Geopolimerlerle güçlendirilmiş biyo-atık esaslı kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Bu çalışma, sürdürülebilir ve düşük maliyetli yaklaşımlar kullanarak biyolojik atıklardan elde edilen hidroksiapatit (HA) ve kaolin esaslı malzemelerden kemik doku mühendisliği için biyokompozit iskelelerin geliştirilmesini sunmaktadır. Çalışma, iki bölüme ayrılmıştır. İlk bölümde, kalsine edilmiş yumurta kabuklarından nano-hidroksiapatit sentezlemek için sıfır atıklı yeni bir ıslak kimyasal çöktürme yöntemi uygulanmış ve farklı oranlarda metakaolin (MK) ile güçlendirilmiştir. XRD, FTIR, SEM-EDX ve BET karakterizasyonları, çubuk şeklinde nanokristallerle başarılı HA oluşumunu doğrulamıştır. MK içeriğinin artması kristalliği ve kristalit boyutunu (37,3-21,1 nm) azaltmıştır. Soğuk presleme, yoğunluğu artırmış, gözenekliliği azaltmış ve mekanik özellikleri geliştirmiş, basma dayanımı (16,4 MPa) ve çapraz çekme dayanımı (11,8 MPa) süngerimsi kemik aralığında elde edilmiştir. Simüle edilmiş vücut sıvısında (SBF) biyolojik aktivite, ilerleyici apatit tabakası oluşumu göstermiş, antimikrobiyal ve sitotoksisite testleri güçlü antibakteriyel performans ve yüksek hücre canlılığı (> %95) ortaya koymuştur. İkinci bölümde, sığır kemiklerinden elde edilen hidroksiapatit, kalsine edilmemiş kaolin, silis kumu ve NaOH ile aktive edilmiş jeopolimer bileşenlerle enjeksiyon kalıplama için birleştirilmiştir. Optimize edilen formülasyon (%15 GP, %1,5 NaOH), uygun mekanik dayanım (7 MPa), gözeneklilik (%55) ve Young modülü (5,6 GPa) göstermiştir. Ayrıca, iyi biyouyumluluk, PBS ve SBF'de kontrollü bozunma ve antimikrobiyal etkinlik sergilemiştir. Genel olarak, elde edilen sonuçlar, geliştirilen her iki kompozitin mekanik bütünlük, biyolojik aktivite, biyouyumluluk ve antimikrobiyal özellikler açısından umut verici olduğunu ve özellikle trabeküler kemik onarımında iskele olarak potansiyel kullanımını desteklemektedir.