PEEK polimer altlık üzerine Ti esaslı kaplamalar ve uygulama alanları

Abstract

Günümüzde yaşlanmaya bağlı hastalıkların ve yaralanmayla sonuçlanan kazaların artması sonucunda, kemik ve eklem sistemleriyle ilgili birçok hastalıkta, kemik kırılmalarında, kemik tümörü ve tüberküloz gibi vakalarda ciddi bir artış olduğu tespit edilmiştir. Bu tür vakaların tedavisinde de ortopedik cerrahi tarafından en çok tercih edilen yöntem implant kullanımıdır. Ortopedik cerrahi alanında metalik implant malzemelere alternatif olarak öne çıkan Polietereterketon (PEEK), kafatası ve omurga diskleri gibi vücudun çeşitli bölgelerinde kullanılabilen, yarı-kristal yapıya sahip sentetik bir termoplastik polimerdir. Yüksek ergime noktası, yüksek aşınma direnci, yüksek yorulma dayanımı, X-ışınlarına karşı transparan olması, bağ ve kemik dokusuna karşı toksik özellik göstermemesi ve insan kemiğine benzer değerlerde elastik modüle sahip olması bu polimerin implant olarak kullanılmasında etkin rol oynamaktadır. Bu üstün özelliklerinin rağmen PEEK biyomalzemeler implantasyon sonrasında kemik dokuya bağlanma hızını azaltan biyoinert bir yapıya sahiptirler. Bu sebeple PEEK implantların biyokativitesinin arttırılması, bu malzemenin kullanımı açısından son derece önem arz etmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, PEEK biyomalzemelerin yüzeyinin biyoaktivitesinin arttırılması amacıyla, Atmosferik Plazma Sprey (APS) yöntemi kullanılarak, Titanyum (Ti), Titanyumoksit (TiO2) ve Hidroksiapatit (HA) tozları ve bunların çeşitli kombinasyonları ile kaplanmıştır. Kaplama sonrası üretilen numunelerin yüzey pürüzlülük değerleri belirlenmiş ve elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak yapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca kaplanan numunelerin kimyasal karakterizasyonu için EDS, XRD ve FT-IR analizleri yapılmıştır. Son aşamada ise kaplanmış ve kaplanmamış numuneler in vitro teste tabi tutulmuştur. Çalışma sonucunda PEEK implantların biyoaktivitesini arttıran ve kemik doku ile bağ kurmasını sağlayan, farklı kombinasyonlarda kaplamalar üretilmiştir.

Recent studies showed that age related deterioration and increases in accidental injuries have resulted in a sharp increase in many diseases related to the bone and joint system, including fracture, vertebral degeneration, arthritis, bone tumors and tuberculosis. In such cases, the main method which was used in orthopedic surgery is restoring the structure and function of damaged bones and joints by using implant materials. Polyetheretherketone (PEEK) is a semi-cyristal high-performance thermoplastic polymeric implant material which emerged as an alternative for metallic implants that used in orthopedic surgery. PEEK has some superior properties such as; high melting point, superb wear resistance and fatigue behavior, transparent to X-ray, non-toxic for bone tissue and elasticity modulus similar to human bone. In addition to these superior properties, PEEK has a disadvantage. PEEK is biologically inert and has low bioactivity. Because of that reason, after the implantation of PEEK materials some problems emerges such as low bonding strength between tissue and implant. In this regard, improving bioactivity of PEEK implant materials has a huge effect in the usability of this material. In this thesis study, in order to increase surface bioactivity of PEEK biomaterials, Titanium (Ti), Titaniumdioxide (TiO2) and Hydroxyapatite (HA) powders coated on PEEK samples by using Atmospheric Plasma Spray (APS) method. Structural characterization of coated samples was determined by using scanning electron microscope (SEM) and surface roughness values were obtained by profilometer. In addition to that, EDS, XRD and FT-IR analyzes were performed for the chemical characterization of the coated samples. Finally, coated and uncoated samples were subjected to in vitro testing. As a result of this study, coating formations that increase the bioactivity of PEEK implant materials and improve bone bonding ability have been produced.