B2O3 KATKISININ SiO2-Na2O-CaO-MgO-P2O5 TABANLI BİYOAKTİF CAMLARIN YAPISAL, MEKANİK VE BİYOLOJİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Abstract

Bu çalışma, biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek biyoaktif camların geliştirilmesine yönelik olarak SiO2-Na2O-CaO-MgO-P2O5sistemi içerisine B2O3 katkısının ilavesiyle elde edilen camların yapısal, optik, mekanik ve biyolojik özelliklerini kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Çalışmanın temel amacı, B2O3 konsantrasyonundaki değişimlerin camların mekanik dayanımı, optik özellikleri ve biyouyumluluk üzerinde nasıl bir etki yarattığını belirlemek ve bu camların kemik doku rejenerasyonu ve biyomedikal implantlar gibi kritik uygulamalardaki potansiyelini ortaya koymaktır. Çalışma kapsamında, %0, 5, 10, 15, 20 ve 25 mol B2O3 içeren camlar ergitme-su verme yöntemi ile sentezlenmiş ve ardından detaylı analizlere tabi tutulmuştur. Yapısal özellikler XRD ve FT-IR analizleri ile değerlendirilmiş, optik özellikler UV-Vis spektroskopisi ile incelenmiş ve mekanik özellikler mikro sertlik ile kırılma tokluğu testleriyle belirlenmiştir. Ayrıca, NIH/3T3 fibroblast hücre hattı kullanılarak camların biyolojik uyumluluğunu değerlendirmek amacıyla in vitro biyolojik testler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yapısal analiz sonuçları, tüm camların amorf yapıda olduğunu ve artan B2O3 içeriğinin Si-O-Si ağını güçlendirerek camın yapısal yoğunluğunu artırdığını ortaya koymuştur. Yoğunluk ölçümleri, B2O3 ilavesinin cam yoğunluğunu 2,27 g/cm³’ten (FB0) 2,46 g/cm³’e (FB25) yükselttiğini göstermiştir. Bu artış, cam ağ yapısının daha sıkı bir hale geldiğini işaret etmektedir. Optik analizlerde, B2O3 katkısı bant aralığını 3,97 eV’den 3,57 eV’e düşürmüş, kırılma indisini ise 2,175’ten 2,259’a yükseltmiştir. Mekanik özellikler açısından, sertlik değerleri katkısız cam (FB0) için 4,122 GPa’dan %25 B2O3 katkılı cam (FB25) için 4,845 GPa’a yükselmiştir. Kırılma tokluğu FB10 ve FB15 numunelerinde sırasıyla 1,197 MPa·m⁰·⁵ ve 1,077 MPa·m0.5 ile zirve yapmıştır. Ancak, B2O3 oranının %15’in üzerine çıkmasıyla kırılma tokluğu azalma eğilimi göstermiştir. Biyolojik testler, B2O3 katkısının sitotoksisiteyi azalttığını ve hücre biyouyumluluğunu artırdığını ortaya koymuştur. Hücre canlılığı, katkısız camda %60,6 iken %25 B2O3 içeren camda %69,7’ye yükselmiştir. Hücre adezyonu ise %4,26’dan (FB0) %27,66’ya (FB20) kadar artış göstermiştir. SEM analizleri, katkılı cam numunelerinde hücrelerin yüzeyle daha iyi etkileşime girdiğini ve filopod oluşumlarının arttığını göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, B2O3 katkısının biyoaktif camların mekanik, optik ve biyolojik özelliklerini iyileştirdiğini ortaya koymuş ve bu camların biyomedikal uygulamalar için güçlü bir aday olduğunu göstermiştir. Özellikle kemik doku rejenerasyonu ve biyomedikal implantlar gibi alanlarda bu materyallerin kullanımı, biyouyumluluk ve mekanik dayanım avantajları nedeniyle umut vadetmektedir.