Publication: Üretken tasarım tabanlı bio-seramik yapı iskelelerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
Abstract
Bu tez çalışmasında, üretken tasarım (generative design) yöntemlerinin biyo-seramik yapı iskelelerinin mekanik dayanım ve biyouyumluluk performansları üzerindeki etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamaları için optimize edilmiş yapı iskeleleri tasarlamak ve üretmektir. Araştırmada, farklı üretken tasarım algoritmaları kullanılarak çeşitli geometrik yapı iskeleleri modellenmiş, bu tasarımlar ileri seviye üretim teknikleri ile fiziksel örneklere dönüştürülmüştür. Yapı iskeleleri üzerinde mekanik testler (basma dayanımı, elastik modül ölçümü) ve biyolojik değerlendirmeler (hücre yaşanabilirliği ve proliferasyonu) gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgular, geleneksel tasarım yöntemleriyle üretilen yapı iskeleleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın literatürdeki katkısı, üretken tasarım parametrelerinin (geometri, yoğunluk, porozite) yapı iskelesi performansı üzerindeki etkilerinin detaylı bir şekilde incelenmesi ve bu parametreler arasında optimum kombinasyonların belirlenmesidir. Ayrıca, üretken tasarımın biyo-seramik malzemelerin mekanik ve biyolojik performanslarını artırmak için etkili bir yöntem olabileceği ortaya konulmuştur. Sonuç olarak, üretken tasarımın biyo-seramik yapı iskelelerinin geliştirilmesinde sunduğu yenilikçi yaklaşım, doku mühendisliği alanındaki mevcut ihtiyaçlara cevap verebilecek potansiyele sahiptir. Elde edilen bulgular, ileri biyomalzeme geliştirme çalışmalarına ve kişiselleştirilmiş tıbbi uygulamalara yönelik önemli çıkarımlar sunmaktadır.
In this doctoral dissertation, the effects of generative design methods on the mechanical strength and biocompatibility performance of bio-ceramic scaffolds are systematically investigated. The primary objective of the study is to design and manufacture optimized scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine applications. Various scaffold geometries were modeled using different generative design algorithms and subsequently fabricated through advanced manufacturing techniques. Mechanical tests (including compressive strength and elastic modulus measurements) and biological evaluations (cell viability and proliferation assays) were conducted on the produced scaffolds. The experimental results were compared with scaffolds produced by conventional design methods. The main contribution of this study to the literature is the detailed analysis of the effects of generative design parameters (geometry, density, porosity) on scaffold performance, and the identification of optimal parameter combinations. Furthermore, the results demonstrated that generative design can serve as an effective method for enhancing the mechanical and biological properties of bio-ceramic materials. In conclusion, the innovative approach provided by generative design offers significant potential to meet the current demands of tissue engineering. The findings of this research provide important insights for the development of advanced biomaterials and personalized medical applications.
In this doctoral dissertation, the effects of generative design methods on the mechanical strength and biocompatibility performance of bio-ceramic scaffolds are systematically investigated. The primary objective of the study is to design and manufacture optimized scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine applications. Various scaffold geometries were modeled using different generative design algorithms and subsequently fabricated through advanced manufacturing techniques. Mechanical tests (including compressive strength and elastic modulus measurements) and biological evaluations (cell viability and proliferation assays) were conducted on the produced scaffolds. The experimental results were compared with scaffolds produced by conventional design methods. The main contribution of this study to the literature is the detailed analysis of the effects of generative design parameters (geometry, density, porosity) on scaffold performance, and the identification of optimal parameter combinations. Furthermore, the results demonstrated that generative design can serve as an effective method for enhancing the mechanical and biological properties of bio-ceramic materials. In conclusion, the innovative approach provided by generative design offers significant potential to meet the current demands of tissue engineering. The findings of this research provide important insights for the development of advanced biomaterials and personalized medical applications.