Katkılı oksit kaplaması büyütülen AZ91 alaşımının kan plazması içerisindeki biyoçözünürlüğünün incelenmesi

Year 2022, Volume: 37 Issue: 3, 1673 - 1688, 28.02.2022

Ayşenur Çelik Ebru Emine Şüküroğlu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.723464

Abstract

Magnezyum alaşımlarının, biyomalzeme alanında kullanımı oldukça yaygındır. Biyomalzeme olarak kullanılmasında sahip oldukları düşük toksik etki ve biyoçözünür özelliği onlara büyük avantajlar sağlamaktadır. Magnezyum alaşımları vücut içerisinde yeni dokuların oluşumuna yardımcı olmakla birlikte kullanıldığı bölgenin iyileşmesi sonrası vücuttan çözünerek atılabilme özelliğinden dolayı metalik biyomalzemeler içinde en cazip olanıdır. Ancak sahip oldukları düşük korozyon özellikleri tedavi süreci tamamlanmadan alaşımların çözülmesine neden olduğu için kullanımlarını sınırlamaktadır. Bu sınırlamanın giderilmesi için çeşitli yüzey işlemleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada; Ag nanopartikül ve Hidroksiapatit katkılı kompozit oksit kaplamalar Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemi ile büyütülmüştür. Kaplamaların morfolojik özellikleri SEM ve XRD cihazları ile tespit edilmiştir. MAO yöntemiyle büyütülen katkılı kompozit oksit tabakasının, AZ91 Mg alaşımına kazandırdığı antibakteriyel özellikleri ve kaplanan/kaplanmayan taban malzemelerin kan plazması içerisindeki çözünebilirliği araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda Ag nanopartikül ve Hidroksiapatit katkısıyla MAO işlemi uygulanan örneklerde bakteri aktivite gelişimi önlenmiştir. Ayrıca AZ91 Mg Alaşımı üzerine yapılan yüzey işlemleri ile çözünme oranı düşürülmüştür. Kan plazmasında bekletme testi sonucunda ise AZ91 Mg alaşımının çözünmeye karşı kendisini yaklaşık % 89' luk bir oranla koruduğu tespit edilmiştir.

Keywords

Biyoçözünür implant malzemeler, AZ91 Magnezyum alaşımı, MAO yöntemi, Ag Nanopartikül ve hidroksiapatit katkılı kompozit oksit kaplama

Supporting Institution

Gümüşhane Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

18.F5111.02.01

Thanks

Bu çalışma; Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoteknoloji Anabilim dalında tez olarak başarıyla tamamlanmıştır. Ayrıca Gümüşhane Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğünce 18.F5111.02.01 kodlu projenin bir kısmını kapsamakta ve maddi olarak bu proje ile desteklenmiştir.

References

• 1. Kainer K.U., Magnesium Alloys and Technology, John Wiley & Sons, New York, A.B.D, 2013. 2. Mordike B.L., Ebert T., Magnesium: properties-applications-potential, Science and Engineering A, 302, 37-45, 2001. 3. Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Mashtalyar D.V., Gnedenkov S.V., Protective properties of inhibitor-containing composite coatings on a Mg alloy, Corrosion Science, 102, 348–354, 2016. 4. Cao F.T., Song G.L., Atrens A., Corrosion and passivation of magnesium alloys, Corrosion Science, 111, 835–845, 2016. 5. Krishna L.R., Sundararajan G., Aqueous corrosion behavior of micro arc oxidation (MAO)-coated magnesium alloys: a critical review, Journal of the Minerals-Metals and Materials Society, 66, 1045–1060, 2014. 6. Sukuroglu S., Totik Y., Sukuroglu E. E. ve Kucukosman R., “NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması”, Politeknik Dergisi, doi: 10.2339/politeknik.682062, (2020). 7. Sankara T.S.N., Park, S., Lee M.H., Strategies to improve the corrosion resistanceof microarc oxidation (MAO) coated magnesiumalloys for degradable implants: Prospects and challenges, Progress in Materials Science, 60, 1–71, 2014. 8. Karabudak F., Yesildal R., Sukuroglu E.E., Sukuroglu S., Zamanlou H., Dikbas N., Bayındır F., Sen S. and Totik Y., An ınvestigation of corrosion resistance and antibacterial sensitivity properties of nano-Ag-doped TiO2 coating and TiO2 coating grown on NiTi alloy with the micro-arc oxidation process”, Arab J Sci Eng, 42: 2329–2339, (2017). 9. Kumar S.S.D., Rajendran N.K., Houreld N.N., Abrahamse H., Review Recent advances on silver nanoparticle and biopolymer-based biomaterials for wound healing applications, International Journal of Biological Macromolecules, 115, 165–175, 2018. 10. Deshmukha S.P., Patila S.M., Mullania S.B., Delekara S.D., Silver nanoparticles as an effective disinfectant: A review, Materials Science & Engineering, 97, 954–965, 2019. 11. Shi L., Xu Y., Li K., Yao Z., Wu S., Effect of additives on structure and corrosion resistance of ceramic coatings on Mg–Li alloy by micro-arc oxidation, Current Applied Physics, 10, 719–723, 2010. 12. Durdu S., Aytac A., Usta M., Characterization and corrosion behavior of ceramic coating on magnesium by micro-arc oxidation, Journal of Alloys and Compounds, 509, 8601–8606, 2011. 13. Bakhsheshı-Rad H.R., Hamzah E., Ismaı, A.F., Azız M., Karamıan E., Iqbal N., Bioactivity, in-vitro corrosion behavior, and antibacterial activity of silver-zeolites doped hydroxyapatite coating on magnesium alloy, Trans. Nonferrous Met. Soc., 28, 1553-1562, 2018. 14. Gözüaçık N.K., AZ91 Magnezyum Alaşımının Mikro Ark Oksidasyonunda Elektrolit Bileşiminin Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 17-18-19-20s. 2012. 15. Mashitah M.S., Malek N.A.N.N., Characterization and antibacterial activity of silver exchanged regenerated NaY zeolite from surfactant-modified NaY zeolite, Materials Science and Engineering, 59, 70–77, 2016. 16. Pereyra A.M., Gonzalez M.R., Rodrıgues T.A., Luterbach M.T.S., Basaldella E.I., Enhancement of biocorrosion resistance of epoxy coating by addition of Ag/Zn exchanged a zeolite, Surface and Coatings Technology, 270, 284−289, 2015. 17. Sukuroglu E.E., Investigation of Antibacterial Susceptibility of Ag-DopedOxide Coatings onto AZ91 Magnesium Alloy by MicroarcOxidation Method, Advances in Materials Science and Engineering, 7, 1-7, 2018. 18. Prociak J. P., Banach M., Silver nanoparticles a material of the future?, Open Chemistry14, 76-91, 2016. 19. Fischerauer S.F., Kraus T., Wu X., Tangl S., Sorantin E., Hanzi A.C., Löffler J.F., Uggowitzer P.J., Weinberg A.M., In vivo degradation performance of micro-arc-oxidized magnesium implants: A micro-CT study in rats, Acta Biomater., 9, 5411-5420, 2013. 20. Imwinkelried T., Beck S., Iizuka T., Schaller B., Effect of a plasmaelectrolytic coating on the strength retention of in vivo and in vitro degraded magnesium implants, Acta Biomater., 9, 8643-8649, 2013. 21. Razavi M., Fathi M.H., Meratian M., Microstructure, mechanical properties and bio-corrosion evaluation of biodegradable AZ91-FA nanocomposites for biomedical applications, Materials Science and Engineering, 527, 26, 6938-6944, 2010. 22. Krishna L.R., Sundararajan G., Mechanisms underlying the formation of thick alumina coatings through the MAO coating, Surf. Coat. Technol., 167, 269–277, 2003. 23. Malayoglu U., Tekin K.C., Shrestha S., Influence of post-treatment on the corrosion resistance of PEO coated AM50B and AM60B Mg alloys, Surface Coating Technology, 205, 1793–1798, 2010.