Surface modification of tantalum via anodization for orthopedic applications

Tantal metali yüksek korozyon direncine sahip olan malzemelerden biridir ve sahip olduğu mekanik özelliklerden dolayı ortopedi uygulamaları için uygun bir adaydır. Fakat, tantal yüzeyler vücut içerisinde biyoinört özellikler göstermekte olup, kemik dokuya yeterli seviyede entegre olamamaktadır. Nanoboyutlarda yapılacak yüzey modifikasyonu tantal yüzeylerin biyoaktivitesini artırmak için başvurulacak çözümlerden biridir. Bu tez çalışmasında, tantal yüzeyler anodizasyon yöntemi ile modifiye edilerek, yüzeylerde nanotübüler, nanohendek, nanoporoz ve nanomercan morfolojileri elde edilmiştir. Bununla birlikte, anodizasyon parametlerinde (voltaj, anodizasyon süresi, sıcaklık, elektrolit konsantrasyonu vb.) yapılan değişikliklerle, boyutlar 20 ila 140 nm arasında değiştirilerek, kemiğin topografisi taklit edilmiştir. Anodize yüzeylerin morfoloji, kristallik, hidrofobisite, yüzey topografisi ve kimyası gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, anodize tantal yüzeylerinin kimyasında Ta2O5 ve alt oksitler bulunduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, anodize numunelerin yüzey alanlarında 2 kat, yüzey pürüzlülüğünde ise 3.5 kata kadar artış gözlemlenmiştir. Daha sonra, anodize ve anodize olmayan yüzeyler kemik hücreleri ve fibroblastlar ile etkileştirilmiştir. Başlangıç çalışması olarak, fibroblast hücreleri ile etkileştirilen nanoporoz tantal yüzeylerin, fibroblast çoğalmasını ve yayılmasını artırdığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma doğrultusunda, nanotübüler, nanomercan ve nanohendek yüzeyler kemik hücreleri ile etkileştirilmiş, ve elde edilen anodize yüzeylerin boyuttan bağımsız olarak protein yapışmasını, kemik hücresi çoğalmasını ve yayılmasını artırdığı gözlemlenmiştir.