Polimer-seramik kompozitlerinin moleküler dinamik simülasyonları ile modellenmesi

Polimer-kalsiyum fosfat (CaP) seramikleri, biyolojik kemik ve metal implantlara alternatif olarak, doku mühendisliği uygulamalarında yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Çeşitli CaP seramikleri arasında, hidroksiapatit (HAp), trikalsiyum fosfat (β-TCP) ve ikisinin bifazik trikalsiyum fosfat (BCP) olarak bilinen karışımları, fizyolojik ortamdaki stabilite, biyoaktivite ve biyouyumluluk gibi üstün özellikleri sayesinde önemli yer tutan biyoseramiklerdir. Bu tezde HAp, β-TCP ve BCP seramikleri MD simülasyonları ile modellenerek karşılaştırmalı olarak incelendi. Tezin ilk bölümünde, (poli) laktik asit (PLA)-HAp ve (poli) etilen (PE)-HAp sistemlerinin bağlanma mekanizması, iki farklı kalınlıkta bulunan HAp yüzeyinde, (10 ≤ N ≤ 400) monomerli polimerler kullanılarak MD simülasyonları ile incelendi. Simülasyon sonucunda, kalın gövdeli bölgelere sahip HAp modelleri tutarlı bir şekilde pozitif bağlanma enerjisi değerleri vermektedir. Bağlanma enerjisi ve kaplanan alan (occA) değişimi, N'nin bir bağıntısı olarak üssel davranış profili göstermektedir. PLA-HAp bağlanma enerjisi daha yüksek değerlere yaklaşırken, occA PLA'da daha düşük değerlerde stabilizedir. İki sistem için de toplam bağlanma enerjisine katkının sırasıyla HAp gövdesi ve polimer-yüzey etkileşimlerinden kaynaklandığı görülmektedir. N~200'e kadar yoğunlaşan konsantrasyon profillerinde, O= birimi PLA-HAp etkileşiminden sorumludur. Konsantrasyon profillerinin yüzey-polimer etkileşimi ve Ca-O koordinasyon artışı ile uyumlu olduğu görülmektedir. PE-HAp sistemlerinde, arayüz konsantrasyonu, yüzey polimer etkileşimi profillerine paralel olarak N'ye göre sürekli artmaktadır. Tezin ikinci bölümünde, PLA'nın bifazik kalsiyum fosfat, HAp ve β- TCP ile etkileşimi başlangıç niteliğinde incelendi. BCP yapılarının olumlu olarak nitelendirilebilecek simülasyon sonuçları, enerji değerlerinin β-TCP > BCP > HAp olarak sıralandığı ve O= biriminin domine ettiği konsantrasyon profilleriyle uyumludur.