Praseodim katkısının hidroksiapatitin yapısal özellikleri üzerine etkisinin araştırılması: Deneysel ve teorik çalışma

Kalsiyum ortofosfatlar, tıbbi amaçlar için, özellikle sert doku mühandisliği için, yaygın olarak kullanılan kullanılan bir grup biyoseramikleridir. Daha yakın bir zamanda, bu tür biyoseramiklerdeki çalışma ve gelişme, insan yaşamının sağlığı ve kalitesine önemli katkılarda bulunmuştur. Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2, HAp), kalsiyum fosfat ailesinin önemli bir ferdidir ve yüksek biyouyumluluğa, osteokondüktifliğe ve biyoaktifliğe sahiptir. HAp, doğal insan kemikleriyle kimyasal bileşim olarak benzerliği sebebiyle insan iskelet sisteminin zarar görmüş kısımlarının tedavisinde implant malzemesi olarak kullanılabilir. Bu yüksek lisans tezi için, farklı miktarlarda (2, 4, 6, 8 and 10 at.%) praseodim (Pr) karkılı beş hidroksiapatit (HAp) numunesi yaş kimyasal yöntem kullanılarak sentezlendi ve Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, X-ışını kırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını (EDX) ve taramalı electron mikroskopisi (SEM) teknikleri, sitotoksisite testi, termogravimetrik ve diferansiyel termal analiz kullanılarak deneysel olarak karakterize edildi. İlave olarak, tüm numuneler Quantum Espresso yazılımı kullanılarak modellendi ve yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kullanılarak teorik olarak karakterize edildi. Pr'un HAp'nin Kristal örgüsüne nüfuz ettiği gözlendi. Kristal büyüklüklerinde, örgü parametresi a ve birim hücre hacminde kademeli bir artış bulunurken ve kristalleşme derecesinde kademeli bir düşüş tespit edildi. %2 den %10'a (at.%) Pr içeriği HAp'in termal kararlılığını etkilemedi. Teorik sonuçlar Pr ilavesiyle bant aralığı enerjisinin 3.82 eV'tan 1.32 eV'a sürekli düştüğünü gösterdi ve durum yoğunlukları da Pr içeriğinden etkilendi. Hücre canlılığı testleri, tüm sentezlenen numuneler arasında en iyi biyouyumlu özelliklerin %10 (at.%) Pr ile katkılanan numune için bulunduğunu gösterdi. %6 (at.%) Pr'a sahip numune haricinde geri kalan tüm numunelerin biyomedikal uygulamalar için iyi birer potansiyel aday oldukları bulundu.