Radyasyonun medikal cihazlarda kullanılan doğal ve silikon kauçuklarile kendi kendini onaran doğal kauçuk sistemleri üzerine etkileri
Radiation effects on natural and silicone rubbers used inmedical devices and self-healing natural rubber systems
- Tez No: 990177
- Danışmanlar: PROF. DR. TONGUÇ ÖZDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polimerik malzemeler, esnek yapıları ve kolay şekillendirilebilir olmaları nedeniyle tek kullanımlık ürünlerden implantlara ve ilaç salım sistemlerine kadar birçok medikal uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin önemli avantajlarından biri, sterilizasyon süreçlerine karşı gösterebildikleri dayanımdır. Medikal ürünlerde sıkça tercih edilen sterilizasyon yöntemlerinden biri olan iyonlaştırıcı radyasyon, gama ışınlarının yüksek nüfuz derinliği ve elektron demeti ışınlamasında dozun doğrudan ve hassas biçimde kontrol edilebilmesi gibi avantajları sayesinde uzun süredir güvenilir bir yöntem olarak kabul edilmektedir. Ancak gama ışınlaması; özel altyapı gereksinimleri, yüksek güvenlik önlemleri ve işletme maliyetleri nedeniyle uygulamada bazı sınırlamalar yaratmaktadır. Bu durum, elektron demeti ile sterilizasyon gibi alternatif radyasyon esaslı yöntemlere olan ilgiyi artırmıştır. Sterilizasyon işlemleri, polimer yapılarında çeşitli kimyasal ve fiziksel değişimlere yol açabilmektedir. Bu nedenle, polimerlerin hasar sonrasında yapısal bütünlüğünü koruyabilme yeteneği giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Kendi kendini onarma, bir malzemenin dış bir müdahaleye ihtiyaç duymadan veya belirli koşullar altında, yapısında oluşan mikro veya makro ölçekli hasarları onarabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Polimer sistemlerinde bu süreç, fiziksel ya da kimyasal mekanizmalar aracılığıyla gerçekleşmektedir. Bu tez çalışmasında, medikal cihazlarda kullanılan doğal kauçuk (NR) ve silikon kauçuğun (SR), gama ve elektron demeti ışınlamaları sonrasında gösterdiği malzeme özelliklerindeki değişimler incelenmiş, NR'nin kendi kendini onarma yeteneği ve ışınlamanın bu süreç üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında NR ve SR numuneleri farklı doz hızları ve farklı toplam dozlarda ışınlanmış; mekanik, dinamik-mekanik, termal, yapısal ve morfolojik özellikleri analiz edilmiştir. İkinci aşamada ise Diels-Alder (DA) esaslı tersinir çapraz bağ yapısına sahip NR-DA sisteminin kendi kendini onarma performansı ele alınmış ve elektron demeti ışınlamasının bu mekanizma üzerindeki etkileri ortaya konmuştur. Elde edilen bulgular, doğal kauçuğun gama ışınlamasında düşük doz hızlarında mekanik ve kimyasal bütünlüğünü büyük ölçüde koruduğunu, yüksek doz hızlarında ise zincir kesilmesinin baskın hâle geldiğini göstermektedir. Elektron demeti ışınlamasında uygun doz aralıklarında mekanik bütünlüğün korunabildiği belirlenirken, silikon kauçuk için her iki ışınlama yönteminde de dengeli sonuçlar elde edilmiştir. NR-DA sisteminde düşük deformasyon seviyelerinde yüksek onarma verimliliği gözlenmiş, yüksek gerinim altında ise mekanik performansın sınırlı ölçüde geri kazanılabildiği belirlenmiştir. Buna rağmen, ışınlama sonrasında tersinir ağ yapısının genel bütünlüğünün korunduğu anlaşılmıştır. Bu kapsamda NR-DA sisteminin, kendi kendini onaran medikal cihazlara yönelik çalışmalar için umut verici bir yaklaşım sunduğu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Polymeric materials are widely used in medical applications ranging from single-use products to implants and drug delivery systems due to their flexibility and ease of processing. One of their main advantages is their resistance to sterilization processes. Among commonly used sterilization methods, ionizing radiation has long been considered a reliable technique because of the high penetration depth of gamma radiation and the ability to directly and precisely control the dose in e-beam irradiation. However, gamma irradiation involves practical limitations such as the need for specialized infrastructure, strict safety requirements, and high operational costs. These factors have increased interest in alternative radiation-based methods, particularly e-beam sterilization. Sterilization processes can cause chemical and physical changes in polymer structures, making the preservation of structural integrity after damage increasingly important. Self-healing refers to the ability of a material to repair micro- or macro-scale damage either autonomously or under specific conditions. In polymer systems, this behavior occurs through physical or chemical mechanisms. In this thesis, the effects of gamma and e-beam irradiation on the material properties of natural rubber (NR) and silicone rubber (SR), which are commonly used in medical devices, were investigated. In addition, the self-healing behavior of NR and the influence of irradiation on this process were evaluated. In the first stage, NR and SR samples were irradiated at different dose rates and different total doses, and their mechanical, dynamic-mechanical, thermal, structural, and morphological properties were analyzed. In the second stage, the self-healing performance of an NR-DA system based on Diels-Alder (DA) reversible crosslinking was examined, and the effects of e-beam irradiation on this mechanism were studied. The results show that, NR largely maintains its mechanical and chemical integrity at low dose rates under gamma irradiation, while chain scission becomes dominant at higher dose rates. Suitable dose ranges of e-beam irradiation were found to preserve mechanical integrity, and SR exhibited balanced performance under both irradiation methods. In the NR-DA system, high healing efficiency was observed at low deformation levels, whereas only limited recovery of mechanical performance occurred under high strain conditions. Despite these effects, the overall integrity of the reversible network structure was preserved after irradiation. These findings indicate that the NR-DA system offers a promising basis for further research on self-healing medical materials.
Benzer Tezler
- Batch-compatible microfabrication of CMUT array chips for photoacoustic imaging of tissue-like phantoms (part-II)
Doku benzeri fantomların fotoakustik görüntülenmesi için cmut dizin yongaların ölçeklenebilir mikro üretimi (2. bölüm)
MUHAMMAD RASHID MAHMOOD
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. MEHMET YILMAZ
- Gözenekli malzemelerde radyasyonun zayıflaması
Radiation attenuation by porous materials
SONAY GEDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ BAYTAŞ
- Simulation of betavoltaic batteries with geant4
Betavoltaik pillerin geant4 programı ile benzetimi
BERRİN CANKILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN
- AL2O3 lüminesans dozimetrelerin tanısal radyoloji enerji aralığında dozimetrik özelliklerinin incelenmesi ve kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of dosimetric properties and performance test of AL2O3 luminescence dosimeters for diagnostic radiology energy range
JALIL PAZHUHISH
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Nükleer MühendislikAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EREN ŞAHİNER
- Prediction of COVID 19 disease using chest X-ray images based on deep learning
Derin öğrenmeye dayalı göğüs röntgen görüntüleri kullanarak COVID 19 hastalığının tahmini
ISMAEL ABDULLAH MOHAMMED AL-RAWE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKEREK