Sol-Jel Yöntemi ile İmplant Kalite 316L Paslanmaz Çelik Üzerine Üretilen Hidroksiapatit Kaplamaların Morfolojisi Üzerine Isıl İşlem Rejiminin Etkisi

Abstract

Hidroksiapatit (HAP) kemik minerallerine kimyasal benzerliğinden dolayı biyoaktif ve biyouyumlu olarak bilinmektedir. Fakat zayıf mekanik mukavemeti, yük taşıyıcı implant sistemlerinde tek başına kullanımını sınırlamaktadır. Bu nedenle, HAP seramiklerin metalik implantlar üzerinde kaplama tabakası olarak kullanımı, ortopedik ve dental uygulamalarda büyük gelişim göstermektedir. Biyouyumlu metalik implant üzerindeki biyoaktif HAP kaplamalar, yük taşıyıcı metalik altlık ile kemik arasında kemik oluşumunu hızlandırarak, implantm kısa zamanda sabitlenmesini sağlar. Ca ve P başlangıç kimyasalları olarak kalsiyum nitrat (Ca(N0₃)₂.4H₂0), ve trietilfosfıt’in (C₆H₁₅O₃P) kullanıldığı bu çalışmada, implant kalite 316L paslanmaz çelik altlık üzerine sol-jel yönetimi ile hidroksiapatit üretimi gerçekleştirilmiştir. HAP kaplamalara uygulanan farklı ısıl işlem hızlarının, üretilen kaplamaların morfolojisine etkisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Uygulanan ısıl işlem rejimine bağlı olarak, kaplamalarda Ca/P oranındaki değişim SEM ile birlikte çalışan enerji saçılım spektroskopisi (EDS) kullanılarak incelenmiştir. 500°C’ye ön ısıtılmış fırında gerçekleştiren ısıl işlem ile gözenekli ve çatlaksız morfolojiye sahip kaplama üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Azalan ısıl işlem hızı ile kaplama morfolojisinde daha az gözenek içeren plaka şeklinde bölgelerin oluştuğu görülmüştür.

Hydroxyapatite (HAP) has been known to be bioactive and biocompatibility due to its chemical similarity with bone minerals that is used in dental and medical applications. However, poor mechanical strength of hydroxyapatite ceramics restricts their adaptation to load bearing implants made from HAP alone. Therefore usage of HAP ceramics as a coating on metallic implants, offers great improvement in orthopedic and dental applications. Biocompatible HAP coatings on metallic implants provide an implant fixation at short notice, increasing bone in-growth at load bearing metallic implant and bone interface. In this study, HAP coating was synthesized on implant grade 316L stainless steel substrate via sol-gel route by using calcium nitrate (Ca(N0₃)₂.4H₂0) and triethylphosphite (C₆H₁₅O₃P) as a Ca and P precursors, respectively. Effects of different heat treatment regimes on morphological properties of produced HAP coatings were investigated by using scanning electron microscopy (SEM). Alteration of the Ca/P ratio that depends on applied heat treatment regime was analyzed by using energy dispersive spectrum equipped with SEM. Porous and crack free structure was successfully synthesized via heat treatment process in preheated furnace to 500°C for 1 hour. It was investigated coating morphology shows plate like regions that contain fewer pores with decreasing heat treatment regime.