NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması

Süleyman ŞÜKÜROĞLU, (Gümüşhane Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Fakültesi İş Sağlığı ve Güvenliği Bölümü, Gümüşhane, Türkiye)
Yaşar TOTİK, (Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Erzurum, Türkiye)
Ebru Emine ŞÜKÜROĞLU, (Gümüşhane Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Gümüşhane, Türkiye)
Rıdvan KÜÇÜKOSMAN (Tarsus Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Tarsus, Türkiye)
Politeknik Dergisi
2 1
Yıl: 2021 Cilt: 24 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 373 - 382 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.2339/politeknik.682062 İndeks Tarihi: 18-06-2021

NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması

Öz:
Malzeme biliminin diğer alanlarda olduğu gibi tıp bilimine entegre olmasıyla biyomalzemelerin de çeşitliliği, gelişimi ve kullanımalanları artmaktadır. Bu çeşitlilik içerisinde yer bulan biyomalzemelerden biride NiTi alaşımlarıdır. Bu çalışma; şekil hafızalı NiTialaşımının yüzey ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemi kullanılarak TiO2kaplamasının büyütülmesi üzerine odaklanmıştır. Büyütülen kaplamaların yapısal özellikleri SEM ve XRD cihazları kullanılarakanaliz edilmiştir. Biyoaktivite özellikleri yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde bekletme testi analizi ile tespit edilmiştir. SBFiçerisinde bekletme testleri sonrasında kaplanmış ve kaplanmamış şekil hafızalı NiTi altlıkların, bulundukları ortama Ni+2 salınımıkontrolü ise ICP-MS cihazı ile tespit edilmiştir. Büyütülen oksit tabakasıyla NiTi alaşımlarının kullanımını sınırlayan özellikleriönemli derece giderildiği gözlenmiştir. MAO yöntemiyle TiO2 kaplanmış NiTi altlıkların biyoaktif özelliklerinin arttığı ve 72.saatin sonunda hücre canlılığında NiTi altlığına kıyasla istatistik olarak herhangi bir sitotoksisiteye sahip olmadığı tespit edilmiştir.
Anahtar Kelime:

Investigation of In-Vitro Properties of NiTi Alloy After Micro Arc Oxidation

Öz:
As material science is integrated into medical science as in other fields, the variety, development and usage areas of biomaterials increase. One of the biomaterials in this variety is NiTi alloys. This study was focused on the coating of TiO2 layer by using the method of Micro Ark Oxidation with the aim of the improvement of surface and mechanical properties of Shapedmemory and bio material NiTi alloy. Structural properties of the coatings were analysed by of SEM and XRD. In vitro ability was investigated by soaking the coated NiTi samples in simulated body fluid (SBF) at temperature 37 °C for various time periods. After soaking, Ni +2 release was applied to the media where coated and uncoated shape-memory NiTi samples are available, and its control was made by means of ICP-MS device. The results also show that Toxic and carcinogenic effects of Ni+2 release is significantly reduced by the TiO2 coating. Thus, it is observed that the properties that limit the use of NiTi alloys has been substantially fixed by MAO coating. It was found that the bioactive properties of the TiO2 coated NiTi substrate increased by MAO method and at the end of the 72 hour, there was no statistically any cytotoxicity in cell viability compared to the NiTi substrate.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Ling R. and Yang K., “Bip-functional design for metal implants, a new concept for development of metallic biomaterials”, Journal of Materials Science and Technology, 29(11): 1005-1010, (2013).
  • [2] Özcan T., “Biyonanoimplantların biyouyumluluğu”, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, (2010).
  • [3] Güven Ş.Y., “Ortopedik malzemelerin biyouyumlulukları ve mekanik özelliklerine göre seçimi”, 2. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi, Balıkesir, 472-484, (2010).
  • [4] Bose S., Robertson S.F., Bandyopadhyay A., “Surface modification of biomaterials and biomedical devices using additive manufacturing”, Acta Biomaterialia, 66:6- 22, (2018).
  • [5] Gümüşderelioğlu M., “Biyomalzemeler”, Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi, 23: 2-4, (2002).
  • [6] Niinomi M., “Recently metalic materials for biomedical applications”, Metalurgical and Materials Transactions-A, 33: 477-486, (2002).
  • [7] Ibrahim A. and Hamdy, A.S., “Microstructure, corrosion and fatigue properties of alumina-titania nanostructured coatings”, Journal of Surface Engineered, Materials and Advanced Technology, 1: 101-106, (2011).
  • [8] Akbaba G. B., “Biyomedikal teknolojilerde kullanım potansiyeli olan bazı nanomateryallerin in vitro biyouyumluluklarının araştırılması”, Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum, (2013).
  • [9] Fan X., Feng B., Di Y., Lu X., Duan K., Wang J. and Weng J., “Preparation of bioactive tio film on porous titanium by micro-arc oxidation”, Applied Surface Science, 258 (19): 7584–7588, (2012).
  • [10] Tang G., Zhang R., Ya Y. and Zhu Z., “Preparation of porous anatase titania film”, Materials Letters, 58(12- 13): 1857-1860, (2004).
  • [11] Karabudak F., Yesildal R., Sukuroglu E.E., Sukuroglu S., Zamanlou H., Dikbas N., Bayındır F., Sen S. and Totik Y., “An ınvestigation of corrosion resistance and antibacterial sensitivity properties of nano-Ag-doped TiO2 coating and TiO2 coating grown on niti alloy with the micro-arc oxidation process”, Arab J Sci Eng, 42: 2329–2339, (2017).
  • [12] Wang H.R., Liu F., Zhang Y.P., Yu D.Z. and Wang F.P., “Preparation and properties of titanium oxide film on NiTi alloy by micro-arc oxidation”, Applied Surface Science, 257(13): 5576-5580, (2011).
  • [13] Ly X. N. and Yang S. “Influence of current mode on microstructure and corrosion behavior of microarc oxidation (MAO) biodegradable Mg-Zn-Ca alloy in hank's solution”, Surface and Coatings Technology, 358: 331-339, (2019).
  • [14] Rui L., Zhongde L., Feixiang Y., Yang K. and Yingtao Z., “The biocompatibility of hydroxyapatite film deposition on micro-arc oxidation Ti6Al4V alloy”, Applied Surface Science, 266: 57-61, (2013).
  • [15] Yi W., Huijun Y., Chuanzhong C. and Zhihuan Z., “Review of the biocompatibility of microarc oxidation coated titanium alloys”, Materials & Design, 85: 640-652, (2015).
  • [16] Liu F., Xu J.L., Yu D.Z., Wang F.P. and Zhao L.C., “Wear resistance of micro-arc oxidation coatings on biomedical NiTi alloy”, Journal of Alloys and Compounds, 487(1–2): 391-394, (2009).
  • [17] Ying L., Fang L., Honglong L., Wenjun Z. and Guoxin N., ”Corrosion mechanism of microarc oxidation treated biocompatible AZ31 magnesium alloy in simulated body fluid”, Progress in Natural Science: Materials International, 24(5): 516-522, (2014).
  • [18] Hsieh S.F., Ou S.F. and Chou C.K., “The influence of the substrate on the adhesive strength of the microarc oxidation coating developed on TiNi shape memory alloy”, Applied Surface Science, 392: 581-589, (2017).
  • [19] Yesildal R., Karabudak F., Sukuroglu E.E., Sukuroglu S., Zamanlou H., Bayindir F., Sen S. and Totik Y., “Differential scanning calorimetry (DSC) and Ni+2 release analysis of NiTi-shape-memory dental alloys coated by micro-arc oxidation (MAO) method”, Applied Physics A, 124(8): 572, (2018).
  • [20] Şüküroğlu S., “NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon (MAO) sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum, (2015).
  • [21] Sukuroglu S., Totık Y., Sukuroglu E.E. and Kucukosman R., “In-vitro properties of MAO coated NiTi implant material”, 3rd International Conference on Advanced Engineering Technologies, Bayburt, 789-798, (2019).
  • [22] Sukuroglu E.E, Sukuroglu S., Akar K., Totik Y., Efeoglu İ. and Arslan E., “Effect of TiO2 coating on biological NiTi alloys after micro-arc oxidation treatment for corrosion resistance”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, 231(8): 699-704, (2017).
  • [23] Kokubo T. and Takadama H., “How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?”, Biomaterials, 27(15): 2907–2915, (2006).
  • [24] Matykina E., Berkani A., Skeldon P. and Thompson G.E., “Real-time imaging of coating growth during plasma electrolytic oxidation of titanium”, Electrochimica Acta, 53(4): 1987-1994, (2007).
  • [25] Demirci, E.E., “Manyetik sıçratma (CFUBMS) ve mikro ark oksidasyon (mao) teknikleri ile ti6al4v alaşımının dubleks yüzey modifikasyonu”, Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum, (2014).
  • [26] Murugan, R. and Ramakrishna S., “Design strategies of tissue engineering scaffolds with controlled fiber orientation.”, Tissue Eng, 13(8): 1845-66, (2007).
  • [27] Padera R.F.andSchoen F.J., “Cardiovascular medical Devices”, Biomaterials Science: An Introduction To Materials In Medicine, 470-491, (2004).
  • [28] Demri B., Hage-Ali M., Moritz M., Kahn J.L. and Muster D., “Surface characterization of C/Ti-6Al-4V coating treated with ion beam”, Biomaterials, 18(4): 305-310, (1997).
  • [29] Lausmaa J., “Surface spectroscopic characterization of titanium implant materials”, Journal of Electron Spectroscopy Related Phenomena, 81(3): 343-361, (1996).
  • [30] Gardella J. A. Jr. and Hernandez de Gatica N.L., “The determination of structure and reactivity at the surfaces of materials used in biology: needs and requirements for electron and ion spectroscopy for surface analysis”, Journal of Electron Spectroscopy Related Phenomena, 81(3): 227-236, (1996).
  • [31] Vogler E.A., “On the biomedical relevance of surface spectroscopy”, Journal of Electron Spectroscopy Related Phenomena, 81(3): 237-247, (1996).
  • [32] Casaletto M.P., Ingo G.M., Kaciulis S., Mattogn, G., Pandolfi L. and Scavia G., “Surface studies of in vitro biocompatibility of titanium oxide coatings”, Applied Surface Science, 172(1-2): 167-177, (2001).
  • [33] Tillous E.K., Toll-Duchanoy T. and Bauer-Grosse E., “Microstructure and 3D microtomographic characterization of porosity of MAO surface layers formed on aluminium and 2214-T6 alloy”, Surface and Coatings Technology, 203(13): 1850–1855, (2009).
  • [34] Lee J. H., Kim H. E. and Koh Y. H., “Highly porous titanium (Ti) scaffolds with bioactive microporous hydroxyapatite/TiO2 hybrid coating layer”, Materials Letters, 63(23): 1995-1998, (2009).
  • [35] Wang H., Liu F., Zhang Y., and Wang F., “Structure, corrosion resistance and apatite forming ability of NiTi alloy treated by micro-arc oxidation in concentrated H2SO4”, Surface and Coatings Technology, 206(19-20): 4054–4059, (2012).
  • [36] Wang H., Liu F., Zhang Y., Yu D. and Wang, F., “Preparation and properties of titanium oxide film on NiTi alloy by micro-arc oxidation”, Applied Surface Science, 257(13): 5576–5580, (2011).
  • [37] Yerokhin A.L., Leyland, A. and Matthews, A., “Kinetcis aspects of aluminium titanete layer formation on titanium alloys by plasma electrolytic oxidation”, Applied Surface Science, 200(1-4): 172-184, (2002).
  • [38] Yerokhin A.L., Nie X., Leyland A., Matthews A. and Dowey S.J., “Plasma electrolysis for surface engineering”, Surface and Coatings Technology, 122(2- 3): 73-93, (1999).
  • [39] Wang Y.M., Jiang B.L., Lei T.Q. and Guo L.X., “Microarc oxidation coatings formed on Ti6Al4V in Na2SiO3 system solution: Microstructure, mechanical and tribological properties”, Surface and Coatings Technology, 201(1-2): 82–89, (2006).
  • [40] Wang Z.G., Zu X.T., Feng X.D., Mo H.Q. and Zhou, J.M., “Calorimetric study of multiple-step transformation in NiTi shape memory with partial transformation cycle”, Material Letters, 58(25): 3141-3144, (2004).
  • [41] Yao Z., Jiang Y., Jia F., Jiang Z. and Wang, F., “Growth characteristics of plasma electrolytic oxidation ceramic coatings on Ti-6Al-4V”, Alloy Applied Surface Science, 254(13): 4084-4091, (2008).
  • [42] Krishna, R.L., Somaraju K.R.C. and Sundararajan G., “The tribological performance of ultra-hard ceramic composite coatings obtained through microarc oxidation”, Surface and Coatings Technology, 163–164: 484–490, (2003).
  • [43] Ceyhan T., Gunay V., Capoglu A., Sayrak H. and Karaca C., “Production and characterization of a glass-ceramic biomaterial and in vitro and in vivo evaluation of its biological effects”, Acta Orthop Traumatol Turc, 41(4): 307-313, (2007).
  • [44] Guleryuz H. and Çimenoğlu H., “Oxidation of Ti6Al4V Alloy”, Journal of Alloys and Compounds, 472(1-2): 241–246, ( 2009).
  • [45] Ergün, G., Sağesen, M. L., Özgünlük, İ. ve Bek, B., “Kron-köprü döküm alaşımlarının sitotoksisitelerinin in vitro değerlendirilmesi”, Ankara Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, 28(1): 73-81, (2001).
  • [46] Akpınar G. G., Can G. ve Can A., “Dental döküm alaşımlarının fibroblastlarınmitotik aktivitesi üzerindeki etkisi”, Ankara Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, 30(1): 51-56, (2003).
  • [47] Yanlian L., Ruiyue H.,Ya Z., Long B., Yonghua S., Xiaohong Y., Husheng J., Bin T., Ruiqiang H., “The effects of annealing temperature on corrosion behavior, Ni2+ release, cytocompatibility, and antibacterial ability of Ni-Ti-O nanopores on NiTi alloy”, Surface and Coating Technology, 352:175-181, (2018).
  • [48] Yan Y., Neville A. and Dowson, D., “Tribo-corrosion properties of Cobaltbased medical implant alloys in simulated biological environments”, Wear, 263(7-12): 1105-1111, (2007).
  • [49] Ruiqiang H., Yanlian L., Si L., Long B., Ang G., Xiangyu Z., Xiaobo H., Bin T., Paul K.C., “Size-dependent corrosion behavior and cytocompatibility of Ni–Ti–O nanotubes prepared by anodization of biomedical NiTi alloy”, Corrosion Science, 103: 173-180, (2016).
  • [50] Huang H.L., Hsing H.W., Lai T.C., Chen Y.W., Lee, T.R., Chan H.T., Lyu P.C., Wu C.L., Lu Y C., Lin S.T., Lin C.W., Lai C.H., Chang, H T., Chou H.C. and Chan H.L., “Trypsin-induced proteome alteration during cell subculture in mammalian cells”, Journal of Biomedical Science, 17(36): 2-10, (2010).
APA SUKUROGLU S, TOTİK Y, Totik Y, Küçükosman R (2021). NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. , 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
Chicago SUKUROGLU Suleyman,TOTİK Yaşar,Totik Yasar,Küçükosman Rıdvan NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. (2021): 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
MLA SUKUROGLU Suleyman,TOTİK Yaşar,Totik Yasar,Küçükosman Rıdvan NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. , 2021, ss.373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
AMA SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. . 2021; 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
Vancouver SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. . 2021; 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
IEEE SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R "NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması." , ss.373 - 382, 2021. 10.2339/politeknik.682062
ISNAD SUKUROGLU, Suleyman vd. "NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması". (2021), 373-382. https://doi.org/10.2339/politeknik.682062
APA SUKUROGLU S, TOTİK Y, Totik Y, Küçükosman R (2021). NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. Politeknik Dergisi, 24(2), 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
Chicago SUKUROGLU Suleyman,TOTİK Yaşar,Totik Yasar,Küçükosman Rıdvan NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. Politeknik Dergisi 24, no.2 (2021): 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
MLA SUKUROGLU Suleyman,TOTİK Yaşar,Totik Yasar,Küçükosman Rıdvan NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. Politeknik Dergisi, vol.24, no.2, 2021, ss.373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
AMA SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. Politeknik Dergisi. 2021; 24(2): 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
Vancouver SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması. Politeknik Dergisi. 2021; 24(2): 373 - 382. 10.2339/politeknik.682062
IEEE SUKUROGLU S,TOTİK Y,Totik Y,Küçükosman R "NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması." Politeknik Dergisi, 24, ss.373 - 382, 2021. 10.2339/politeknik.682062
ISNAD SUKUROGLU, Suleyman vd. "NiTi alaşımının mikro ark oksidasyon sonrası in-vitro özelliklerinin araştırılması". Politeknik Dergisi 24/2 (2021), 373-382. https://doi.org/10.2339/politeknik.682062
Sayfa Oluşturulma Tarihi
03-04-2024 3:53

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları