Dental Metalik Malzemelerin Bitki Özütü Katkılı Biyo Uyumlu Polimerler ile Kaplanması

Abstract

Bu çalışma, diş hekimliğinde kullanılan metalik biyomateryallerin bitki özleri içeren polimer materyallerle kaplanması için tasarlanmıştır. Yeşil sentezlenmiş nanopartiküller, bitki özleri ve Polivinil Alkol (PVA) ile üretilen mikrometre ölçeğindeki kaplamaları oluşturmak için düşük maliyetli ve pratik bir yöntem olan elektrosprey biriktirme (ESD) tekniği kullanıldı. Kenevir tohumu, Sarı Kantaron, Biberiye ve Kiraz Defne Yaprağı ekstraktları kullanılarak üretilen nanoparçacıkların ve polimer kompozit kaplama malzemelerinin özellikleri araştırılmış ve farklı konsantrasyonlar ve bitki grupları ile karşılaştırılmıştır. Üretim tekniğinin ve başlangıç bileşiminin nanokompozit kaplamaların morfolojisi, termal, mekanik ve kimyasal davranışları üzerindeki etkileri araştırılmış ve tartışılmıştır. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi, yeşil sentezlenmiş nano gümüşlerin homojen bir boyut ve dağılımla ortalama 34 nm boyutunda üretildiğini göstermiştir. Üretilen ilk nanokompozit filmlerin ve kaplama sonrası yüzeylerin içeriklerinde bitki ekstraktlarından farklı mineral elementlerin olduğu ortaya çıkmıştır. Dinamik mekanik analizler %0,3(D) ve %0,5(E) nano gümüş modifikasyonu ile üretilen numunelerin kaplama sonrası termal ve mekanik dayanımı en yüksek numuneler olduğunu göstermiştir. Antibakteriyel testler, nano gümüş katkılı tüm kaplamaların bakteri üremesini 100 kata kadar azalttığını ve en yüksek antibakteriyel etkiye sahip numunenin %0,5 nano gümüş modifiye E numunesi olduğunu ortaya koydu. Kaplama mekanik özelliklerini belirlemek için uygulanan çizilme testi, kaplama yüzeyleri içerisinde en sert numunelerin %0,1(C), %0,3(D) ve %0,5(E) olduğunu göstermiştir. Ayrıca bitki ekstraktlarının PVA'ya modifikasyonu ile kaplamaların mekanik dayanımlarının saf kaplamalara göre en az 2 kat arttığı tespit edilmiştir. Nano gümüş modifiyeli C, D ve E numunelerinin 37°C sudaki kimyasal ve mekanik stabilitelerinin diğer numunelere göre daha yüksek olduğu belirlendi. Toksisite testleri, kaplamalarda 62 ug/mL ve altındaki konsantrasyonların kullanılmasıyla yeşil sentezlenen nano gümüşlerin HaCaT canlı hücreleri ve A549 akciğer kanseri hücreleri üzerinde toksik etki göstermediğini doğruladı. Bu çalışma, sağlık alanında bitki özleri ve nano-gümüş modifiye polimer nanokompozit kaplama kaplama uygulamalarının araştırılması için bir çerçeve sunmuştur. Bu çalışmadaki ampirik bulgular, bitki özleri kullanılarak metalik biyomalzemelerin antibakteriyel ve biyouyumlu üretimi için yeni bir anlayış sunmaktadır. Bu çalışma, düşük hammadde ve üretim maliyeti, kolay üretilebilirlik, çevre ve insan sağlığına dost, düşük toksik etki, termal ve mekanik dayanım gibi önemli bulguları ile bilimsel ve biyomedikal çevreler için geniş bir kullanım alanına sahip olacaktır.The present study was designed to applicate the coating of metallic biomaterials used in dentistry with polymer materials containing plant extracts. The electrospray deposition (ESD) technique, which is a low-cost and practical method, was used to form micrometer scale coatings produced with nanoparticles produced by green synthesis, plant extracts, and Polyvinyl Alcohol (PVA). The properties of nanoparticles and polymer composite coating materials produced using Hemp seeds, St. John's Wort, Rosemar,y and Cherry Laurel Leaf extracts were investigated and compared with different concentrations and plant groups. The effects of fabrication technique and initial composition on the morphology, thermal, mechanical, and chemical behavior of nanocomposite coatings are investigated and discussed. Scanning Electron Microscope (SEM) analysis showed that green synthesized nano silvers were produced with an average size of 34 nm, with homogeneous size and distribution. It was revealed that there are different mineral elements from plant extracts in the contents of the initial nanocomposite films and post-coating surfaces produced. Dynamic mechanical analyzes showed that the samples produced with 0.3%(D) and 0.5%(E) nano silver modification were the samples with the highest thermal and mechanical strength after coating. Antibacterial tests revealed that all nano silver-added coatings reduced bacterial growth up to 100 times and the sample with the highest antibacterial effect was the 0.5% nano silver modified E sample. The scratch test applied to determine the coating mechanical properties showed that the hardest samples among the coating surfaces were 0.1%(C), 0.3%(D), and 0.5%(E). In addition, it was determined that the mechanical strength of the coatings increased at least 2 times with the modification of plant extracts to PVA compared to the pure coatings. It was determined that the chemical and mechanical stability of nanosilver-modified C, D , and E samples in water at 37°C were higher than the other samples. Toxicity tests confirmed that the green synthesized nano silvers did not show toxic effects on HaCaT live cells and A549 lung cancer cells, with the use of concentrations at 62 ug/mL and below in coatings. The present study has offered a framework for the exploration of the plant extracts and nano-silver modified polymer nanocomposite coatings coating applications in the health field. The empirical findings in this study provide a new understanding for the antibacterial and biocompatible production of metallic biomaterials using plant extracts. This study will have a wide range of uses for scientific and biomedical communities with its important findings such as low raw material and production cost, easy manufacturability, environmental and human health friendly, low toxic effect, thermal and mechanical strength.