Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı akrilamid/akrilik asit hibrit hidrojellerin mekanik ve tribolojik davranışlarının incelenmesi

ÖZET Hidrojeller doğal hücre dışı matrisle benzer fiziksel özellikleri nedeniyle kıkırdak onarımı uygulamalarında büyük ilgi çekmektedir. Fakat hidrojellerin zayıf mekanik özellikleri kıkırdak onarımındaki uygulamalarını büyük ölçüde sınırlamaktadır. Bu tez çalışmasında kıkırdak gibi yük taşıyan dokular için kovalent bağlı poliakrilamid/poliakrilik asit (PAAm/PAAc) hidrojele farklı oranlarda (ağ.% 0,5 ve 1) çok katmanlı grafen lamelinden oluşan çok duvarlı karbon nanotüp (CNT) ilave edilerek nanokompozit hidrojel sentezlenmiştir. Geliştirilen hidrojellerin yapısal, morfolojik, şişme ve mekanik davranışları incelenmiştir. Hidrojellerin tribolojik karakterizasyonu ise lineer git-gel hareketi altında, 5 mm strok mesafesinde, 10 mm/s kayma hızında, 0,5-2 N yük altında ve üç farklı ortamda (kuru, fosfat tamponlu salin–PBS ve sığır serumu–BCS) değerlendirilmiştir. Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) analizi ile PAAm/PAAc hidrojellerin başarılı bir şekilde sentezlendiği ve CNT'nin yapıya katıldığı doğrulanmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi ile CNT'nın yapıya homojen bir şekilde dağıtıldığı gözlenmiştir. Hidrofobik karakterdeki CNT miktarının yapıda artması ile şişme miktarının azaldığı tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak, PAAm/PAAc hidrojele CNT ilavesiyle basma modülü değerlerinde artış gözlenmiştir. Sentezlenen hidrojellerin basma modülü (0,094-0,299 MPa) doğal eklem kıkırdağı ile kıyaslanabilir bulunmuştur. BCS'de yapılan deneylerde elde edilen ortalama sürtünme katsayısı (0,15-0,20) PBS'de yapılan deneylere (0,22-0,26) göre daha düşük bulunmuştur. Bu durum BCS'de bulunan proteinler ile temas yüzeyinde sınır yağlamanın daha etkin olmasına atfedilebilir. BCS'de yapılan deneylerde ağ.% 1 CNT katkılı hidrojelin sürtünme katsayısı katkısız PAAm/PAAc hidrojele kıyasen %25 azalmıştır. Kuru ortamda ise ortalama sürtünme katsayısı büyük bir artışla 0,55-0,65 seviyelerine yükselmiştir. PAAm/PAAc hidrojele CNT ilavesi ile aşınma hacmi kayda değer ölçüde azalmıştır. Bu durum CNT nano malzemenin yüksek sertlik ve dayanımına atfedilebilir. SEM analizleri hidrojel yüzeylerinde adezyon ve plastik deformasyon aşınma mekanizmalarının baskın olduğunu göstermektedir.