Preparation and characterization of bio-waste based composites reinforced by geopolymers
Geopolimerlerle güçlendirilmiş biyo-atık esaslı kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 985728
- Danışmanlar: Prof. Dr. TUNÇ TÜKEN, YRD. DOÇ. DR. ERSAN EYİLER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Seramik Mühendisliği, Bioengineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, sürdürülebilir ve düşük maliyetli yaklaşımlar kullanarak biyolojik atıklardan elde edilen hidroksiapatit (HA) ve kaolin esaslı malzemelerden kemik doku mühendisliği için biyokompozit iskelelerin geliştirilmesini sunmaktadır. Çalışma, iki bölüme ayrılmıştır. İlk bölümde, kalsine edilmiş yumurta kabuklarından nano-hidroksiapatit sentezlemek için sıfır atıklı yeni bir ıslak kimyasal çöktürme yöntemi uygulanmış ve farklı oranlarda metakaolin (MK) ile güçlendirilmiştir. XRD, FTIR, SEM-EDX ve BET karakterizasyonları, çubuk şeklinde nanokristallerle başarılı HA oluşumunu doğrulamıştır. MK içeriğinin artması kristalliği ve kristalit boyutunu (37,3-21,1 nm) azaltmıştır. Soğuk presleme, yoğunluğu artırmış, gözenekliliği azaltmış ve mekanik özellikleri geliştirmiş, basma dayanımı (16,4 MPa) ve çapraz çekme dayanımı (11,8 MPa) süngerimsi kemik aralığında elde edilmiştir. Simüle edilmiş vücut sıvısında (SBF) biyolojik aktivite, ilerleyici apatit tabakası oluşumu göstermiş, antimikrobiyal ve sitotoksisite testleri güçlü antibakteriyel performans ve yüksek hücre canlılığı (> %95) ortaya koymuştur. İkinci bölümde, sığır kemiklerinden elde edilen hidroksiapatit, kalsine edilmemiş kaolin, silis kumu ve NaOH ile aktive edilmiş jeopolimer bileşenlerle enjeksiyon kalıplama için birleştirilmiştir. Optimize edilen formülasyon (%15 GP, %1,5 NaOH), uygun mekanik dayanım (7 MPa), gözeneklilik (%55) ve Young modülü (5,6 GPa) göstermiştir. Ayrıca, iyi biyouyumluluk, PBS ve SBF'de kontrollü bozunma ve antimikrobiyal etkinlik sergilemiştir. Genel olarak, elde edilen sonuçlar, geliştirilen her iki kompozitin mekanik bütünlük, biyolojik aktivite, biyouyumluluk ve antimikrobiyal özellikler açısından umut verici olduğunu ve özellikle trabeküler kemik onarımında iskele olarak potansiyel kullanımını desteklemektedir.
Özet (Çeviri)
This study presents the development of bio-composite scaffolds for bone tissue engineering using hydroxyapatite (HA) derived from biowaste and kaolin-based materials through sustainable, low-cost approaches. The study was conducted in two parts. In the first part, a novel zero-waste wet chemical precipitation method was employed to synthesize nano-hydroxyapatite from calcined eggshells, reinforced with metakaolin (MK) in varying proportions. Characterization techniques (XRD, FTIR, SEM-EDX, and BET) confirmed successful HA formation with rod-like nanocrystals. Increasing MK content reduced crystallinity and crystallite size (37.3-21.1 nm). Cold pressing improved density, reduced porosity, and enhanced mechanical properties, achieving compressive strength (16.4 MPa) and diametral tensile strength (11.8 MPa), values within cancellous bone range. Bioactivity tests in simulated body fluid (SBF) showed progressive apatite layer formation, and antimicrobial and cytotoxicity tests indicated strong antibacterial performance and high cell viability (>95%). In the second part, hydroxyapatite extracted from bovine bones was combined with uncalcined kaolin, silica sand, and NaOH-activated geopolymeric components for injection molding. The optimized formulation (15% GP, 1.5% NaOH) exhibited favorable mechanical strength (7 MPa), porosity (55%), and Young's modulus (5.6 GPa). It also demonstrated good biocompatibility, controlled degradation in PBS and SBF, and antimicrobial efficacy. Overall, the findings confirm that both developed composites offer promising properties mechanical integrity, bioactivity, biocompatibility, and antimicrobial behavior, supporting their potential application as scaffolds for bone regeneration, particularly in trabecular bone repair.
Benzer Tezler
- A research on the use of enset woven fabric structures for the applications of sound absorption and biodegradable composite material development
Enset dokuma kumaş yapılarının ses yutum ve biyobozunur kompozit malzeme geliştirilmesi uygulamalarında kullanımı üzerine bir araştırma
ALHAYAT GETU TEMESGEN
Doktora
İngilizce
2021
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP EREN
PROF. DR. YAKUP AYKUT
- TiO2 nanotelleri içeren yeni kitosan-polistiren bazlı nanokompozitlerin hazırlanması ve termal ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of new chitosan-polystyrene based nanocomposites containing TiO2 nanowires and investigation of their thermal and biological properties
GOFUR KHAMIDOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiAfyon Kocatepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL ÇİFCİ
PROF. DR. İBRAHİM EROL
- Karboksilik asitlerle modifiye edilmiş ceviz kabuğu atığı esaslı epoksi kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of epoxy composites based on walnut shell waste modified with carboxylic acids
RUYA ISAM BAKR ALBAKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ESEN MARTI
PROF. DR. GÜLNARE AHMETLİ
- Alkali ve çeşitli asitlerle modifiye fındık kabuğu atığı esaslı bioepoksi kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterzation of various acid and alkali modified hazelnut shell wastes based bioepoxy
PINAR ULUSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNARE AHMETLİ
- Ağır metal birikimi yapan bitkilerin kullanımı ile metalik nanopartikül sentezi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarının araştırılması
Synthesis, characterization and research of application fields of metallic nanoparticles by using heavy metal accumulating plants
HALİS ENES ÜNAL
Doktora
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ÖZER