Poli- (Laktik Asit) Esaslı CeO2@Nb2CTx MXene Kaplamaların AZ31 Mg Alaşımı Üzerindeki İn vitro Elektrokimyasal Korozyon ve Antibakteriyel Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

AZ31 alaşımı, biyomalzemelerin artan potansiyeli ve geçici implantlardaki başarılı uygulamaları nedeniyle kaplama malzemesi olarak seçilmiştir. Mg ve alaşımları için düşük korozyon direnci ve yüksek yalıtım kapasitesi nedeniyle poli-laktik asit (PLA) tercih edilmiş ve yeni nesil katkı maddeleriyle güçlendirilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, 2011 yılında keşfedilen karbon bazlı 2D MXene malzemelerinin PLA içindeki rolü dikkate değerdir. Akordeon benzeri yapıları sayesinde homojen dağılım gösterirken, keskin uçları antibakteriyel özellik kazandırmaktadır. Ti3C2Tx MXene yaygın olarak kullanılırken, Nb2CTx MXene’in daha inert Nb metali içermesi biyomedikal alanda avantaj sunmaktadır. Bu nedenle çalışma kapsamında Nb2CTx MXene kullanılması planlanmıştır. Ayrıca, CeO2'nin biyomedikal uygulamalardaki önemi nedeniyle Nb2CTx MXene yapılarının yüzeyine dekore edilmesi hedeflenmiştir. PLA’nın zamanla çözünmesiyle CeO2 salınımı gerçekleşerek kaplamanın biyoaktivitesinin ve antibakteriyel özelliklerinin artırılması amaçlanmaktadır. Kaplamalar, homojenite, stabil kaplama kalınlığı ve ince film üretimi avantajları nedeniyle; spin-coating yöntemiyle AZ31 Mg alaşımı üzerine uygulanacaktır. Performansları, simüle edilmiş vücut sıvısında (Ringer’s solution, 37 oC) elektrokimyasal korozyon testleriyle değerlendirilecek ve eşdeğer devre modellemeleri yapılacaktır. Ayrıca, in-vitro biyolojik aktivite testleriyle apatit oluşum potansiyeli incelenecek, böylece in-vivo çalışmalara yol haritası oluşturulacaktır.

AZ31 alloy was selected as the substrate material due to the increasing potential of biomaterials and its successful applications in temporary implants. Owing to the low corrosion resistance of Mg and its alloys and the high insulation capacity of poly(lactic acid) (PLA), PLA was preferred as a coating material and its reinforcement with next-generation additives was targeted. In this context, the role of carbon-based two-dimensional MXene materials, discovered in 2011, within the PLA matrix is noteworthy. Thanks to their accordion-like structures, MXenes exhibit homogeneous dispersion, while their sharp edges impart antibacterial properties. Although Ti₃C₂Tₓ MXene is widely used, Nb₂CTₓ MXene offers advantages in biomedical applications due to the presence of the more inert Nb metal. Therefore, Nb₂CTₓ MXene is planned to be used in this study. In addition, considering the significance of CeO₂ in biomedical applications, it is aimed to decorate the surface of Nb₂CTₓ MXene structures with CeO₂. As PLA gradually degrades over time, the release of CeO₂ is expected to occur, thereby enhancing the bioactivity and antibacterial properties of the coating. The coatings will be applied onto AZ31 Mg alloy substrates using the spin-coating method due to its advantages in achieving homogeneity, stable coating thickness, and thin-film production. Their performance will be evaluated through electrochemical corrosion tests in simulated body fluid (Ringer’s solution, 37 °C), and equivalent circuit modeling will be conducted. Furthermore, in-vitro biological activity tests will be performed to investigate the apatite-forming ability, thereby establishing a roadmap for subsequent in-vivo studies.