بازگشت به جستجو

کاربرد فرآیند پولیش مکانیکی شیمیایی بر روی ایمپلنت های پزشکی مبتنی بر تیتانیوم

عنوان	کاربرد فرآیند پولیش مکانیکی شیمیایی بر روی ایمپلنت های پزشکی مبتنی بر تیتانیوم
نویسنده	اوزدمیر، زینب
تاریخ انتشار:	2017-05
موضوع	مهندسی زیستی، مهندسی مکانیک، علوم مهندسی
نوع	سند
زبان	انگلیسی
دیجیتال	بله
نسخه خطی	خیر
کتابخانه:	دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت	01aa7b61-99d5-488c-961e-eebb448350bb
محل کتابخانه	گروه مهندسی مکانیک
تاریخ	2017-05
متن نمونه	مواد زیستی معمولاً به عنوان مواد ایمپلنت در بدن برای پروتزهای دندانی، کاربردهای ارتوپدی، دریچه‌های قلب و کاتتر استفاده می‌شوند. بر اساس مطالعات تحقیقاتی انجام شده تا به امروز، تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل خواص سطحی و همچنین خواص مکانیکی خارق‌العاده به عنوان زیست‌سازگارترین مواد شناخته شده‌اند. روش‌های پردازش مواد ایمپلنت نیز بر خواص سطحی تأثیر می‌گذارد و ممکن است منجر به آلودگی شود که می‌تواند زیست سازگاری را کاهش دهد و پس از کاشت ممکن است باعث عفونت در بیماران شود که تعداد آن می‌تواند تا 4 درصد باشد. تغییر زبری سطح و تشکیل یک فیلم اکسید سطحی از طریق روش‌های مختلف در ادبیات برای افزایش زیست سازگاری و اطمینان از بی‌اثری زیستی به ماده ایمپلنت انجام شده است. روش های سند بلاست و اچ شیمیایی معمولاً برای الگوبرداری از سطوح تیتانیوم به منظور تغییر زبری سطح استفاده می شود که می تواند باعث آلودگی سطح شود. با این حال، روش‌های جایگزین دیگر مانند پوشش پلاسما با دمای بالا و الگوبرداری لیزری پرهزینه هستند. در این پایان نامه، فرآیند پولیش مکانیکی شیمیایی (CMP) به عنوان یک روش جایگزین برای روش های موجود در ادبیات به منظور تغییر خواص سطح مواد ایمپلنت ایجاد شده است. فرآیند CMP یکی از روش هایی است که در صنعت نیمه هادی برای اطمینان از مسطح شدن سطح از طریق اقدامات مکانیکی و شیمیایی همزمان استفاده می شود. ذرات ساینده موجود در دوغاب پولیش، اثر مکانیکی را در طول فرآیند ایجاد می‌کنند که فرسایش سطح نانومتری را ممکن می‌سازد و ایمپلنت را از هر گونه آلودگی احتمالی در طول ماشینکاری پاک می‌کند. از سوی دیگر، اجزای شیمیایی دوغاب شامل تثبیت کننده ها، تنظیم کننده های pH و اکسید کننده ها، به تشکیل یک لایه اکسید غیرفعال پوشش دهنده سطح کمک می کنند. به طور کلی، CMP برای تشکیل سطوح بسیار صاف استفاده می شود، اما نشان داده شده است که با تغییر اندازه ذرات دوغاب و خواص مواد پد، می توان زبری کنترل شده ای را روی سطح پرداخت شده نیز ایجاد کرد. ماهیت محافظ فیلم اکسید تولید شده، مسطح سازی را در کاربردهای نیمه هادی امکان پذیر می کند. در کاربردهای ایمپلنت CMP، اعتقاد بر این است که به کاهش آلودگی روی سطح زیست ایمپلنت‌ها در محیط بدن و کاهش خطر عفونت با توقف واکنش‌های شیمیایی در داخل بدن کمک می‌کند. در ادبیات نشان داده شده است که استفاده از CMP بر روی فیلم های Ti از نظر ایجاد یک سطح صاف و یک فیلم اکسید TiO2 موفقیت آمیز بوده است. با این حال، فیلم اکسید بومی آن پس از CMP به طور کامل به دلیل ماهیت محافظتی آن غیر از ویژگی‌های غیرفعال‌کننده فیلم‌های Ti/TiN در کاربردهای CMP نیمه‌رسانا مشخص نشده است. فیلم اکسید تیتانیوم برای ترویج زیست سازگاری، چسبندگی سلولی، تشکیل لایه های هیدروکسی آپاتیت شناخته شده است. با این حال، فیلم‌های اکسیدی به‌دست‌آمده با روش‌های اکسیداسیون مصنوعی منجر به ایجاد لایه‌های ضخیم و ساختار متخلخل می‌شوند. بنابراین، در این مطالعه، فرآیند CMP برای حذف لایه‌های سطحی بالقوه آلوده و القای زبری کنترل‌شده روی سطوح ایمپلنت به‌صورت هم‌افزایی روی صفحات Ti اعمال شده است. علاوه بر این، لایه‌های اکسید سطحی تیمار شده برای ماهیت لایه‌های اکسید فلزی از نظر ویژگی‌های خود محافظتی مشخص شده‌اند. علاوه بر این، زیست سازگاری سطوح پیاده‌سازی‌شده CMP از طریق قابلیت‌های رشد سلولی و مقاومت در برابر عفونت از طریق آنالیزهای بیوفیلم مورد ارزیابی قرار گرفت و پارامترهای سطحی بهینه با توجه به مطلوبیت پاسخ‌های سطحی تعیین شد که به ارتقای رفتار سلولی کمک می‌کند. اعتقاد بر این است که استفاده از فرآیند CMP 3-D بر روی سطوح ایمپلنت روشی مقرون به صرفه و مؤثرتر در ساختاربندی سطح بیو ایمپلنت های مبتنی بر تیتانیوم است. هدف از آن توسعه بیشتر یک روش نانوساختار سطحی مبتنی بر CMP برای ایجاد سطوح مهندسی شده بر روی ایمپلنت‌های زیستی مبتنی بر Ti با سطوح خود محافظ برای به حداقل رساندن واکنش‌پذیری شیمیایی و باکتریایی است و در عین حال سازگاری زیستی آنها را از طریق الگودهی همزمان سطح ارتقا می‌دهد. اویگولامالاردا، کالپ کاپاکچیغی و کاتاترلرده یایگین اولاراک کولانیلماکتادیرلار. Günümüze kadar yapılan araştırmalar sonucunda titanyum ve alaşımları sahip oldukları yüzey özelliklerinin yanı sıra olağanüstü mekanik özellikleri ile de en biyouyumlu malzemeler arasında yer almaktad. ایمپلنت malzemesinin işlenme prosesi de yüzey özelliklerini etkilemekte ve kontaminasyona neden olabilmektedir bu da biyouyumluluğu azaltmakta ve hastalarda implante edildikten sonraki süreçte bulgulanan ve %4 oranmakedirenola. ایمپلنت malzemelerin biyouyumluluğu ve biyoinertliğini arttırmaya yönelik malzemenin yüzey pürüzlülülügünün değiştirilmesi ve yüzeyde oksit film oluşturulması çeşitli yöntemler ile kaşırıdırat. Yüzey pürüzlülüğünü değiştirmek amaçlı desenlemede genellikle kullanılan kumlama ve kimyasal aşındırma yöntemleri implant malzemesi yüzeyinde kontaminasyona neden olmaktadır. آیریجا کولانیلان دیغر آلترناتیو یونتملر اولان یوکسک سیجاکلیکتا پلاسما کاپلاما و لازر ایل دسنلندیرمه یونتملری ایسه یوکسک مالیهتلره ندن اولمکتادیرلار. Bu proje kapsamında ایمپلنت malzeme yüzeylerinin işlenmesi için literatürde var olan yöntemlere alternatif olarak Kimyasal Mekanik Cilalama/Düzlemleme (CMP) prosesi getirilmiştir. CMP prosesi yarıiletkenler endüstrisinde kullanılan yöntemlerden biri olup aynı anda yüzeyi hem mekanik hem de kimyasal olarak duzlemleyebilmektedir. Proses sırasında kullanılan دوغاب içerisindeki aşındırıcı kimyasallar mekanik etki sağlayarak yüzeyde نانومتر seviyelerinde aşınım sağlanarak üretim sırasında oluşan potansiyel kontamintaminatılışındılışında. Diğer taraftan slurrynin kimyasal bileşenlerini oluşturan stabilizatorler, pH ayarlayıcı ajanlar ve oksitleyiciler yüzeyde pasif oksit film kaplaması oluşturmaktadırlar. سی ام پی جنل اولارک پیروزسوز یوزیلر اولوشتورمک آماچلی کولانیلسا دا سیلانان یوزیللرده کولانیلان سوسپانسیونلارین تانه بویوتو و سیلاما پدینین دوکوسو دغشتیریلرک کوترولولو بیر پروزلولاماکولا daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir. کیمیاسال اولارک دغیشتیریلمیش بو فیلمین رآکسییونو دوردوران کوریوجوچو بیر اوکسیت تاباکاسی اولماسی یارئیلتکن uygulamalarında دوزلم لمه ای ساغلاماکتادیر. CMP'nin implantlara uygulanması sonucunda ise kimyasal reaksiyonları durdurarak yüzeyde oluşabilecek kontaminasyon ve enfeksiyon riskini azaltacağı düşünülmektedir. Literatürdeki sınırlı çalışmada ایمپلنت malzemesi olarak kullanılan Ti filmler üzerindeki CMP uygulamalarının pürüzsüz bir yüzey ve TiO2 oksit filmleri oluşturduğu belirtilmiştir. Ancak CMP prosesi sonucu biyoimplantlar üzerinde oluşan titanyum oksit filmin koruyucu özellikleri مشخصه edilmemiş olmakla beraber, yarıiletkenler teknolojisinde kullanılan Ti/TiN filmlerin CMP sırasında pasiflikleri biraber. Oluşturulan titanyum oksit filmlerin hücre tutunmasını, biyouyumluluğu ve hidroksiapatit tutunmasını arttırdığı bilinmektedir fakat oluşturulan oksit filmlerin çoğu yapay oxidasyon yöntemleri ile eldekalied sahiptirler Bu filmler gözenekli yapıları nedeniyle alt katmanda bulunan ana metal malzemenin inertliğini sağlayamamakta ve kontaminasyonu engelleyememektedir Bu nedenle bu çalışmada, CMP prosesi uygulanarak implant malzemesi olarak kullanılan marlecamin üst tabakanın aşınımını ve aynı zamanda yüzeyde kontrollü nano/mikro boyutta pürüzlülük oluşumu sağlanmıştır. Ayrıca CMP ile metal yüzeylerde oluşan korunumlu metal oksit tabakaların yapısı yüzeydeki kimyasal reaksiyonu sınırlamak açısından مشخصه edilmiştir. CMP ile işlenen yüzeyleri biyouyumluluk ve biyofilm oluşumuna direnç açısından da karaktere edilmiş ve hücrelerin uyumluluklarına bağlıolarak hücre tutunmasını artmaya yönelik optimal yüzey ılılılılılmiş. Tez çalışmasının sonuçlarını ileriki aşaması düşünüldüğünde, implant malzemelerin üç boyutlu yapısı gözönüne alınarak 3-D çalışabilecek bir CMP prosesi geliştirmektir en önemli gereksinimdir. CMP Tekniğinin titaniyum bazlı biyo-implantlar üzerinde üç boyutlu uygulamalarının diğer alternatiflere göre hem çok daha ekonomik hem de çok daha etkili bir yöntem olacağı düşünülmektedir. Titanyum ve titanyum alaşımlı biyolojik implantlar üzerinde CMP ile oluşturulacak nano-desenli yüzeylerin kendinden korunumlu oksit tabaka ile kimyasal ve bakteriyel reaksiyonları önlemesi ve aynı desenli desenli yüzeylerin kendinden korunumlu arttırması amaçlanmaktadır.

مشاهده در منبع دانشگاه اوزیغین دانشگاه اوزیغین - موتور جستجوی آثار تاریخی، آرشیوها و نشریات

دانشگاه اوزیغین

کاربرد فرآیند پولیش مکانیکی شیمیایی بر روی ایمپلنت های پزشکی مبتنی بر تیتانیوم

نویسنده اوزدمیر، زینب

تاریخ انتشار 2017-05

موضوع مهندسی زیستی، مهندسی مکانیک، علوم مهندسی

نوع سند

زبان انگلیسی

دیجیتال بله

نسخه خطی خیر

کتابخانه دانشگاه اوزیغین

شماره ثبت 01aa7b61-99d5-488c-961e-eebb448350bb

محل کتابخانه گروه مهندسی مکانیک

تاریخ 2017-05

متن نمونه مواد زیستی معمولاً به عنوان مواد ایمپلنت در بدن برای پروتزهای دندانی، کاربردهای ارتوپدی، دریچه‌های قلب و کاتتر استفاده می‌شوند. بر اساس مطالعات تحقیقاتی انجام شده تا به امروز، تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل خواص سطحی و همچنین خواص مکانیکی خارق‌العاده به عنوان زیست‌سازگارترین مواد شناخته شده‌اند. روش‌های پردازش مواد ایمپلنت نیز بر خواص سطحی تأثیر می‌گذارد و ممکن است منجر به آلودگی شود که می‌تواند زیست سازگاری را کاهش دهد و پس از کاشت ممکن است باعث عفونت در بیماران شود که تعداد آن می‌تواند تا 4 درصد باشد. تغییر زبری سطح و تشکیل یک فیلم اکسید سطحی از طریق روش‌های مختلف در ادبیات برای افزایش زیست سازگاری و اطمینان از بی‌اثری زیستی به ماده ایمپلنت انجام شده است. روش های سند بلاست و اچ شیمیایی معمولاً برای الگوبرداری از سطوح تیتانیوم به منظور تغییر زبری سطح استفاده می شود که می تواند باعث آلودگی سطح شود. با این حال، روش‌های جایگزین دیگر مانند پوشش پلاسما با دمای بالا و الگوبرداری لیزری پرهزینه هستند. در این پایان نامه، فرآیند پولیش مکانیکی شیمیایی (CMP) به عنوان یک روش جایگزین برای روش های موجود در ادبیات به منظور تغییر خواص سطح مواد ایمپلنت ایجاد شده است. فرآیند CMP یکی از روش هایی است که در صنعت نیمه هادی برای اطمینان از مسطح شدن سطح از طریق اقدامات مکانیکی و شیمیایی همزمان استفاده می شود. ذرات ساینده موجود در دوغاب پولیش، اثر مکانیکی را در طول فرآیند ایجاد می‌کنند که فرسایش سطح نانومتری را ممکن می‌سازد و ایمپلنت را از هر گونه آلودگی احتمالی در طول ماشینکاری پاک می‌کند. از سوی دیگر، اجزای شیمیایی دوغاب شامل تثبیت کننده ها، تنظیم کننده های pH و اکسید کننده ها، به تشکیل یک لایه اکسید غیرفعال پوشش دهنده سطح کمک می کنند. به طور کلی، CMP برای تشکیل سطوح بسیار صاف استفاده می شود، اما نشان داده شده است که با تغییر اندازه ذرات دوغاب و خواص مواد پد، می توان زبری کنترل شده ای را روی سطح پرداخت شده نیز ایجاد کرد. ماهیت محافظ فیلم اکسید تولید شده، مسطح سازی را در کاربردهای نیمه هادی امکان پذیر می کند. در کاربردهای ایمپلنت CMP، اعتقاد بر این است که به کاهش آلودگی روی سطح زیست ایمپلنت‌ها در محیط بدن و کاهش خطر عفونت با توقف واکنش‌های شیمیایی در داخل بدن کمک می‌کند. در ادبیات نشان داده شده است که استفاده از CMP بر روی فیلم های Ti از نظر ایجاد یک سطح صاف و یک فیلم اکسید TiO2 موفقیت آمیز بوده است. با این حال، فیلم اکسید بومی آن پس از CMP به طور کامل به دلیل ماهیت محافظتی آن غیر از ویژگی‌های غیرفعال‌کننده فیلم‌های Ti/TiN در کاربردهای CMP نیمه‌رسانا مشخص نشده است. فیلم اکسید تیتانیوم برای ترویج زیست سازگاری، چسبندگی سلولی، تشکیل لایه های هیدروکسی آپاتیت شناخته شده است. با این حال، فیلم‌های اکسیدی به‌دست‌آمده با روش‌های اکسیداسیون مصنوعی منجر به ایجاد لایه‌های ضخیم و ساختار متخلخل می‌شوند. بنابراین، در این مطالعه، فرآیند CMP برای حذف لایه‌های سطحی بالقوه آلوده و القای زبری کنترل‌شده روی سطوح ایمپلنت به‌صورت هم‌افزایی روی صفحات Ti اعمال شده است. علاوه بر این، لایه‌های اکسید سطحی تیمار شده برای ماهیت لایه‌های اکسید فلزی از نظر ویژگی‌های خود محافظتی مشخص شده‌اند. علاوه بر این، زیست سازگاری سطوح پیاده‌سازی‌شده CMP از طریق قابلیت‌های رشد سلولی و مقاومت در برابر عفونت از طریق آنالیزهای بیوفیلم مورد ارزیابی قرار گرفت و پارامترهای سطحی بهینه با توجه به مطلوبیت پاسخ‌های سطحی تعیین شد که به ارتقای رفتار سلولی کمک می‌کند. اعتقاد بر این است که استفاده از فرآیند CMP 3-D بر روی سطوح ایمپلنت روشی مقرون به صرفه و مؤثرتر در ساختاربندی سطح بیو ایمپلنت های مبتنی بر تیتانیوم است. هدف از آن توسعه بیشتر یک روش نانوساختار سطحی مبتنی بر CMP برای ایجاد سطوح مهندسی شده بر روی ایمپلنت‌های زیستی مبتنی بر Ti با سطوح خود محافظ برای به حداقل رساندن واکنش‌پذیری شیمیایی و باکتریایی است و در عین حال سازگاری زیستی آنها را از طریق الگودهی همزمان سطح ارتقا می‌دهد. اویگولامالاردا، کالپ کاپاکچیغی و کاتاترلرده یایگین اولاراک کولانیلماکتادیرلار. Günümüze kadar yapılan araştırmalar sonucunda titanyum ve alaşımları sahip oldukları yüzey özelliklerinin yanı sıra olağanüstü mekanik özellikleri ile de en biyouyumlu malzemeler arasında yer almaktad. ایمپلنت malzemesinin işlenme prosesi de yüzey özelliklerini etkilemekte ve kontaminasyona neden olabilmektedir bu da biyouyumluluğu azaltmakta ve hastalarda implante edildikten sonraki süreçte bulgulanan ve %4 oranmakedirenola. ایمپلنت malzemelerin biyouyumluluğu ve biyoinertliğini arttırmaya yönelik malzemenin yüzey pürüzlülülügünün değiştirilmesi ve yüzeyde oksit film oluşturulması çeşitli yöntemler ile kaşırıdırat. Yüzey pürüzlülüğünü değiştirmek amaçlı desenlemede genellikle kullanılan kumlama ve kimyasal aşındırma yöntemleri implant malzemesi yüzeyinde kontaminasyona neden olmaktadır. آیریجا کولانیلان دیغر آلترناتیو یونتملر اولان یوکسک سیجاکلیکتا پلاسما کاپلاما و لازر ایل دسنلندیرمه یونتملری ایسه یوکسک مالیهتلره ندن اولمکتادیرلار. Bu proje kapsamında ایمپلنت malzeme yüzeylerinin işlenmesi için literatürde var olan yöntemlere alternatif olarak Kimyasal Mekanik Cilalama/Düzlemleme (CMP) prosesi getirilmiştir. CMP prosesi yarıiletkenler endüstrisinde kullanılan yöntemlerden biri olup aynı anda yüzeyi hem mekanik hem de kimyasal olarak duzlemleyebilmektedir. Proses sırasında kullanılan دوغاب içerisindeki aşındırıcı kimyasallar mekanik etki sağlayarak yüzeyde نانومتر seviyelerinde aşınım sağlanarak üretim sırasında oluşan potansiyel kontamintaminatılışındılışında. Diğer taraftan slurrynin kimyasal bileşenlerini oluşturan stabilizatorler, pH ayarlayıcı ajanlar ve oksitleyiciler yüzeyde pasif oksit film kaplaması oluşturmaktadırlar. سی ام پی جنل اولارک پیروزسوز یوزیلر اولوشتورمک آماچلی کولانیلسا دا سیلانان یوزیللرده کولانیلان سوسپانسیونلارین تانه بویوتو و سیلاما پدینین دوکوسو دغشتیریلرک کوترولولو بیر پروزلولاماکولا daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir. کیمیاسال اولارک دغیشتیریلمیش بو فیلمین رآکسییونو دوردوران کوریوجوچو بیر اوکسیت تاباکاسی اولماسی یارئیلتکن uygulamalarında دوزلم لمه ای ساغلاماکتادیر. CMP'nin implantlara uygulanması sonucunda ise kimyasal reaksiyonları durdurarak yüzeyde oluşabilecek kontaminasyon ve enfeksiyon riskini azaltacağı düşünülmektedir. Literatürdeki sınırlı çalışmada ایمپلنت malzemesi olarak kullanılan Ti filmler üzerindeki CMP uygulamalarının pürüzsüz bir yüzey ve TiO2 oksit filmleri oluşturduğu belirtilmiştir. Ancak CMP prosesi sonucu biyoimplantlar üzerinde oluşan titanyum oksit filmin koruyucu özellikleri مشخصه edilmemiş olmakla beraber, yarıiletkenler teknolojisinde kullanılan Ti/TiN filmlerin CMP sırasında pasiflikleri biraber. Oluşturulan titanyum oksit filmlerin hücre tutunmasını, biyouyumluluğu ve hidroksiapatit tutunmasını arttırdığı bilinmektedir fakat oluşturulan oksit filmlerin çoğu yapay oxidasyon yöntemleri ile eldekalied sahiptirler Bu filmler gözenekli yapıları nedeniyle alt katmanda bulunan ana metal malzemenin inertliğini sağlayamamakta ve kontaminasyonu engelleyememektedir Bu nedenle bu çalışmada, CMP prosesi uygulanarak implant malzemesi olarak kullanılan marlecamin üst tabakanın aşınımını ve aynı zamanda yüzeyde kontrollü nano/mikro boyutta pürüzlülük oluşumu sağlanmıştır. Ayrıca CMP ile metal yüzeylerde oluşan korunumlu metal oksit tabakaların yapısı yüzeydeki kimyasal reaksiyonu sınırlamak açısından مشخصه edilmiştir. CMP ile işlenen yüzeyleri biyouyumluluk ve biyofilm oluşumuna direnç açısından da karaktere edilmiş ve hücrelerin uyumluluklarına bağlıolarak hücre tutunmasını artmaya yönelik optimal yüzey ılılılılılmiş. Tez çalışmasının sonuçlarını ileriki aşaması düşünüldüğünde, implant malzemelerin üç boyutlu yapısı gözönüne alınarak 3-D çalışabilecek bir CMP prosesi geliştirmektir en önemli gereksinimdir. CMP Tekniğinin titaniyum bazlı biyo-implantlar üzerinde üç boyutlu uygulamalarının diğer alternatiflere göre hem çok daha ekonomik hem de çok daha etkili bir yöntem olacağı düşünülmektedir. Titanyum ve titanyum alaşımlı biyolojik implantlar üzerinde CMP ile oluşturulacak nano-desenli yüzeylerin kendinden korunumlu oksit tabaka ile kimyasal ve bakteriyel reaksiyonları önlemesi ve aynı desenli desenli yüzeylerin kendinden korunumlu arttırması amaçlanmaktadır.