Characterization of processed tooth hydroxyapatite and bioglass for potential applications in dentistry

Abstract

vıı dişten elde edilen hidroksilapatitle biyocamin karakterizasyonu ve dişhekimliğindeki potansiyel UYGULAMALARI ÖZET Bu çalışmada hidroksilapatit (HA) ve biyocamm dişhekimliğinde olası kullanımları üzerinde çalışıldı. HA laboratuvar şartlarında, yeni çekilmiş insan dişlerinden elde edilmiştir. İnsan kaynaklı HA plazma kaplama ve greft malzemesi olarak kullanılmıştır. Greft malzemesi olarak kullanılması tasarlanan mine ve dentinin SEM (taramalı elektron mikroskobu), EDXS (enerji saçılımlı X-ışını spektroskobu), yaş kimyasal, iyon analizi, atomik absorpsiyon, X-ışını diffraksiyon, İR (kızıl ötesi), termal analizleri ve eriyebilirlik çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen HA' in ayrıca plazma kaplama malzemesi olarak kullanılması da hedeflenmiştir. Plazma kaplama tozunun kuru elek, HALL akışkanlık, kayma gerilmesi testleri, SEM, metalografi ve görüntü analizi çalışmaları yapılmıştır. Implant prototipleri titanyum çubuklardan hazırlanmış ve plazma kaplama ünitesinde HA tozu ile kaplanmıştır. Ayrıca plazma kaplamalarının verimliliklerini test etmek için istatistiki çalışmalar da yapılmıştır. HA' in eriyebilirlik davranışı kemik indüksiy onunda çok önemli bir yer kapsamaktadır. Burada üretilen HA ayrıca mükemmel bir greft malzemesi olarak veteriner ortopedide kullanılmıştır. Plazma kaplama çalışmaların sonuçları literatürdeki çalışmalara uygun bulunmuştur. Ayrıca hayvan çalışmasının patolojisi son derece olumludur. Bu metotla elde edilen HA yorucu ve zaman alıcı çalışmalara kıyasla çok daha basit ve ekonomiktir. Greft uygulaması yapılan hayvan vakalarında osseointegrasyonu izlemek maksadıyla nükleer kemik sintigrafî çalışmaları yapıldı. Kemik sintigrafısinin normal planar röntgenlere kıyasla kemik hücrelerinin metabolik aktivitesini takip etmede çok iyi bir yöntem olduğu gözlendi. Çalışmada kullanılan biyocam birleşikleri saf kimyasallardan elde edilmiştir. Kullanılan ilk grup biyocam, Hench'in 45S5 birleşiminin orjinal formülüne sadık kalınarak yapılmıştır. İkinci grup çalışmada, katkı maddeleriyle biyocam birleşikleri yapılmıştır.vııı Yapılan HA ve biyocam birleşiklerinin osseointegrasyona olan duyarlılığı, tavşanlarda yapılan nükleer sintigrafi metodu ile test edilmiştir. Ayrıca bir grubun patoloji çalışmaları da yapılmıştır. Bu biyoseramiklerin uygunluğu, yine nükleer sintigrafi metodu kullanılarak ispatlanmıştır. Nükleer sintigrafi metodunun osseointegrasyonun saptanmasında normal grafilere nazaran daha etkin olduğu görülmüştür. Yukarıda yapılan çalışmaların ve literatür desteği ile gözenekli yapıların osseointegrasyona olan katkısı bilindiğinden, HA ve biyocamdan gözenekli yapılar yapılıp incelenmiştir. SEM ile yapılan incelemelerde osseointegrasyon için gerekli olan 100-150 pm gözenek büyüklüğü elde edilmiştir. Yine başka bir biyoseramik olan Paris alçısından (POP) ayrıca greft çalışmaları da yapılmıştır. Çabuk eriyebilir özelliğinden faydalanarak, aktif bir ilaç taşıyıcı sistemi geliştirilmiştir. Patoloji ve yüksek performanslı likit kromatografi (HPLC) sonuçlan, bu malzemenin bu sistemlerde kullanılmasının uygun olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: Dişhekimliği, hidroksilapatit, biyocam, Paris alçısı, greftler.

CHARACTERIZATION OF PROCESSED TOOTH HYDROXYAPATITE AND BIOGLASS FOR POTENTIAL APPLICATIONS IN DENTISTRY ABSTRACT In this study possible applications of bioceramics like hydroxyapatite (HA) and bioglass in dentistry have been studied. HA was derived from freshly extracted human teeth in laboratory conditions as plasma coating and grafting material. Grafting material powder characterization SEM (Scanning Electron Microscopy), EDXS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), wet chemical, ion analysing, atomic absorption, X-ray diffraction, IR (Infra Red), thermal analysis and dissolution studies were performed separately for HA obtained from dentine and enamel. Also the HA produced was planned to use as a plasma spraying material. For plasma coating, dry sieve, HALL flowability, shear strength, SEM, metallography studies and image analyses were performed. Implant prototypes prepared from titanium rods, were coated with HA powder using plasma coating unit. Statistical studies were made to test the performance of plasma coatings. Dissolution behaviour of HA plays a very important role in bone induction. The HA produced by this method has also been demonstrated to have the potential to become as a superior graft material in veterinary orthopaedics. Plasma spraying study results agreed with the studies in the literature. Pathological results for the animal study have been affirmative. The HA produced by this method is simple and economical when compared with conventional methods which are tedious and time consuming. For animals nuclear bone scintigraphy studies were performed to follow the osseointegration process in grafting cases. It was observed that bone scintigraphy was a valuable method to follow the metabolic activity of bone cells when compared with planar X-ray films. Bioglass compositions used in this study, were produced from reagent grade fine chemicals. The first group of bioglass was produced from the original formula of Hench's 45 S 5 composition. The second group bioglass compositions was produced with addition of additives.VI Osseointegration affinity of the produced HA and bioglass compositions in rabbits was tested with nuclear scintigraphy. In addition, pathological studies of one group were performed. Appropriatibility of these bioceramics in rabbits were confirmed again with nuclear scintigraphy. Nuclear scintigraphy was found superior for detection of osseointegration when compared to planar X-ray graphies. From the above studies and in agreement with literature, we can say that porous structures were affective osseointegration. The manufactured HA and bioglass structures were studied. SEM studies showed, that the 100-150 ^m pore size needed for osseointegration, was processed. Graft studies were also performed from plaster of Paris (POP) which is another bioceramic. An active drug delivery system was evaluated in taking care its' rapid solubility characteristic. Pathological and high performance liquid chromatography (HPLC) results indicated that this material is applicable in these systems. Keywords: Dentistry, hydroxyapatite, bioglass, plaster of Paris, grafts.