Additive manufacturing of 3-dimensional bioceramic structures elaborated by calcium phosphate cement reactions

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: HÜSEYİN ENGİN SEVER

Danışman: CANER DURUCAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Kalsiyum fosfat çimentosu klinik olarak kemik hastalıkları ve yaralanmaları ile alakalı çarpık kemik boşluklarını doldurmada sıklıkla kullanılır. Çimentomsu yapısı sayesinde katmanlı imalat teknikleriyle birleştirip geometrik olarak düzensiz ve makro gözenekli biyomeseramik doku iskelelerinin üretimi mümkündür. Bu bilimsel çalışmada, çimento ham maddesi olarak kullanılacak olan alfa-trikalsiyum fosfat (α-TCP ya da α-Ca3(PO4)2) farklı toz karışımları kullanılarak (sırasıyla CaHPO4:CaCO3 ve Ca2P2O7:CaCO3) sentezlenmiştir. İkinci toz karışımı ile üretilen α-TCP tozunun çimento reaksiyonunda daha aktif rol aldığı görülmüştür. α-TCP su ile karıştırdığında sertleşerek biyolojik olarak vücutta bulunan kemik minerali kalsiyumca eksik hidroksiapatite (CDHAp) dönüşür. Sentezlenen a-TCP tozları farklı polimerik tutucularla (Pluronic F127:Su ve sodyum aljinat:Su) hazırlanmış sıvı solüsyonlarla karıştırılarak enjekte edilebilir macunumsu bir yapı kazanmıştır. Yapılan deneyler sonucu α-TCP:Pluronic F127:Su karışımlarının enjekte edilebilirliği ve enjekte edildikten sonra yapısını koruma özelliği daha iyi bulunmuştur. α-TCP ve/veya hibrit çimentolar kalsiyum sülfat (alçı veya CaSO4 · 1/2 H2O) ile karıştırılarak hazırlanmış ve sertleşme davranışları incelenmiştir. Kalsiyum sülfat tozunun eklenmesi α-TCP tozunun sertleşmesini geciktirdiği görülmüştür. Öncül deneyleri baz alarak optimize edilmiş çimento karışımları Direct-Ink Writing adı verilen 3 boyutlu basım tekniğine başarıyla aktarılmıştır. Kalsiyum sülfat tozunun eklenmesi beklendiği gibi sertleşme sonrasında mekanik özellikleri arttırmamış ve kalsiyum sülfat fazlarının yapı içerisinde çözünerek makro ve mikro gözenekli bir yapı elde edilmiştir. Bu tezin sonucunda düzensiz makro/mikro gözenekli yapı iskelerinin 3 Boyutlu bilgisayar destekli tasarım yazılımları yardımıyla basılabildiği görülmüştür.