Bor Nitrür- Germanyum Alaşımının Biyouyumluluk, Antimikrobiyal Özelliklerinin ve Biyomedikal Alanda Kullanımının Belirlenmesi

Abstract

Biyomedikal uygulamalarda kullanılan kaplama malzemelerinin biyouyumluluk, tribolojik ve antimikrobiyal özellikleri, bu malzemelerin başarısını doğrudan etkileyen kritik faktörlerdir. Bor nitrür (BN) ve germanyum (Ge), yüzey modifikasyon malzemesi olarak biyomedikal cihazlar ve implantlar için umut vaat eden iki adaydır. Proje kapsamında, kaplamalar Magnetron Sputter cihazı kullanılarak elde edilmiş ve Enerji Dağıtıcı Spektroskopi (EDS) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile morfolojik ve kimyasal analizleri yapılmıştır. Hücre biyouyumluluğunu değerlendirmek için MTT testi ve çekirdek boyama yöntemleri kullanılmış, antimikrobiyal etkinlik ise gram negatif Escherichia coli (E. coli) ve gram pozitif Staphylococcus aureus (S. aureus) bakterileri üzerinde gerçekleştirilmiştir. BN ve Ge kombinasyonu, her iki malzemenin avantajlarını bir araya getirerek dengeli bir yüzey performansı göstermiştir. Biyouyumluluk testlerinde, BN kaplamaların fibroblast hücre proliferasyonunu ve tutunmasını desteklediği, Ge kaplamaların ise bu özelliklerinin modifikasyonlarla geliştirilebileceği tespit edilmiştir. Antimikrobiyal testler, Ge kaplamaların E. coli üzerinde, BN-Ge kombinasyonunun ise S. aureus üzerinde anlamlı etkiler gösterdiğini ortaya koymuştur. Bor nitrür kaplama, biyouyumluluğu, düşük sürtünme katsayısı ve yüksek aşınma direnci ile biyomedikal uygulamalarda güçlü bir aday olarak öne çıkmaktadır. BN ve Ge kombinasyonları, sinerjik etkiler yaratabilecek potansiyele sahiptir; ancak gram negatif bakterilere karşı etkinliğin artırılması için ileri düzey optimizasyonlar gereklidir. Bu sonuçlar, BN ve Ge kaplamaların biyomedikal cihazlarda kullanımına yönelik yenilikçi çözümler sunabileceğini göstermektedir.

The biocompatibility, tribological, and antimicrobial properties of coating materials used in biomedical applications are critical factors directly influencing their success. Boron nitride (BN) and germanium (Ge) are two promising candidates as surface modification materials for biomedical devices and implants. Within the scope of this project, the coatings were obtained using a Magnetron Sputter device, and their morphological and chemical analyses were performed using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). To evaluate cell biocompatibility, MTT assays and nuclear staining methods were employed, while antimicrobial activity was assessed against gram-negative Escherichia coli (E. coli) and gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) bacteria. The combination of BN and Ge demonstrated balanced surface performance by integrating the advantages of both materials. Biocompatibility tests revealed that BN coatings supported fibroblast cell proliferation and adhesion, whereas the biocompatibility of Ge coatings could be enhanced through modifications. Antimicrobial tests showed that Ge coatings exhibited significant effects against E. coli, while the BN-Ge combination demonstrated notable activity against S. aureus. Boron nitride coatings emerge as a strong candidate for biomedical applications due to their biocompatibility, low friction coefficient, and high wear resistance. BN and Ge combinations have the potential to create synergistic effects; however, advanced optimization is required to enhance their efficacy against gram-negative bacteria. These findings indicate that BN and Ge coatings offer innovative solutions for biomedical device applications.