit
Özet (Çeviri)
Bacterial infections and biofilm structures that may occur after implantation seriously threaten the success of implants and patient health. In this thesis study, titanium (Ti) surfaces are planned to be coated with antibacterial biomaterials in order to reduce the risk of infection on implant surfaces and increase biocompatibility. For this purpose, coating solutions were prepared using a chitosan-based biopolymer matrix incorporating silver nitrate (AgNO₃) and nano zinc oxide (nZnO), known for their antibacterial properties, along with nano hydroxyapatite (nHAp) to induce osteogenic activity. Titanium plates (1×1 cm) were chemically etched using hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO₃). Subsequently, an alkali treatment was applied to generate hydroxyl (-OH) groups on the Ti surfaces, followed by the application of APTES ((3 Aminopropyl)triethoxysilane) to introduce amino (-NH₂) groups, resulting in silanized surfaces prepared for crosslinking. The coating solutions were prepared via the sol-gel method, and Ti plates were coated using the dip-coating technique and dried at room temperature. Characterizations of the coated surfaces were performed using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). The antibacterial effectiveness of the samples was assessed through disk diffusion and antibiofilm tests, while their biocompatibility was evaluated using cytotoxicity and wound healing assays on the L929 fibroblast cell line. FT-IR analyses confirmed the presence of (-OH) and (-NH₂) groups after APTES treatment, indicating successful surface modification. SEM and EDS results demonstrated effective adhesion of the coatings to the Ti surfaces and homogeneous distribution of the additives within the chitosan matrix. Antibacterial test results showed that samples with higher additive concentrations exhibited greater antibacterial activity, particularly highlighting the potent antibacterial effect of silver. In contrast, samples with lower additive content exhibited reduced cytotoxicity and were identified as having the highest wound healing potential. In conclusion, the developed biopolymer-based coatings demonstrated promising antibacterial and biological performance, offering a significant contribution to the development of biocompatible and infection-resistant coatings for Ti implant surfaces. KEYWORDS: Titanium, antibacterial activity, chitosan, silver nitrate, zinc oxide
Benzer Tezler
- Kemik doku implant malzemeleri: Osseointegrasyon ve antibakteriyel etkinlik
Bone tissue implant materials: Osseointegration and antibacterial effect
DERYA KALELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Coating of bismuth and carbonate doped hydroxyapatite on acid etched Ti6Al4V via biomimetic method; investigation of mechanical, structural and biological properties
Bizmut ve karbonat eklenmiş hidroksiapatitin biyomimetik yöntemle asitle aşındırılmış Ti6Al4V plakasının üzerine kaplanarak ortopedik implant üretiminin gerçekleştirilmesi; mekanik, yapısal ve biyolojik incelenmesi
TUĞÇE HACIOĞLU
Doktora
İngilizce
2018
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER EVİS
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Improving bone tissue integration of hard tissue implants using bioactive materials
Biyoaktif malzemeler kullanılarak sert doku implantlarının kemik doku entegrasyonunun artırılması
GİZEM KEREM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHALİM KILIÇ
- Experimental investigations of the characteristics of low and atmospheric pressure plasmas
Düşük ve atmosferik basınç plazmaların karakteristiklerinin deneysel incelenmesi
TURGAY ÇORUHLU
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET ASLAN
- Titanyum plakaların aerosol kaplama yöntemi ile hidroksiapatit kaplanması ve karakterizasyonu
Hydroxyapatite coating and characterization of titanium plates with aerosol deposition method
ENES İBRAHİM DÜDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN DOĞAN