Ti6al4v alaşımının yüzeyinin uhmwpe-hap kompoziti ile kaplanması ve karakterizasyonu

Abstract

Total Kalça Protezi implantları, kalça ekleminin fonksiyonunu yerine getiremediğidurumlarda kullanılan biyouyumlu malzemelerden yapılmış implantlardır.. Kalça protezidört temel bileşenden oluşmaktadır. Protezin yük taşıyan kısmı femoral sap, metal vealaşımlarından; femur başı, metal veya seramikten; asetabuler yuva, metal, seramik veyapolimerden ve asetabuler liner bileşeni de, polimerden yapılmaktadır. Kalça protezlerindegörülen en yaygın hasar, asetabular yuva ve liner parçalarında hareket sırasında zamanlameydana gelen aşınmadır. Aşınma ürünleri vücutta yabancı doku reaksiyonlarına sebepverirler. Bu durum, protezde gevşemeye, çıkık ve kemik kaybına neden olur. Mevcut tezçalışmasında, total kalça protezi implantlarının asetabular yuva ve asetabuler linerkısımlarının sürtünme ve aşınma dayanımlarının arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçlaTi6Al4V alaşımı asetabular yuva ve liner malzemesinin (Ultra Yüksek YoğunlukluPolietilen) UHMWPE- Hidroksiapatitin (HAp) kompozitleri ile kaplanmıştır. Deneyselçalışmalarda UHMWPE-HAp Kompozitinin altlık yüzeyine tutunmasını sağlamakamacıyla, Ti6Al4V alaşımı anodik oksidasyon yöntemi ile TiO2 kaplanmıştır.UHMWPE' e aşınma dayanımını arttırmak amacıyla farklı ağırlık oranlarında HAp tozuilave edilmiştir. Elde edilen polimer matriksli kompozit malzeme, daldırma kaplamayöntemiyle, oksitlenen Ti6Al4V yüzeyine kaplanmıştır. Kompozit kaplamalarınınmikroyapı ve faz analizleri SEM, EDS ve FTIR ile, kristalinite ve mekanik özellikleriDSC ve lineer aşınma testi ile yapılmıştır. UHMWPE matrikse ilave edilen HAp miktarıarttıkça kompozitlerin kristalinite ve mekanik özellikleri artış göstermiş, titanyumalaşımının 0.4 olan sürtünme katsayısı değeri, UHMWPE-HAp kompozit kaplama ile0.02 lere kadar düşürülmüştür. Günümüz literatüründe kalça protezi çalışmalarındaTi6Al4V asetabular yuva ve liner malzemesi üzerine UHMWPE-HAp kompozit filmkaplama ile ilgili yapılmış bir çalışma mevcut değildir. Ancak uygulanan tez çalışmasıneticesinde bu tip protezlerin umut vaat edeceği öngörülmektedir.

Total hip-joints replacements are made of body-compatible materials that replace the hipjoint. The hip prosthesis consists of four components. The load-bearing part of theprosthesis being femoral shank, is made of mostly metal and its alloys; femoral head,metal or ceramic; the acetabular cup is made of metal, ceramic or polymer and theacetabular liner component is made of polymeric materials. The most common failure inhip prostheses is wear in the acetabular cup and liner parts. Wear products cause foreigntissue reactions in the body. This case causes loosening of prosthesis, out of joint andbone loss. In this thesis, it is aimed to increase the friction and wear resistance of bothacetabular cup and liner of total hip prosthesis. For that purpose, Tİ6Al4V alloy asetabulercup and liner material was coated by UHMWPE- HAp (Ultra High Molecular WeightPolyethylene) composites. In experimental studies before composite coating. In theexperimental studies, Ti6Al4V alloy was coated with TiO2 by anodic oxidation methodin order to ensure that the UHMWPE-HAp composite is attached to the surface of thesubstrate. In order to increase the wear resistance of UHMWPE, different weightpercentages of Hydroxyapatite (HAp) powder which was produced by biomimeticmethod was added into the UHMWPE. Obtained polymer matrix composite material wascoated on oxidized Ti6Al4V alloy surface by dip coating method. Microstructure andphase analysis of composite coatings were performed by SEM, EDS and FTIR andcrystallinity and mechanical properties were analyzed by DSC and linear wear test.Crystallinity and mechanical properties of composites were increased with increasingHAp content added into the UHMWPE matrix, friction coefficient of titanium alloywhich is 0.4 was decreased to the value of 0.02 by UHMWPE-HAp coating. In today'sliterature, there is no study about composite film coating of UHMWPE-HAp on Ti6Al4Vacetabular cup and liner material in hip prosthesis studies. However, it is foreseen thatthis type of prosthesis will be promising as a result of the thesis study.