Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi

Toker, Sidika Mine; çevik, ezgi; Battal, Eray; Demir, Zeynep

doi:10.29130/dubited.707023

Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi

Sıdıka Mine TOKER, (Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)

Eray BATTAL, (Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)

Zeynep DEMİR, (Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)

Kamile Ezgi ÇEVİK (Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

0 0

Yıl: 2020 Cilt: 8 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2455 - 2467 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29130/dubited.707023 İndeks Tarihi: 13-01-2021

Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi

Öz:

Bu çalışmada ortopedik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir biyomedikal alaşım olan 316L paslanmazçelik yüzeyinde mikro sertlik ölçüm cihazı kullanılarak mikrodeformasyon alanları oluşturulmuş ve elde edilenfarklı yüzey desenlerinin biyouyumluluğa etkisi sentetik vücut sıvısı içinde statik daldırma deneyleri ile testedilmiştir. 7 ve 21 günlük daldırma periyotlarının ardından örnek yüzeyleri oksit ve kalsiyum-fosfatlı yapılarınçökelmesi, sıvılar ise iyon salımı açısından incelendiğinde, her iki açıdan da oluşturulan farklımikrodeformasyon desenlerinin kontrol numunesine kıyasla iyileştirme sağladığı saptanmıştır. Oluşturulandesenler arasında ise iz boyutu büyük, izler arası mesafesi geniş olan desenin optimum özellikleri sağlayanyüzey olduğu gözlenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ve sıvı içi oksit ve kalsiyum-fosfatlı yapıların çökelmesi arasındabir doğru orantı tespit edilememiş, bu da yüzey enerjisini belirlemede mikrodeformasyonun mikroyapısalmekanizmalar üzerindeki etkisinin daha belirleyici olabileceğine dair ön bulgular ortaya koymuştur.

Anahtar Kelime:

Interaction of Surface Modified 316L Stainless Steel via Microdeformation with Simulated Body Fluid

Öz:

In the current study, 316L stainless steel, which is a widely used biomedical alloy in orthopedic applications, was subjected to a surface microdeformation process with the use of a micro hardness testing device and the effects of the obtained microdeformation patterns on biocompatibility were tested via static immersion tests in simulated body fluid. Following immersion periods of 7 and 21 days, the investigations of sample surfaces for formation of oxide and Calcium-Phosphate products and the fluids in terms of ion release revealed that the microdeformation patterns resulted in improvements in both aspects as compared to the control sample. Among the formed patterns, the pattern with bigger indent size and wider inter indent spacing was found to the exhibit optimum properties. A direct correlation between surface roughness and oxide and Calcium-Phosphate product precipitation from fluid was not detected, which reveals early indications that the effects of microdeformation on microstructural mechanisms can be more influential for determining surface energy.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] R. Agarwal, A.J. García, “Biomaterial strategies for engineering implants for enhanced osseointegration and bone repair,” Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 94, no. 1, pp. 53–62, 2015.
[2] N.S. Manam, W.S.W. Harun, D.N.A. Shri, S.A.C. Ghani, Kurniawan T, M.H. Ismail, M.H.I. Ibrahim, “Study of corrosion in biocompatible metals for implants: A review,” Journal of Alloys Compounds, vol. 701, no. 1, pp. 698-715, 2017.
[3] S.M. Toker, D. Canadinc, H.J. Maier, O. Birer “Evaluation of passive oxide layer formation– biocompatibility relationship in NiTi shape memory alloys: Geometry and body location dependency,” Materials Science and Engineering C, vol. 36, no.1, pp. 118-119, 2014.
[4] T. Lu, J. Wen, S. Qian, H. Cao, C. Ning, X. Pan, Jiang X, X. Liu, P.K. Chu, “Enhanced osteointegration on tantalum-implanted polyetheretherketone surface with bone-like elastic modulus,” Biomaterials, vol. 51, no. 1, pp. 173-183, 2015.
[5] G. Uzun, F. Keyf, “Surface Characteristics Of The Implant Systems And Osseointegration,” Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, vol. 2, no. 1, pp. 43-50, 2007.
[6] C. Şahin, C. Korkmaz, G. Uzun, “Osseointegration, Surface Porosity And Nanotechnology,” Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, Supplement, vol. 13, no.1, pp. 174-181, 2015.
[7] Y. Hayran, N. Akbulut, M.K. Tümer, “Surface Treatment Technologies of Dental Implants,” Gaziosmanpaşa Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, vol. 2, no. 2, pp. 98-105, 2016.
[8] E. Ünal, M, Özçatal, Ş. Taktak, A. Evcin, Y. Kayalı, “Surface Modification of Pure Titanium Implant Using Acid and Alkali Treatments,” Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 15, no. 3, pp. 6-13, 2015.
[9] B. Yılmaz, Z. Evis, M. Güldiken “Biomimetic Calcium Phosphate Coating Of Titanium Alloy,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 29, no.1, pp. 105-109, 2014.
[10] M. İzmir, Y. Tufan, B. Ercan “Interaction of anodized Ti6Al7Nb with simulated body fluid,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 34, no.1, pp. 495-503, 2019.
[11] S.M. Toker, D. Canadinc, A. Taube, H.J. Maier, G. Gerstein “On the Role of Slip – Twin Interactions on the Impact Behavior of High-Manganese Austenitic Steels,” Materials Science and Engineering A, vol. 593, no. 1, pp. 120–126, 2014.
[12] S.M. Toker, F. Rubitschek, T. Niendorf, D. Canadinc, H.J. Maier. “Anisotropy of ultrafinegrained alloys under impact loading: The case of biomedical niobium–zirconium,” Scripta Materialia, vol. 66, no. 7, pp. 435–438, 2012.
[13] K. Anselme, M. Bigerelle, B. Noël, A. Lost, P. Hardouin “Effect of grooved titanium substratum on human osteoblastic cell growth,” Journal of Biomedical Materials Research, vol. 60, no. 4, pp. 529-540, 2002.
[14] C. Wu, M. Chen, T. Zheng, X. Yang, “Effect of surface roughness on the initial response of MC3T3-E1 cells cultured on polished titanium alloy,” Bio-Medical Materials and Engineering, c. 26, s. 1, ss. 155-164, 2015.
[15] L. Le Guehennec, M.A. Lopez-Heredia, B. Enkel, P. Weiss, Y. Amouriq, P. Layrolle, “Osteoblastic cell behaviour on different titanium implant surfaces,” Acta Biomaterialia, vol. 4, no. 1, pp. 535–543, 2008.
[16] S.M. Toker, G. Sugerman, E.C. Frey, “Effects of Surface Characteristics on the in Vitro Biocompatibility Response of NiTi Shape Memory Alloys,” Academic Platform Journal of Engineering and Science, vol. 7, no. 2, pp. 112-116, 2019.
[17] Y. Estrin, C. Kasper, S. Diederichs, R. Lapovok “Accelerated growth of preosteoblastic cells on ultrafine grained titanium,” Journal of Biomedical Materials Research A, vol. 90, no. 4, pp. 1239- 1242, 2008.
[18] P.K.C. Venkatsurya, W.W. Thein-Han, R.D.K. Misra, M.C. Somani, L.P. Karjalainen “Advancing nanograined/ultrafine-grained structures for metal implant technology: Interplay between grooving of nano/ultrafine grains and cellular response,” Materials Science and Engineering C, vol. 30, no. 1, pp. 1050-1059, 2010.
[19] S.M. Toker, G. Gerstein, H.J. Maier, D. Canadinc “Effects of microstructural mechanisms on the localized oxidation behavior of NiTi shape memory alloys in simulated body fluid,” Journal of Materials Science, vol. 53, no. 2, pp. 948-958, 2018.
[20] B. Uzer, S.M. Toker, A. Cingoz, T. Bagci-Onder, G. Gerstein, H.J. Maier, D. Canadinc “An exploration of plastic deformation dependence of cell viability and adhesion in metallic implant materials,” Journal Of The Mechanical Behavior Of Biomedical Materials, vol. 60, no. 1, pp. 177-186, 2016.
[21] B. Yilmaz, A.E. Pazarceviren, A. Tezcaner, Z. Evis, “Historical Development of Simulated Body Fluids Used in Biomedical Applications: A Review,” Microchemical Journal, vol. 155, no. 1, pp. 1-49, 2020.
[22] T. Kokubo, H. Takadama “How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?,” Biomaterials, vol. 27, no. 1, pp. 2907-2915, 2006.
[23] B. Uzer, “Modulating The Surface Properties Of Metallic Implants And The Response Of Breast Cancer Cells By Surface Relief Induced Via Bulk Plastic Deformation,” Frontiers in Materials, vol.99, no.7, pp. 1-10, 2020.
[24] R.R. Behera, A. Das, A. Hasan, D. Pamu, L.M. Pandey, M.R. Sankar, “Deposition of biphasic calcium phosphate film on laser surface textured Ti-6Al-4V and its effect on different biological properties for orthopedic applications,” Journal of Alloys and Compounds, In press, pp. 1-50, 2020.
[25] T. Hanawa, “Titanium–Tissue Interface Reaction and Its Control With Surface Treatment,” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, vol.170, no.7, pp. 1-13, 2019.
[26] H.W. Yuen, W. Becker. “Iron Toxicity”. Treasure Island, FL, USA: StatPearls Publishing; 2020. (Accessed June 22, 2020. ) [Online].Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK459224/
[27] H.H. Huang, Y.H. Chiu, T.H. Lee, S.C. Wu, H.W. Yang, K.H. Su, C.C. Hsu, “Ion release from NiTi orthodontic wires in artificial saliva with various acidities,” Biomaterials, vol.24, no.1, pp. 3585-3592, 2003.
[28] G.S. Matharu, M. Res, F. Berryman, A. Judge, A. Reito, J. McConnell, O. Lainiala, S. Young, A. Eskelinen, H.G. Pandit, D. Phil, D. W. Murray, “Blood Metal Ion Thresholds to Identify Patients with Metal-on-Metal Hip Implants at Risk of Adverse Reactions to Metal Debris,” The Journal Of Bone & Joınt Surgery, vol.99-A, no.18, pp. 1532-1539, 2017.
[29] A. Hordyjewska, Ł. Popiołek, J. Kocot, “The many ‘‘faces’’ of copper in medicine and treatment,” Biometals, vol.27,no.1, pp. 611-621, 2014.

APA	Toker S, Battal E, Demir Z, çevik e (2020). Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. , 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
Chicago	Toker Sidika Mine,Battal Eray,Demir Zeynep,çevik ezgi Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. (2020): 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
MLA	Toker Sidika Mine,Battal Eray,Demir Zeynep,çevik ezgi Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. , 2020, ss.2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
AMA	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. . 2020; 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
Vancouver	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. . 2020; 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
IEEE	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e "Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi." , ss.2455 - 2467, 2020. 10.29130/dubited.707023
ISNAD	Toker, Sidika Mine vd. "Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi". (2020), 2455-2467. https://doi.org/10.29130/dubited.707023

APA	Toker S, Battal E, Demir Z, çevik e (2020). Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(4), 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
Chicago	Toker Sidika Mine,Battal Eray,Demir Zeynep,çevik ezgi Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 8, no.4 (2020): 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
MLA	Toker Sidika Mine,Battal Eray,Demir Zeynep,çevik ezgi Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.8, no.4, 2020, ss.2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
AMA	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 8(4): 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
Vancouver	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 8(4): 2455 - 2467. 10.29130/dubited.707023
IEEE	Toker S,Battal E,Demir Z,çevik e "Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi." Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8, ss.2455 - 2467, 2020. 10.29130/dubited.707023
ISNAD	Toker, Sidika Mine vd. "Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 8/4 (2020), 2455-2467. https://doi.org/10.29130/dubited.707023