Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Ercan B. (Yürütücü), Hasırcı N., Büyüksungur S.
Biyobozunur implantlar, vücutta zaman içerisinde bozulmaları sebebiyle ikincil bir operasyonla vücuttan çıkarılma gereksinimi ortadan kaldırmakta ve böylece olası komplikasyonları azaltmaktadır. Özellikle magnezyum (Mg) alasımları, ideal mekanik özellikleri ve biyouyumlu olmaları nedeniyle biyobozunur implant uygulamaları için umut vermektedir. Magnezyum alasımları, kortikal kemile benzer bir elastik modül sergilemeksi sebebiyle (40-45 GPa) stres kalkanlamanın neden oldugu kemikerimesini azaltmaktadır. Ayrıca, Mg alasımlarının biyolojik olarak bozunmasıyla sisteme salınan Mg²+ katyonları toksik özellik göstermemekte, aksine kemik büyümesini desteklemektedir.
Mg alasımları sagladıkları bu avantajlara ragmen, vücut içerisinde bozunma hızları sebebiyle sıkıntı çıkartmakta, kemik daha iyilesme sürecini tamamlanmadan önce implant mekanik bütünlügünü kaybetmektedir. Aynı zamanda Mg alasımlarında biyobozunmaya bağlı çok hızı hidrojen gazı olusumu, primer cerrahinin basarısız olmasına sebep olabilir. Bu problemler, Mg alasımlarının kullanımlarını yük tasımayan ekstremite uygulamalarıyla sınırlamaktadır. Bozunma hızlarına ek olarak, Mg alasımlarının biyoinert dogası ortopedi uygulamaları için sorun teskil etmektedir. Mg alasımları istenilen kemik hücresi tepkisini olusturamamakta ve bu sebeple yeni kemik olusumu ve osseointegrasyon sınırlı kalmaktadır. Yetersiz osseointegrasyon implantın zaman içerisinde mikro hareketine ve uzun vadede aseptik gevseme nedeniyle implantın basarısızl olmasına yol açmaktadır. Mg bazlı implantlarla ilgili bir diger sıkıntı da enfeksiyon olusumudur. Mg alasımları herhangi bir antibakteriyel aktiviteye sahip olmamaları sebebiyle, bakteri kolonizasyonunu engelleyememekte; biyofilm olusumunu ve enfeksiyonu beraberinde getirmektedir.
Yukarıda belirtilen sorunları gidermek amacıyla, Mg bazlı alasımların biyoaktivitesini ve antibakteriyel özelliklerini gelistirirken biyobozunma hızını yavaslatan kaplamalara ihtiyaç duyulmaktadır. Mg alasımları için ideal bir kaplama elde etme arayısında, fiziksel buhar biriktirme (PVD) yoluyla üretilen ince film metalik kaplamalar (TFMG'ler) umut verici bir seçenektir. Bu kaplamalar amorf ve kristal yapılara sahip olacak sekilde üretilebilir ve bu kaplamaların altlıkların korozyon direncini arttırdıgı gözlemlenmistir. Katodik ark buharlastırma, Mg alasımlı altlıkları homojen sekilde kaplamak ve kaplamanın etkin bir sekilde altlıga tutunmasını saplayan PVD tekniklerinden birisidir. Katodik ark buharlastırma teknigi, farklı alasım elementlerinin çesitli miktarlarda ince filmlerin kimyasal bilesimine eklenmesine olanak saglamaktadır. Örnegin, kalsiyum (Ca), stronsiyum (Sr) ve niyobyum (Nb) elementleri amorf ve kristal yapıdaki TFMG'lere filmlerin mekanik bütünlüklerinden ödün vermeden basarıyla dahil edilebilir.
Bu proje önerisinde, Mg alasımı (AZ31B) yüzeylerini Zr-Cu bazlı amorf ve Ti-Zr bazlı kristal ince filmlerle kaplamak için katodik ark buharlastırma yöntemi kullanılacak; kemik hücresi fonksiyonlarını artırmak için ince filmlerin yapısına Ca ve Sr gibi biyoaktif elementler eklenecektir. Ayrıca, kolonizasyonu ve biyofilm olusumunu önlemek amacıyla Gram-pozitif Staphylococcus aureus (S. aureus) ve Gram-negatif Escherichia coli (E. coli) suslarına karşı antibakteriyel özellik gösteren bakır (Cu) elementi de eklenecektir. Ince film kaplamalar korozyon hızını yavaslatırken, osteojenik özellik gösterecek ve aynı zamanda Gram-pozitif ve Gram-negatif bakteri kolonizasyonu ve biyofilm olusumuyla mücadele edecektir.