Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Benzer belgeler
HİDROKSİAPATİT NANOPARÇACIKLARININ SENTEZİ

Farklı Karıştırma Teknikleri ve Başlangıç Maddelerinden Sentezlenmiş Hidroksiapatit Tozunun Özelliklerinin İncelenmesi

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

POLİÜRETAN NANO-KOMPOZİT SENTEZİNDE KULLANILMAK ÜZERE NANO-BÖHMİT ÜRETİMİ VE İŞLEVSELLEŞTİRİLMESİ

COATING OF HYDROXYAPATITE POWDER BY PLASMA SPRAY METHOD ON STAINLESS STEEL

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Borosilikat Cam Tozu Katkılı Hidroksiapatit in Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

KARBON AEROJEL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Nanolif Üretimi ve Uygulamaları

COATING OF HYDROXYAPATITE POWDER BY PLASMA SPRAY METHOD ON STAINLESS STEEL

KROM KATKILI ALUMİNANIN ENJEKSİYON KALIPLAMA İLE ŞEKİLLENDİRİLMESİ

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

ZİRKONYUM TUNGSTAT (ZrW 2 O 8 ) ÖNCÜLLERİNİN ÇÖZ-PEL YÖNTEMİ İLE DÜŞÜK SICAKLIK VE YAŞLANDIRMA SÜRELERİNDE ELDE EDİLMESİ

Seramik Biomalzemeler (Bioseramikler)

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Sol-jel Prosesleri Ders Notları

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

FARKLI MİNERAL YAPIYA SAHİP KALSİYUM FOSFAT TOZLARININ SİNTERLENME ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ PROGRAMI

artmaktadır. Bu malzemeler olmadan yaşam kalitesi biraz daha düşük ve beklenen yaşam süresi de

TİTANYUM YÜZEYİNE SOL-JEL YÖNTEMİYLE HİDROKSİAPATİT KAPLANMASI. Uşak Üniversitesi, Seramik Bölümü, Uşak/Türkiye, 2

MİKRODALGA YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Bor Karbür Üretimi ve Karakterizasyonu

POLİPİROLLE KOROZYONDAN KORUNMA CORROSION PROTECTION BY POLYPYRROLE

316L Yüzeyine SILAR Metoduyla Hidroksiapatit Kaplanması

Cam Kalıplarının Akımsız Nikel Kaplanması Konulu SANTEZ Projesi

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU BİYOSERAMİKLER. Dersin Kodu: MMM 4046

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

6.WEEK BİYOMATERYALLER

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4046

Yrd. Doç. Dr. Şeniz R. KUŞHAN AKIN EĞİTİM Doktora, Yüksek Lisans, Lisans, İŞ TECRÜBESİ Yrd. Doç. Dr., Bilimsel Programlar Başuzmanı,

Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030,ÇORUM

Çorum Yöresi Tuğla Topraklarındaki Çözünebilir Alkali Tuzların Olumsuz Etkilerinin BaCO 3 ve SrCO 3 ile Giderilmesi

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

KEMİK KÜLÜ KATKILI BİOSERAMİK TOZ ÜRETİMİ

Monolitik Refrakter Malzemelerde Temel Özelliklerin Detaylandırılması

Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir

316L Paslanmaz Çelik ve Ti6Al4V Alaşımı Üzerine Sol Jel Yöntemi ile Hidroksiapatit (HAP) Kaplanması

1. YARIYIL / SEMESTER 1

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

YMN59 YAKIT HÜCRELERİ İÇİN NANO BOYUTTA YİTRİYUM OKSİT STABİLİZE ZrO 2 (YSZ) ELEKTROLİT HAZIRLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

ASC (ANDALUZİT, SİLİSYUM KARBÜR) VE AZS (ANDALUZİT, ZİRKON, SİLİSYUM KARBÜR) MALZEMELERİN ALKALİ VE AŞINMA DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

İLERİ SOL JEL PROSESLERİ

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

4-Yaman N., Oktem T. ve N. Seventekin, Karbon Liflerinin Özellikleri ve Kullanım Olanakları, Tekstil ve Konfeksiyon, 2, (2007).

POLİPROPİLEN-ZEOLİT KOMPOZİTLERİN TERMAL ÖZELLİKLERİNDE SİLAN BAĞLAYICILARIN ETKİSİ

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

8. BÖLÜM: MİNERAL TOPRAKLARDAKİ BİTKİ BESİN MADDELERİ

2016 yılında başlayan/devam eden Yüksek Lisans 2 18 Doktora -- 4 TOPLAM 2 23

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

Lab Cihazları Dersi Çalışma Soruları

KATI HAL REAKSİYONLARI İLE DÜŞÜK SICAKLIKLARDA KORDİYERİT TOZ SENTEZİ. Remzi GÖREN, Cahit AYDIN, Hülya HEPCANLI

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

Alümina, Zirkonya ve Alümina-Zirkonya Kompozit Malzeme Üretimi, Karakterizasyonu ve Etkin Difüzyon Sabitinin Bulunması

ELEKTRO-EĞİRME YÖNTEMİ BOR KATKILI ALUMİNYUM ASETAT NANOLİF MALZEMELERİN ELDESİ

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl Y. Lisans Makine Mühendisliği Dokuz Eylül Universitesi 1996

İYONİK ÇEVRENİN ENZİM-ULTRAFİLTRASYON MEMBRAN ARAYÜZEY ETKİLEŞİMLERİNE ETKİSİ

ELEKTROFORETİK BİRİKTİRME PROSES PARAMETRELERİNİN NANO HİDROKSİAPATİT KAPLAMALARA ETKİSİ

Biyoseramik Kaplamanın AA6061-T4 Alaşımında Korozyon Direncine Etkisi

TE 03 KÖMÜRLERİN ISIL İŞLEMİ SIRASINDA FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞİMİ

BİLEŞİKLER İki ya da daha fazla maddenin belli oranda kimyasal olarak birleşmeleri sonucu oluşturdukları yeni, saf maddeye bileşik denir.

MALZEME TEKNOLOJİLERİ - ZAAFLAR

PLAZMA TEKNİĞİ İLE POLİÜRETAN HİDROJELLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞTİRİLMESİ. Asuman Koç, Tuğba Akkaş, F. Seniha Güner a

Eğitim Öğretim Yılı Güz ve Bahar Dönemi Muhtemel Bitirme Çalışması Konuları. Tasarım Projesi Konusu Bitirme Çalışması Konusu Özel Koşullar

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİN DELİNMESİNDE ÇİFT AÇILI MATKAP UÇLARIN İTME KUVVETİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Laboratuarımız. Ankara Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Manyetik Malzemeler Araştırma Grubu. Ankara Üniversitesi

TUĞLA MASSESİ ÖĞÜTME DURUMUNUN ÜRÜN TEKNİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

METAL OKSALAT HİDRATLARI

TÜBiTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri ( Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği ve Kimya Mühendisliği ) Araştırma Projesi Çalıştayı Kimya-2, Çalıştay-2011

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

SERAMİK BİYOMALZEMELER

AR-GE LABORATUVARLARI FAALİYET FORMU (2014 YILI)

CALLİSTER - SERAMİKLER

AtılımKimyasalları AK 5120 E/N PARLAK AKIMSIZ NİKEL KAPLAMA ÜRÜN TANIMI

Beton Melike Sucu ZEMİN BETONLARINDA KALSİYUM ALÜMİNAT ÇİMENTOSU KULLANIMI. Nisan, 17

PROJENİN ADI POLİMER KATKILI ASFALT ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI. Danışman: Doç.Dr. İsmet KAYA. Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Ortalama Yıl

ATOM ve YAPISI Maddelerin gözle görülmeyen (bölünmeyen) en parçasına atom denir. Atom kendinden başka hiçbir fiziksel ya da kimyasal metotlarla

Akımsız Nikel. Çözeltideki tuzları kullanarak herhangi bir elektrik akım kaynağı kullanılmadan nikel alaşımı kaplayabilen bir prosestir"

TECHNICAL DATASHEET. 1.) Öncelikle önerilen Antiscalantların Hedefleri: Proses fonksiyonunun korunması Ekipmanın korunması Isı transferinin korunması

MEKANOKİMYASAL YÖNTEMLE BOR KARBÜR SENTEZİ VE ALÜMİNYUM MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMEDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Basınç Destekli Hacim Yanma Sentezi Yöntemi ile Elde Edilen FeAl ve TiAl Kaplamalar

SOL-JEL YÖNTEMİYLE ALÜMİNA-ZİRKONYA-SİLİKA (AZS) KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ

Yrd. Doç. Dr. FİLİZ ALTAY

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Ford Otosan İhsaniye Otomotiv MYO

GÖZENEKLİ TİTANYUM YAPILARIN ÜRETİMİ, MEKANİK ÖZELLİKLERİ VE BİYOMEDİKAL UYGULAMALARI

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : TUNA AYDOĞMUŞ. 2. Doğum Tarihi : Unvanı : ÖĞRETİM GÖREVLİSİ. 4. Öğrenim Durumu : YÜKSEK LİSANS

2015 yılında başlayan/devam eden Yüksek Lisans - 13 Doktora 1 1 TOPLAM 1 14

Döküm kumu bileşeni olarak kullanılan silis kumunda tane büyüklüklerinin tespiti.

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Çimento Bağlayıcılı Kompozitlerde Nano Mineral Katkı Kullanımının Fiziksel ve Kimyasal Etkileri

Transkript:

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Afyon Kocatepe University Journal of Science and Engineering AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 (319-324) AKU J. Sci. Eng. 14 (2014) OZ5750 (319-324) Elektroeğirme Yöntemiyle Bor Katkılı Hidroksiapatit Nanoliflerin Üretimi ve Karakterizasyonu Abdullah KÜÇÜK, Atilla EVCİN Afyon Kocatepe Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar e-posta: evcin@aku.edu.tr Geliş Tarihi:22.10.2012; Kabul Tarihi:11.11.2013 Anahtar kelimeler Nanolif; Elektroeğirme; Hidroksiapatit; Borik asit Özet İlk olarak sol-jel yöntemiyle katkısız ve borik asit katkılı HA çözeltileri hazırlanmıştır. Daha sonra elektroeğirme yöntemi kullanılarak alüminyum folyo ve yüzey modifikasyon işlemi uygulanmış saf titanyum üzerine nanolif üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada aynı zamanda akış hızı, elektrik alanı, uç ile levha arasındaki mesafe gibi farklı üretim parametreleri incelenerek; 15 kv voltaj, 6 cm mesafe ve 0,5 ml/sa akış hızında en iyi üretim sonuçları alınmıştır. Üretim sonrası lifler hava ortamında 500 º C de ısıl işleme tabi tutarak gerekli dönüşümler sağlanmıştır. Isıl işlem sonrası yapı korunarak 300 nm altında lifler elde edilmiştir. Borik asit katkısının 0,0033 mol olduğu numunelerde, katkısız numunelere göre daha yoğun ve homojen lifler elde edilmiş olup, yüzey alanının ve yüzey enerjisinin artması ile malzemenin adhezyon özelliği geliştirilmiştir. Production and Characterizationof Boron Doped Hydroxyapatite Nanofibers via Electrospinning Method Keywords Nanofiber; Electrospinning; Hydroxyapatite; Boricacid Abstract Firstly, pure and boric acid doped HA solutions have been prepared with the sol-gel method.afterwards, nanofibers were produced on aluminum foil and pure titanium with a modified surface by using the electrospinning method. The best production conditions were determined as 15 kv electric voltage, 6 cm tip to sheet distance and 0,5 ml/h flow rate via examining different production parameters such as flow rate, electric field, and the distance between tip and sheet. Post production the necessary transformations have been assured via exposing the fibers to heat treatment 500 º C at the air atmospheric environment. After heat treatment, by conserving the structure, nanofibers below 300 nm have been obtained. In the samples that boric acid is 0,0033 mole, more dense and homogenous fibers as per pure samples have been obtained and together with the increase in the surface energy and surface field adhesion properties of the material have been improved. Afyon Kocatepe Üniversitesi 1.Giriş Polimerik nanofiberler çekme, faz ayrışması, kendiliğinden toplanma, kalıp sentezi ve elektroeğirme gibi çok farklı tekniklerle üretilebilir(ramakrishnaet al. 2005). Elektroeğirme; viskoelastik polimer çözeltisi damlasının elektrostatik alan etkisiyle, mikron altı incelikte polimer ve seramik nanoliflerinin üretildiği prosesdir (GargandBowlin 2011).Nanolifler yüksek moleküler oryantasyona sahiplerdir, küçük boyutları sayesinde daha az yapısal kusur taşırlar, bu sayede oldukça iyi mekanik özellikleri vardır. Küçük çaplarından ötürü yüzey/hacim oranları veya yüzey/kütle oranları yüksektir, dolayısıyla yüksek spesifik yüzey alanlarına sahiplerdir. Nanoliflerin geniş yüzey alanına sahip yapılar oluşturmaları, fonksiyonel grupları, iyonları ve çok çeşitli nano seviyedeki partikülleri tutma veya yayma kapasitelerinin yüksek olmasını sağlamaktadır (Celep 2007). Klinik olarak kullanılan sentetik kemiklerin çoğunluğu hidroksiapatit gibi kalsiyum fosfat seramiklerdir. Hidroksiapatit partikülleri ideal kemik yenilenmesi ve oluşumu için kontrollü protein salınımı için oldukça yararlıdır. Ve bu özelliğinin geliştirilmesi için hidroksiapatit kafesindeki [Ca] 2+, [PO 4 ] 3- veya [OH] - iyonlarla birçok değişik anyon ve katyon yerdeğiştirilmektedir. Ternaneve ark. (2002), HA yapısının tetrahedral PO 4 gruplarından oluştuğu,

bor eklendiğinde ise borat grupları tarafından fosfat ve OH grupları yer değiştirerek yeni kalsiyum bor katkılı HA oluşturduğunu gözlemlemişlerdir. HA kafesindeki negatif yüklü [PO4] 3- anyonların yer değiştirmesi, temel proteinler ve HA arasındaki kimyasal bağlanma ve elektrostatik etkileşimi kontrol etmek için önemlidir. Yapılan bu çalışmada; insan vücudunda zarar gören organların onarımı, yeniden yapılandırılması veya yerini alması için elektroeğirme yöntemiyle saf titanyum yüzeyine bor içeren HA kaplanarak, malzemenin bağlanma kabiliyetini arttırmak amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik bor içeren hidroksiapatit nanolifler üretilerek; DTA/TGA, SEM, EDS, AFM, XRD ile yapısal karakterizasyonu, temas açısı ve serbest yüzey enerjileri ölçülerek de yüzey karakterizasyonu yapılmıştır. 2. Materyal ve Metot Deneysel çalışmalarda başlangıç solüsyonu için Ca ve P kaynağı olarak kalsiyum nitrat tetra hidrat [Ca(NO 3 ) 2 4H 2 O] (Merck) ve diamonyum hidrojen fosfat [(NH 4 ) 2 HPO 4 ] (Merck), solüsyonda ph ayarı için amonyum hidroksit [NH 4 OH] (J.T. Baker) ve bor katkısı için de borik asit [H 3 BO 3 ] (Fluka) kullanılmıştır. Bağlayıcı olarak çözelti içerisine PVP (C 6 H 9 NO) n (Sigma-Aldrich) ethanol içerisinde çözülerek eklenmiştir. İmplant malzemesi olarak da titanyum grade I kullanılmıştır. Teorik olarak hidroksiapatitin Ca/P mol oranı 1,67 olduğundan dolayı bu değer baz alınarak soller hazırlanmıştır. 3,9 g (0,0165 mol) kalsiyum nitrat tetra hidrat 10 ml etanolde ve 1,3 g (0,0099 mol) diamonyum hidrojen fosfat 10 ml saf suda çözülmüştür. Hazırlanan bu solüsyonlar 24 saat yaşlandırılması yapılarak hidrolize olması sağlanmıştır. Daha sonra diamonyum hidrojen fosfat solüsyonu diğer solüsyona ilave edilerek 70 o C de 4 saat daha karıştırılmak suretiyle jelleşmesi sağlanmıştır. Solüsyona amonyum hidroksit (NH 4 OH) eklenerek, ph 6,5-7,6 ayarlanmak suretiyle, karışım solüsyonu 24 saat daha bekletilmiştir. Bor katkılı çözeltilerin hazırlanmasında ise; 0,0033 mol (0,62 g) ve 0,0066 mol (1,24 g) borik asit [H 3 BO 3 ] ilavesi yapılarak 1 saat daha karıştırılmıştır. Hazırlanan çözeltilerden lif oluşturabilmek için bağlayıcı olarak kütlece 1:1 oranında PVP kullanılmıştır. Elektroeğirme için katkısız ve borik asit katkılı HA çözeltileri hazırlandıktan sonraki aşama bu çözeltiye fiber formunun kazandırılmasıdır. Hazırlanan çözeltilerden yaklaşık 3 4 ml alınarak 10 ml şırınga içerisine çekildikten sonra şırınga pompasına yerleştirilmiştir. İç çapı 152 μm dış çapı ise 305 μm olan iğne ucu ile altlık arasına yaklaşık 1 30 kv arasında yüksek gerilim uygulanarak fiber üretimi gerçekleştirilmiştir. Akış hızı, elektrik alanı, uç ile levha arasındaki mesafe gibi farklı üretim parametreleri denenerek optimum şartlar belirlenmiştir. Altlık olarak denemeler için alüminyum folyo kullanılmıştır. Belirlenen optimum şartlarda ise altlık olarak asit pasivizasyonu yapılmış olan titanyum grade I kullanılmıştır. Son olarak fiberler hava ortamında 5 o C/da ısıtma hızıyla 500 o C sıcaklıkta 1 saat bekletilerek ısıl işleme tabi tutulmuştur. Üretilen lifler SEM, XRD, AFM, EDS, DTA-TGA ile yapısal karakterizasyonu, temas açısı ve yüzey enerjileri ölçülerek de adhezyon davranışı incelenmiştir. 3. Bulgular Liflere uygulanacak ısıl işlem sıcaklığını tespit etmek için DTA-TGA analizi yapılmıştır. Şekil1 ve Şekil2 de katkısız ve boric asit katkılı örneklerinin katı halinin DTA-TGA analizi görülmektedir. Şekil1 deki TG eğrisinde hava ortamında sıcaklığa bağlı iki aşamalı bir eğri elde edilmiştir. Katkısız örnekte birinci aşama 180-360 o C sıcaklık aralığında yaklaşık % 15 ağırlık kaybının, ikinci aşama 360-520 o C sıcaklık aralığında % 48 ağırlık kaybının gerçekleştiği yerdir. Şekil 6 daki boric asit katkılı örnekte ise üç aşamalı bir ağırlık kaybı tespit edilmiştir. Birinci aşama 185-220 o C sıcaklık aralığında olup % 6 ağırlık kaybının, ikinci aşama 320-450 o C sıcaklık aralığında % 43 ağırlık kaybının, üçüncü aşama ise 450-800 o C sıcaklık aralığında % 11 ağırlık kaybının olduğu yerdir. AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 320

(a) (b) Şekil 1. HA çözeltisinin DTA-TGA grafiği (c) Şekil 3. Isıl işlem öncesi fiberlerin SEM görüntüleri (a) Katkısız (b) 0,0033 mol borik asit katkılı (c) 0,0066 mol borik asit katkılı Şekil 2. Borik asit katkılı HA çözeltisinin DTA-TGA grafiği DTA grafiklerinde katkısız HA da yaklaşık 221 o C de ve 374 o C de, boric asit katkılı HA da yaklaşık 207 o C de ve 380 o C de iki ekzotermik pik verdiği görülmektedir. Bunlardan birincisi amorf fazdan hidroksiapatitin kristallenmeye başlamasıdır (Araujoet al. 2010). Katkısız örnekte bu kristallenmenin beklendiği gibi daha yüksek olduğunu ve buna parallel olarak da kütle kaybının boric asit katkılı örneğe gore daha fazla olduğu görülmektedir. İkinci ekzotermik pik ise PVP polimer zincirlerinin dekompozisyonu ile meydana gelmekte olup, TGA daki kesin düşüş de bunu desteklemektedir. Literatürdeki araştırmalarda saf PVP nin DTA-TGA analizinde dekompozisyonunun 380 C de başladığı belirtilmekte ve bizim çalışmamızla da örtüşmektedir (Du et al. 2006, Mendes et al. 2010). Hazırlanan çözeltilerden elektroeğirme yöntemi ile üretilen fiberlerin ısıl işlem öncesi ve sonrası yapısal özelliklerini belirlemek üzere SEM analizi yapılmıştır. Nanoliflerin ısıl işlem öncesi SEM görüntüleri Şekil 3 de verilmiştir. Bu çalışmada üretim parametrelerinden akış hızı, uygulanan voltaj ve besleme ünitesi ile toplayıcı plaka arasındaki mesafenin fiber çapına ve elektroeğirme işleminde önemli bir sorun teşkil eden boncuk oluşumu üzerine etkisi incelenmiştir. Lif oluşumunu sağlayacak şartları belirlemek için çalışmaya denemeler yapılarak başlanılmıştır. En iyi üretim sonuçları 15 kv voltaj, 6 cm mesafe ve 0,5 ml/sa akış hızında alınmıştır. SEM görüntülerinden bor katkısının lif çaplarında büyümeye yol açtığı görülmektedir. Özellikle borik asit katkısının 0,0066 mol olduğu denemelerde lif çaplarının voltajın da etkisiyle 23-24 mikron seviyelerine çıktığı tespit edilmiştir. Fakat borik asit katkısının 0,0033 mol ve 15 kv olduğu denemede lif çaplarının 1 mikron ve altında olduğu ve katkısız hidroksiapatit liflerine göre çok daha yoğun, homojen ve ağsı lifler elde edildiği görülmüştür. Isıl işlem görmüş liflerin SEM görüntüleri Şekil 4 de verilmiştir. Isıl işlem sonrası liflerin yapılarının biraz değiştiği görülmektedir. PVP nin dekompoze olması sonucu yapıdan ayrılan polimerin liflerin AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 321

önceki yapısında değişikliğe neden olacağı beklenen bir durumdu. Ancak PVP nin uzaklaşması sonucu liflerde kırılma ya da yüzeyde pul halinde oluşma görülmemiştir. Sadece katkısız numunelerde liflerin üzerinde noktaların meydana geldiği tespit edilmiştir. Isıl işlem sonucunda fiberlerin çaplarında azalma gözlenmiş olup ortalama çapları 200 nm altındadır. Katkısız ve borik asit katkılı fiberlerde ısıl işlem sonrası en büyük çap 300 nm altında olup fiberlerin nano boyutta üretildiğini söyleyebiliriz (Süpüren et al. 2007). Özellikle katkısız fiberlerin çapları 100 nm altına kadar düşmüştür. Çaplarda meydana gelen bu azalma liflere ısıl işlem uygulanması sonucu safsızlıkların lif yapısından uzaklaşmasından kaynaklanmaktadır. Isıl işlem görmüş bor katkılı fiberlerin ısıl işlem görmüş katkısız fiberlere göre de lif yapısını daha iyi koruduğu da görülmüştür. (a) (b) Şekil 4. Isıl işlem sonrası fiberlerin SEM görüntüleri (a) Katkısız (b) 0,0033 mol borik asit katkılı Alüminyum altlığın üzerinde oluşturulmuş nanoliflerin noktasal EDS analizi yapılmıştır. Şekil 5 de de görüldüğü gibi EDS analizi sonucu başlangıç kimyasallarından gelen ve oluşmasını istediğimiz Ca, P, N ve O elementleri ile toplayıcı altlıktan gelen Al ve kaplamadan gelen C elementi pikleri görülmektedir. Şekil 5. Nanofiber üzerinden alınan noktasal EDS analizi Şekil 6 da elektroeğirme sonucu elde edilen liflerin AFM görüntüsü vardır. Görüntü incelendiğinde lifli yapı oluştuğu görülmektedir. AFM analizinde, oluşan liflerin düzgün, pürüzsüz silindirik yapılar olduğu tespit edilmiştir. Şekil 6. Nanoliflerin AFM görüntüsü Sol-jel yöntemiyle üretilen katkısız ve borik asit katkılı hidroksiapatit tozlarının sinterlenmesi sonucu oluşan fazlar XRD analizi ile karakterize edilmiştir. Titanyum ve alaşımlarında 880-960 o C sıcaklık aralığında α-β dönüşüm sırasında önemli hacim değişikliğinden dolayı sinterleme sıcaklıkları 900 o C ve altında yapılmalıdır (Büyüksağış 2010).Şekil 7 de 900 o C de sinterlenmiş katkısız ve borik asit katkılı HA örneklerinden elde edilen piklerin görüntüsü verilmiştir. Sentezlenen HA paternindeki piklerle standart hidroksiapatit pikleri karşılaştırıldığında çok az sapma göstermiştir. Standart hidroksiapatittenfarklı olarak da β-tcp fazı tespit edilmiştir. β-tcp biyouyumluluk açısından hiçbir dezavantaj oluşturmamaktadır. Aksine omurga kemiği ve diş mineralinin inorganik bileşimiyle çok yakın kimyasal benzerliğinden dolayı ortopedik ve diş uygulamalarında potansiyel biyoseramik olarak geniş ölçüde kullanıldığını tespit etmişlerdir (Shing-Bowet al. 2004).HA ve β-tcp karışımı ihtiva eden bileşikler, tek fazlı HA ve β-tcp ile karşılaştırıldığında çok daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. İmplant bölgesinde yeni kemiklerin oluşmasında ve ilerlemesinde tek fazlı olanların çözünme karakteristiklerinden dolayı, implant bölgesinde iki fazlı karışımın daha iyi sonuç verdiğini ortaya koymuşlardır (Kannanet al. 2008, Legeroset al. 2003).Borik asit katkılı HA numunesinin XRD paterninde katkısız numuneden AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 322

farklı olarak Ca 3 (BO 3 ) 2 ve CaO fazları ortaya çıkmıştır. P/B oranını 7.22 olması durumunda tam bir apatitik yapı, P/B oranı 7.22 den küçük olması halinde Ca 3 (BO 3 ) 2 yapısının oluştuğunu, P/B oranının 11 ve üzerinde olduğu durumlarda ise iki fazlı bor hidroksiapatit yapısının elde edileceğini tespit etmişlerdir (Ternane et al. 2002).CaO fazın varlığı HA yapısında doğal hidroksil bölgesinde kararlı hale gelmiş karbonat grupların OH ile yer değiştirmesiyle oluşmuş olduğunu belirtmişlerdir (Manso Silvan et al. 2003).Elde edilen XRD sonuçlarına göre bor katkılı hidroksiapatit kompoziti üretilmiş olup; fazların standart faza çok yakın olması ve literatürdeki Ternaneve ark. (2002), yapmış olduğu çalışmadan farklı olarak istenmeyen fazların bulunmaması, pik şiddetlerinin çok güçlü olması ile kristallenme derecesinin oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Fakat CaO fazının varlığı biyouyumluluk açısından zaralıdır. Bunu gidermek için de yaşlandırma zamanı ve sinterleme sıcaklığını artırmak gerektiği vurgulanmıştır (Ergün 2010). Yüzey enerji karakteristikleri temas açı ölçümlerinin geliştirilmesiyle elde edilmiştir. İlk olarak titanyum altlık asit pasivizasyonuna tabi tutulmuş daha sonra elektroeğirme yöntemiyle kaplanmıştır. Kaplanan numuneler 500 o C de hava ortamında ısıl işleme tabi tutulmuş ve oda sıcaklığında temas açı ölçümleri yapılmıştır. Temas açı ölçümünde etilenglikol, formamit ve su kullanılmıştır. getirerek kaplama materyali ve yüzey arasındaki adhezyon arttırılmakta ve kaplamanın yüzeye daha iyi bir şekilde yapışması sağlanmaktadır (Lennon et al. 1999). Tablo1 de numunelerin serbest yüzey enerjileri verilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kaplamalı numunelerin kaplamasız numunelere göre daha yüksek yüzey enerjisine sahip olduğu görülmüştür. Katkısız HA nın 0,0033 mol katkılı HA ya göre daha düşük, 0,0066 mol katkılı HA ya göre daha yüksek yüzey enerjisine sahip olduğu ve bunun da SEM analizinden de anlaşılacağı gibi yüzey alanıyla doğru orantılı olduğu görülmektedir. Bor katkısının artması ile yüzey enerjisinin azalması, yüzeyde oluşan lif miktarında azalma ve lif çapında artmadan kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu da yüzey alanının azalmasına sebep olmuştur. 0,0033 mol katkılı HA da diğer örneklere göre daha homojen, yoğun ve ince liflerin oluşmasıyla, yüzey alanının artması sağlanmış ve en yüksek serbest yüzey enerjisi bu numunede görülmüştür. Borik asit katkılı nanofiber üretimi literatürde hiç çalışılmamış olup, elde edilen sonuçlar daha önce yapılan benzer çalışmalarla örtüşmektedir (Lee et al. 2009). Tablo 1. Numunelerin serbest yüzey enerjileri ÖRNEKLER Su EG FM(mN/m) Kaplamasız Titanyum 28,74 Katkısız HA 38,10 0,0033 mol katkılı HA 45,74 0,0066 mol katkılı HA 32,71 4. Tartışma ve Sonuç Akış hızı, elektrik alanı, uç ile levha arasındaki mesafe gibi farklı üretim parametreleri incelenerek; 15 kv voltaj, 6 cm mesafe ve 0,5 ml/sa akış hızında en iyi üretim sonuçları alınmıştır. Şekil 7. Katkısız ve borik asit katkılı HA tozunun XRD paterni Bazı çalışmalarda, polimerlerin yüzey serbest enerjisi ve yüzey alanı artırılarak, metal ve polimerik kaplama işlemi sırasında materyalin adhezyon özelliği geliştirebileceği belirtilmektedir (Oh et al. 2001).Yüzeyin aşınmasını ve enerjisini artırmak için polar ve fonksiyonel gruplar meydana Borik asit katkısının lif çaplarında büyümeye yol açtığı fakat borik asit katkısının 0,0033 mol ve 15 kv olduğu denemede lif çaplarının 1 mikron ve altında olduğu ve katkısız hidroksiapatit liflerine göre çok daha yoğun, homojen ve ağsı lifler elde edildiği görülmüştür. Bu da 0,0033 mol katkılı hidroksiapatit nanoliflerin katkısız hidroksiapatit nanoliflerine göre daha fazla yüzey alanına sahip olması demektir. AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 323

Nanolif üretiminde karşılaşılan en büyük sorunlardan birisi ısıl işlem sonrası liflerin kaybolmasıdır. Üretilen katkılı ve katkısız hidroksiapatit nanolifler ısıl işlem sonrası kaybolmamakla birlikte lif çaplarında bir azalma meydana gelmiştir. Isıl işlem sonrası üretilen liflerin ortalama çapları 200 nm altında, en büyük çaplarının da 300 nm altında olduğu görülmüştür ki bu da üretilen liflerin nanolif olduğunu göstermektedir. Yapılan bu çalışmada, elektroeğirme yöntemiyle bor katkılı hidroksiapatit nanolif kompoziti üretilmiştir. Bor katkısı ile kaplamanın yüzey alanı ve serbest yüzey enerjisi arttırılarak malzemenin adhezyon özelliği geliştirilmiştir. Bundan sonra yapılacak olan çalışmalar için; geliştirilen kaplamanın canlı dokulara uygulayarak biyouyumluluğunun tespit edilmesi, farklı altlık ve toplayıcılarla optimum şartların araştırılması, farklı bileşenler ekleyerek kaplamanın özelliklerinin iyileşmesini sağlayarak in vivo ve in vitro yöntemleriyle biyouyumluluğun araştırılması gibi öneriler sunulabilir. Teşekkür Bu tez çalışması 11.FENBİL.29 numaralı proje ile AKÜ Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenmiştir. Kaynaklar Araujo, T.S.,Souza, S.O., Souza, E.M.B., Araujo, M.S., 2010. Production and thermal stability of pure and Cr 3+ doped Hydroxyapatite. Journal of Physics, 249 : 1-7. Büyüksağış, A., 2010. 316L Paslanmaz Çelik ve Ti6Al4V Alaşımı Üzerine Sol Jel Yöntemi ile Hidroksiapatit (HAP) Kaplanması. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi,7 : 1-11. Celep, Ş. (2007). Nanoteknoloji ve Tekstilde Uygulama Alanları. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 171. Du, Y.K.,Yang, P., Mou, Z.G., Hua, N.P., Jiang, L., 2006. Thermal decomposition behaviors of PVP coated on platinum nanoparticles. Journal of Applied Polymer Science, 99: 23-26. Ergün, Y. (2010). Titanyum Yüzeyine Sol-jel ve Biyomimetik Yöntemleriyle İnce Film Şeklinde Hidroksiapatitin Kaplanması ve Karakterizasyonu. Doktora Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon, 178. Garg, K.,Bowlin,G.L., 2011.Electrospinning jets and nanofibrous structures. Biomicrofluidics, 5: 1-19. Kannan, S., Ventura, J.M.G., Lemos, A.F., Barba, A. and Ferreira, J.M.F., 2008.Effect of sodium addition on the preparation of hydroxyapatites and biphasic ceramics. Ceramics International,34 : 7-13. Lee, H.U.,Jeong, Y.S., Park, S.Y., Jeong, S.Y., Kim, H.G., Cho, C.R., 2009. Surface properties and cell response of fluoridated hydroxyapatite/tio2 coated on Ti substrate. Current Applied Physics,9 : 528-533. Legeros, R.Z., Lin, S., Rohanizadeh, R., Mijares, D., Legeros, J. P., 2003. Biphasic calciumphosphate bioceramics: preparation, properties and applications. Journal Materials Science Materials Medicine,14: 201 209. Lennon P.,Espuche E., Sautereau H., Sage D., 1999. Influence of microwave plasma treatment on the wettability and adhsive properties of polyamides films with an epoxyresin. International Journal of Adhesion&Adhesives,19 : 273-279. Manso-Silva na, M.,Langletb, M., Jime nezb, C., Ferna ndezc, M., Martı nez-duarta, J. M., 2003. Calcium phosphate coatings prepared by aerosol-gel. Journal of the European Ceramic Society,23: 243 246. Mendes, L.C.,Rodrigues, R.C., Silva, E.P., 2010. Thermal, structural and morphological assessment of PVP/HA composites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,101 : 899 905. Oh, K.W., Kim, S.H., Kim, E.A., 2001. Improved Surface Chracteristic and the Conductivity of Polyanilin-Nylon 6 Fabrics by Plasma Treatment. Journal of Applied Polymer Science, 81 : 684-694. Ramarkrishra, S.,Fujihara, K., Teo, W., Lim, T. Ma, Z., 2005. An introduction to electrospinning and nanofibers. World Scientific, Singapore. Shing. Bow, J., Liou, Sz. C., Chen, S. Y., 2004. Structural characterization of room-temperature synthesized nano-sized β-tricalcium phosphate. Biomaterials, 25 : 3155-3161. Süpüren, G., Kanat, Z.E., Çay, A., Kırıcı, T., Gülümser, T. ve Tarakçıoğlu, I., 2007. Nano Lifler. Tekstil ve Konfeksiyon,2 : 83-89. Ternane, R.,Cohen-Adad, M.Th., Panczer, G., Goutaudier, C., Massiot, D., Trabelsi-Ayedi, M., Kbir- Arigui, N., Florian, P., 2002. Introduction of boron in hydroxyapatite: synthesis and structural characterization. Journal of Alloys and Compounds, 333: 62-71. AKÜ FEMÜBİD 14 (2014) OZ5750 324