Numerical modeling of compression strengths of ti6al4v gyroid structures produced by laser powder bed fusion technology

Ortopedik metal implantlar fonksiyonun geri kazanılması amacıyla eklem ve kemik dokusunun onarımı sürecinde sağlamlığı korumak için yaygın kullanılır. İmplantların yük taşıma işlevi gören bölgeye uygun elastik modül değeri ve vücutta oluşacak olumsuz etkileri önleyici biyouyumluluk özelliklerinin olması, minimum gereksinimlerdir. İdeal implant malzemesi üzerine yaygınlaşmış çalışmalar, yüksek mekanik dayanıklılık ve osteointegrasyon özellikleri nedeniyle titanyum ve titanyum alaşımlı implantlar üzerinedir. Ancak implantasyon sonrası vücutta kalması istenen durumlarda biyoaktiviteyi daha da artırmak ve kemiğin mekanik özelliklerine yaklaşmak amacıyla üçlü periyodik minimal yüzey (ÜPMY) kafes yapısına sahip gözenekli implantlar kullanılır. Çalışma, istenen mekanik özellikleri ve gözenekler arası hücre hareketini sağlamak için kontrollü ÜPMY kafes yapılarından gyroid gözenek yapısına sahip lazer toz yatağında füzyon ile üretimi planlanan Ti6Al4V ilk olarak 40-80% arasında farklı gözeneklilik oranlarında tasarlanmıştır. Ardından her bir tasarım için basma altında mekanik dayanım ve deformasyon davranışlarını sonlu eleman analizi altında incelemeye odaklanılmıştır. Literatüre bakıldığında lazer toz yatağında füzyon ile üretilen gyroid Ti6Al4V yapıların basma testi sonuçları ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar alınmıştır.Metal orthopedic implants are widely used to maintain stability during tissue repair in joint and bone injuries to restore function. Elastic modulus values suitable for the area where the implants carry the load-bearing part and have biocompatibility features that prevent harmful effects on the body are the minimum requirements. Widespread studies on the ideal implant material are on titanium and titanium alloy implants due to their high mechanical strength and osteointegration properties. However, in cases where it is desired to remain in the body after implantation, porous implants with triply periodic minimal surface (TPMS) lattice structures are used in order to increase the bioactivity further and reach the mechanical properties of the bone. In the study, Ti6Al4V with gyroid pore structure, one of the controlled TPMS lattice structures planned to be produced by laser powder bed fusion technology, was designed with different porosity rates between 40-80%. Then, the focus is on examining the mechanical strength and deformation behaviors under compression for each design with the finite element analysis. The results of the study were compared with the compression test of gyroid Ti6Al4V structures produced by laser powder bed fusion from the literature and consistent results were obtained

Biological responses of ceramic bone spacers produced by green processing of additively manufactured thin meshes

Bone spacers are exclusively used for replacing the tissue after trauma and/or diseases. Ceramic materials bring positive opportunities to enhance greater osteointegration and performance of implants, yet processing of porous geometries can be challenging. Additive Manufacturing (AM) opens opportunities to grade porosity levels in a part; however, its productivity may be low due to its batch processing approach. The paper studies the biological responses yielded by hydroxyapatite with ß-TCP (tricalcium phosphate) ceramic porous bone spacers manufactured by robocasting 2-layer meshes that are rolled in green and sintered. The implants are assessed in vitro and in vivo for their compatibility. Human bone marrow mesenchymal stem cells attached, proliferated and differentiated on the bone spacers produced. Cells on the spacers presented alkaline phosphatase staining, confirming osteogenic differentiation. They also expressed bone-specific COL1A1, BGAP, BSP, and SPP1 genes. The fold change of these genes ranged between 8 to 16 folds compared to controls. When implanted into the subcutaneous tissue of rabbits, they triggered collagen fibre formation and mild fibroblastic proliferation. In conclusion, rolled AM-meshes bone spacers stimulated bone formation in vitro and were biocompatible in vivo. This technology may give the advantage to custom produce spacers at high production rates if industrially upscaled.Postprint (published version

FUTBOLDA PENALTI ATIŞININ FOTOGRAMETRİK YÖNTEMLER

Hareketin bilimsel olarak kaydedilmesi ve değerlendirilerek geri dönüş verilmesi sporun vazgeçilmez unsurudur. Sporda hareket analizi günümüzde sadece laboratuar ortamında gerçekleştirilebilmektedir. Bu durumda spora özgün ince farklılıklar ortadan kaybolmakta ve başarıyı beraberinde getiren unsurlarla ilgili sınırlı bilgi edinilebilmektedir. Sporda hareket analizinin doğal ortamda dijital video kameralara  kaydedilerek fotogrametrik yöntemlerle değerlendirilmesi gerek ülkemizde gerekse yurt dışında özgün bir fikir olup orijinallik arz etmektedir. Bu çalışmada futbol sporunda penaltı atış hareketinin, digital video kameralarla çekimi gerçekleştirilerek hareket adımlarının analizleri fotogrametrik yöntemler kullanılarak yapılmıştır

Kemik ve kıkırdak dokusu onarımına yönelik olarak yağ dokusundan farklılandırılmış hücre ve seramik/polimer kompozit içeren yapay dokuların geliştirilmesi

TÜBİTAK MAG01.05.200

Mean femoral cartilage thickness is higher in athletes as compared with sedentary individuals

Purpose: It is unclear how high-intensity physical activity (HIPA) affects the knee joint, specifically the femoral cartilage (FC). Therefore, the aims of this study were to evaluate FC thickness via ultrasound among elite athletes involved in different types of HIPA, and to determine whether there is a correlation between serum cartilage oligomeric matrix protein (sCOMP) and rectus femoris (RF) thickness. Method: A total of 132 male individuals participated in this study and were assigned to two groups, the sedentary (n = 43, 23.9 ± 3.7) and athlete groups (n = 89, 22.7 ± 4.6), which did not significantly differ in age. The athletes were elite and performed HIPA during sports such as volleyball (n = 20), soccer (n = 21), basketball (n = 28), and weightlifting (n = 20). RF thickness and three (mid-point) measurements were obtained for each knee. The mean FC thickness for each knee was defined as the sum of the medial, lateral condyles, and intercondylar areas. Blood samples for sCOMP analyses were also obtained. Results: All the measurements of the FC of both knees were significantly higher in the athletes than in the sedentary individuals (p < 0.001 and p = 0.001). The mean right and left FC values were also higher in the athletes (p < 0.001). Multiple linear regression analysis showed that participation in sporting activities was a significant predictor associated with the right and left mean FC thickness (p < 0.001 for both). No significant differences in the sCOMP levels were found between the two groups. Conclusion: It was found that the mean FC was higher among athletes than among sedentary individuals. As a result, it is suggested that sports' participation is an independent factor associated with the right and left mean FC thickness

Titanium based bone implants production using laser powder bed fusion technology

Additive manufacturing (AM) enables fully dense biomimetic implants in the designed geometries from preferred materials such as titanium and its alloys. Titanium aluminum vanadium (Ti6Al4V) is one of the pioneer metal alloys for bone implant applications, however, the reasons for eliminating the toxic effects of Ti6Al4V and maintaining adequate mechanical strength have increased the potential of commercially pure titanium (cp-Ti) to be used in bone implants. This literature review aims to evaluate the production of cp-Ti and Ti6Al4V biomedical implants with laser powder bed fusion (L-PBF) technology, which has a very high level of technological matureness and industrialization level. The optimization of L-PBF manufacturing parameters and post-processing techniques affect the obtained microstructure leading to various mechanical, corrosion and biological behaviors of the manufactured titanium. All of the features are considered in the light of specifications and needs of bone implant applications. The most critical disadvantages of the L-PBF technology, such as residual stresses and leading deformations are introduced and the potential solutions are discussed. Moreover, the manufacturability of porous bone implants that causes benefit and harm in L-PBF applications are assessed.Peer ReviewedObjectius de Desenvolupament Sostenible::3 - Salut i BenestarPostprint (published version

Novel full-ceramic monoblock acetabular cup with a bioactive trabecular coating: Design, fabrication and characterization

Over the last 25 years, the philosophy behind an optimal fixation of orthopaedic implants to hard tissues progressively evolved towards "bone-conservative" solutions in order to minimize bone resection/loss and maximize tissue-implant integration. Hence, the researchers' attention moved from "traditional" fixation of the prosthesis to host bone by using screws or acrylic cement to new strategies based on physico-chemical bonding and surface modification of the implant. This research work explores the feasibility of a novel bioceramic monoblock acetabular cup for hip joint prosthesis that can be fixed to the patient's bone by means of a bone-like trabecular coating able to promote implant osteointegration. Sponge replica method was properly adapted and optimized to produce hemispherical foam-like bioactive glass-ceramic coatings that were joined to Al2O3/ZrO2composite cups by the interposition of a glass-ceramic interlayer. Morphological analyses by scanning electron microscopy (SEM) and micro-computed tomography revealed the good quality of joining at the different interfaces. Preliminary investigation of the mechanical properties was carried out to evaluate the suitability of the device for biomedical use. In vitro bioactive behaviour was assessed by immersion studies in simulated body fluid and evaluating the apatite formation on the struts of the trabecular coating. The concepts and findings reported in the present work can have a significant impact in the field of implantable devices, suggesting a valuable alternative to currently-applied but often suboptimal techniques for bone-prosthesis fixation.Postprint (author's final draft

Hücrenin Akut Ve Kronik Hipoksiye Genbazındakı Yanıtı: Serbest Radikaller

Mevcut projede, soleus kasında akut ve kronik hipokside serbest radikaller (OH ve NO radikali), HIF1alfa ve HSP90 proteinlerinin gen bazındaki ifadeleri incelenecektir. Araştırmamızda mikroaray analiz yöntemi kullanacaktır. Ayrıca eNOS, HIF1alfa ve HSP90 proteinlerin mRNA düzeyleri tespit edilecektir. Hipoksiye akut ve kronik hücresel yanıtta, oluşan serbest radikaller ile HIF1alfa geni ifadesi arasında paralellik beklenmektedir. Yine HSP90 proteini ile HIF1alfa gen ifadesinde de benzer bir paralellik beklenmektedir

Çıkış Platformu Yüksekliği Ve Eğiminin Elit Yüzücülerin Çıkış Kinetik Ve Kinematik Değişkenleri Üzerine Etkisi.

Bu proje, çıkış platformu eğiminin ve yüksekliğinin, yüzücülerin çıkış hareketindeki kinetik ve kinematik değişkenler üzerinde meydana getirdiği değişimleri incelemektir. Değişkenlerde meydana gelen değişimlerin incelenmesi amacıyla yüksekliği ve eğimi ayarlanabilir yük hücreli çıkış platformu, hareket yakalama sistemi kullanılacaktır. Araştırmanın katılımcı grubunu Türk elit yüzücüler oluşturacaktır. Araştırma sonucunda Uluslararası Yüzme Federasyonunun Belirlediği standartlar içerisindeki eğim ve yüksekliğin yüzücülerin çıkış performanslarına etki eden kinetik ve kinematik değişkenleri etkileyecek boyutta olduğunun ortaya çıkacağı düşünülmektedir

Yere İniş Sonrası Dikey Sıçrama Performansını Etkileyen Kinetik Ve Kinematik Faktörlerin İncelenmesi

Araştırmanın denek grubunu Türkiye Voleybol Federasyonu tarafından organize edilen profesyonel ligde müsabık olan, yaş ve spor geçmişleri benzer 12 aktif voleybol oyuncusu oluşturacaktır. Katılımcıların yaşamları boyunca araştırma protokolünü etkileyecek, ciddi alt ekstremite sakatlığı ya da rahatsızlığı geçirmemiş olması gerekmektedir. Araştırmanın ölçüm protokolü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü Etik Kurul Onayı alındıktan sonra Orta Doğu Teknik Üniversitesi Beden Eğitimi ve Spor Bölümü bünyesinde bulunan Performans Laboratuvarlar'ında gerçekleştirilecektir. Bu araştırmada düşüş, denge ve maksimum sıçramadan oluşan derinlik sıçraması tekniği parça parça ve bütün halde kullanılacaktır. Sporcuların ölçümleri beş aşamada tamamlanacaktır. İlk aşamada sporcular kuvvet platformu üzerinde bir dakika boyunca sabit bir şekilde dengede duracaklardır. İkinci aşamada sporcular 30 sn boyunca dengede durduktan sonra 30. sn.de gelen sesli uyarının ardından maksimum bir dikey sıçrama yaparak tekrar kuvvet platformu üzerine inerek dengelerini sağladıktan sonra 30 sn boyunca sabit bir şekilde dengede dengede durmaya çalışacaklardır. Üçüncü aşamada sporcular yine 30 sn boyunca kuvvet platformu üzerinde sabit durduktan sonra gelen sesli uyarı ile beraber maksimum bir dikey sıçrama yapacaklar ve kuvvet platformunun üzerine dengeli bir şekilde indikten sonra ikinci bir dikey sıçrama yapmaları istenecektir. Deneyin 4. aşamasında deneklerin önceden ölçülmüş maksimum sıçrama mesafelerinin % 80 ve 60'ı yüksekliğindeki platformlardan kuvvet platformu üzerinde iniş yapmaları ve bu inişin ardından 30 sn boyunca dengede durmaları istenecektir. Deneyin son aşamasında ise tekrar sporculardan maksimum sıçramam mesafelerinin % 80 ve 60'ı yüksekliğindeki platformlardan kuvvet platformu üzerine iniş yapmaları ve ardından maksimum bir sıçrama yapmaları istenecektir. Tüm ölçüm aşamaları 3’er defa tekrarlanacak ve katılımcıların kinetik ve kinematik tüm aşamalarda verileri toplanacaktır. Bu çalışma sonunda: Sporcuların yere inişlerinin ardından yapacakları maksimum sıçramalarını sağlamak için gerek duydukları optimum postüral kinematik, kas aktivasyon paternleri, şiddeti, ve kuvvetleri belirlenmeye çalışılacaktır. Bu çalışmanın sonucunda sporcuların sakatlanma risklerinin en fazla olduğu, yere inişlerde bu riskleri optimum düzeyde azaltarak, iniş sonrası yapılacak olan sıçrama performansını üst düzeyde tutmak için gerekli olan kas aktivasyonu, kinematik ve dikey kuvvet değişkenlerini önemi ortaya koyularak bu bağlamda antrenman planlanmasına katkıda bulunulacaktır