Nano gümüş kaplı hidroksiapatit üretimi ve antibakteriyel yüzey uygulamaları

Abstract

Son yıllarda, biyomedikal implantlarda ve birçok endüstri alanlarında antibakteriyel ürünlerin kullanımı artmıştır. Uygun antibakteriyel ajan ve proses metodunun seçimi, ticari uygulamalarda önemli adımdır. Mikroorganizmaların organik antibiyotiklere karşı antibakteriyel dirençlerinin mümkün olması nedeniyle nano metal esaslı antimikrobiyal ürünler alternatif bir metot sağlamaktadır. Genellikle halk arasında antibakteriyel ürünlerin kullanımı yüzeyi kontamine olmuş nesnelerde bakteri büyümesini azaltmak ve insanlar arasında mikroorganizmaların yayılmasını önlemek için önemlidir. Çalışmamızda, ortopedik implantlarda nano gümüşün bir antimikrobiyal malzeme olarak kullanımının mümkün olup olmadığı araştırılmıştır. Ti esaslı plaka altlık olarak kullanılmıştır. Ti yüzeyler, önceden özel hazırlanmış olan nano Ag-HAP partikülleri ile plazma sprey metodu kullanılarak kaplanmıştır. Hidroksiapatit (HAP) kaplamalar, osseointegrasyon özelliklerinin ve hücre büyümesinin artması için ortopedik implant yüzeylere uygulanmaktadır. Bazı durumlarda implantın bakteri sebepli kontaminasyonu, hastalarda infeksiyonlara ve ciddi sağlık problemlerine neden olabilir. İmplant yüzeyinin steril olmasını sağlamak için antibakteriyel malzeme olarak nano gümüş ile kaplanmış HAP partikülleri, Ti implant yüzeylere yerleştirilmiştir. Nano Ag-HAP partikülleri, elektriksiz çöktürme metodu kullanılarak hazırlanmıştır. Bu metotda HAP partikülleri, Ag+ iyonları içeren aseton içerisine katılmıştır. Karıştırmaya devam edilerek karışıma poly(dimethylsiloxane) (PDMS) ilave edildikten sonra 0-40 nm gümüş ile kaplanmış nano Ag-HAP (% 0,24 Ag) tozu elde edilmiştir. Hazırlanan partiküller, plazma sprey ile Ti plaka yüzeylere kaplanmıştır ve elde edilen kaplamalara, 700 ºC'de ısıl işlem uygulanmıştır. Sonuç olarak hazırlanan nano Ag-HAP kaplamalar, E. coli ve S. epidermidis mikroorganizmalarına karşı % 100 antibakteriyel aktivite göstermiştir. Anahtar kelimeler: Nanoteknoloji, hidroksiapatit, antibakteriyel, nano gümüş, Ti implant, plazma sprey kaplama

The use of antibacterial products in the field of biomedical implants and many other industrial areas has increeased in recent years. The selection of suitable antibacterial agents and the processing method is important step in commercial applications. Due to the possible antibacterial ressistance of common microorganisms against the organic antibiotics, the nano metal based antimicrobial products provide an alternative method. The utilization of the antibacterial products in commonly used public areas is important in order to reduce the growth of the bacteria on the surface of the contaminated objects and to prevent the spread of the microorganisms in human body. In our study, the possible use of nano silver in orthopedic implants as an antimicrobial material has been investigated. Ti based plates were used as the substrate. The Ti surfaces were coated by previously prepared special nano Ag-HAP particles using the plasma sprey method. The hydroxyapatite (HAP) coatings were applied to the orthopedic implant surfaces to enhance the cell growth and the osseointegration property. In some cases, the bacterial contamination of the implant can cause infections in patients body and may result in serious health problems. In order to provide a sterile implant surface, HAP particles coated by nano silver as the antibacterial material were deposited to the Ti implant surfaces. The nano Ag-HAP particles were prepared using the electroless deposition method. In this method, the HAP particles were dispersed in acetone containing the Ag+ ions and then the addition of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) to the mixture with continuous stirring. This procedure yielded a powder of 0-40 nm silver coated nano Ag-HAP (% 0,24 Ag) powder. The prepared particles were coated to the Ti plate surfaces by the plasma sprey and the obtained coatings were heat treated at 700 ºC. Finally, the prepared nano Ag-HAP coatings exhibited % 100 antibacterial activity against E. coli and S. epidermidis microorganisms. Keywords: Nanotechnology, hydroxyapatite, antibacterial, nano silver, Ti implant, plasma sprey coating