Cerrahi iğnelerin BN (bor nitrür) ile kaplanması ve medikal performanslarının incelenmesi

Abstract

Bu tezde cerrahi iğneler Bor Nitrür (BN) ile kaplanarak iğnelerin hem mekanik hem de fonksiyonel özelliklerinin artırılması amaçlanmıştır. Bu çalışma sırasında Fiziksel Buhar Biriktirme (FBB) sisteminde hem magnetron saçtırma yöntemi hem de İndüktif Akuple Plazma (IAP) teknolojisi kullanılarak cerrahi iğnelerin BN kaplamaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, cerrahi iğnelerle beraber cerrahi iğnenin hammaddesi olan paslanmaz çelikten numuneler, D2 çeliği ve silisyum da alttaş olarak kullanılmıştır. Elde edilen çeşitli BN kaplamalar sonucunda kalınlığı, içyapısı, sertliği, yapışkanlığı ve sürtünme katsayısı ölçülmüştür. BN kaplı cerrahi iğnelerin performansları ise sütür ataşman testi ve penetrasyon testi ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak ICP gücünün paslanmaz çelik üzerindeki etkisi ilk kez gözlemlenmiş ve artan sertlik ve yapışkanlık gibi olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, D2 çeliğinde ve silisyum sonuçları ICP kullanımı sonucunda iyileştirilmiştir. Medikal uygulama sonuçlarına göre artan alttaş gücü ile sütür ataşman testinin başarısı artmıştır. ICP gücü arttıkça hem iğne gövde bükülmesi hem de ortalama iğne ucu sapması azalmıştır. Ayrıca yapılan başka bir teorik çalışmayı desteklemek ve BN kaplamalar konusunda bulunan bilimsel boşluğu doldurmak için alttaş voltajı, hedef plaka gücü, Ar/N2 gaz miktarı gibi kaplama parametreleri artırılarak üç farklı deney yapılmıştır. Bu deneyler sırasında hedef plaka-alttaş arasındaki mesafenin BN kaplamalara olan etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak hedef plaka-alttaş arasındaki mesafe arttıkça BN kaplamaların kalınlığı ve yoğunluğu azalmıştır. Alttaş hedef plakaya ne kadar yakınsa o kadar fazla kaplama kalınlığı elde edilmiştir. Ayrıca sertlik ve yapışkanlık artmıştır.

In this thesis, surgical needles are coated with Boron Nitride (BN) to improve their both medical and mechanical properties. BN coatings of needles are performed by using both magnetron sputtering (MS) method and Inductively Coupled Plasma (ICP) technology in the Physical Vapor Deposition (PVD) system. Also, stainless steel specimen produced from the raw material of needles, D2 steel and silicon are coated with BN. As a result of the obtained BN coatings, thickness, crystal structure, hardness, adhesion, and friction coefficient are measured. The performances of BN-coated needles are evaluated by suture attachment test and penetration test. As a result, the effect of ICP power on SS is observed for the first time and positive results such as increased hardness and adhesion are obtained. Also, D2 steel and silicon results are improved after ICP usage. According to the medical application results, the success of the suture attachment test increased with increasing substrate voltage. As ICP power is increased, both needle body bending, and average needle tip deviation are decreased. In addition, to support another theoretical study and fill the scientific gap about BN coatings, three different experiments are performed by changing the coating parameters such as increasing magnetron power, substrate voltage and Ar/N2 gas amount. Also, the effect of target plate-substrate distance is investigated. As a result, thickness and the intensity of BN coatings is decreased within the increasing target plate-substrate distance. The more substrate is closer to target plate the more thickness is obtained. Also, hardness and adhesion are increased.