PREPARATION OF THE LINING OF THE LIMBS FROM SILICONE RUBBER USING FOR ARTIFICIAL LIMBS

Abstract

ABSTRACT

Lower extremity prostheses can be worn either above or through the knee or even below the knee. One of the most important parts of an above-the-knee amputation is the socket, which needs an inner liner to stabilize the socket containing the amputated portion, prevent direct friction between the socket and the skin, and discourage the growth of decay. It is important to improve the physical and mechanical properties of this liner. Silicone rubber elastomer is the most commonly used material for prosthesis wearers. The goal of this project is to develop a socket liner for amputees, as sweat from the prosthesis is a common complaint. The different concentrations of hydroxyapatite (HA) and zinc oxide (ZnO) nanoparticles, which influence the therapeutically important mechanical properties of the prosthesis lining made of silicone rubber, were examined.

Addition of chlorophyll in different proportions (10, 20 and 30%) to silicone rubber to influence its water absorption. Nano-ZnO was added at concentrations of 1.5%, 3% and 4.5% by weight to a silicone rubber composite with 10% chlorophyll, and the best percentage of zinc oxide addition was determined based on mechanical properties. Nano-HA was then added at concentrations of 0.5%, 1%, and 1.5% by weight to a composite blend of 10% chlorophyll + 1.5% ZnO silicone rubber. Water absorption was according to ASTM 570-98. Tensile strength and elongation tests were performed according to ASTM-D412. A tear strength test was performed according to ASTM D624-07. Shore A hardness testing was performed according to ASTM D2240. The resilience test was performed according to ASTM-D1054. The dispersion of the nanoparticles was examined with the field emission scanning electron microscope (FESEM). In addition, antibacterial activities against Staphylococcus aureus microorganisms were measured by the agar well diffusion method. FESEM showed agglomeration and dispersion of ZnO and HA nanoparticles with pores due to chlorophyll within the silicon matrix. The 10% chlorophyll showed a significant increase in water uptake, while the addition of 1.5% ZnO and 0.5% HA nanoparticles showed a highly significant increase in all mechanical properties tested. Hardness increased with increasing nanofiller concentration, with the increase being directly proportional. The antibacterial results showed that the nanocomposite compound (SR + 10% chlorophyll + 1.5N-ZnO + 0.5% N-HA) has good activity against the microorganism Staphylococcus aureus (inhibition zone of 20 mm).

ÖZET

Alt ekstremite protezleri diz üstü veya diz boyunca, hatta diz altına giyilebilir. Diz üstü amputasyonun en önemli bileşenlerinden biri sokettir. Bu soket, kesilen kısım ile soketi stabilize etmek, soket ile cilt arasındaki doğrudan sürtünmeyi önlemek ve çürümenin büyümesini engellemek için bir iç astar içerir. Bu astarın fiziksel ve mekanik niteliklerini geliştirmek ise esastır. Silikon kauçuk elastomer, protez astar destekleri için en yaygın kullanılan malzemedir. Bu tezin amacı, protezden kaynaklanan yaygın terleme şikâyetlere yönelik, amputeler için bir soket astarı geliştirmektir. Değişen konsantrasyonlardaki hidroksiapatit (HA) ve çinko oksit (ZnO) nanoparçacıklarının silikon kauçuk protez astarın terapötik açıdan önemli mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır.

Su emilimini arttırmak için silikon kauçuğa farklı oranlarda (% 10, 20 ve 30) klorofil eklenmiştir. Ardından, nano-ZnO, %10 klorofil içeren silikon kauçuktan kompozite ağırlıkça %1,5, %3 ve %4,5 oranlarda ilave edilmiştir ve mekanik özelliklere dayalı olarak çinko oksit ilavesinin en iyi yüzdesi belirlenmiştir. Daha sonra %10 klorofil + %1.5 ZnO içeren silikon kauçuk matrisli kompozit bileşiğe ağırlıkça %0.5, %1 ve %1.5 konsantrasyonlarında Nano-HA ilave edilmiştir. Su emme testi ASTM 570-98'e göre yapılmıştır. Çekme mukavemeti ve uzama testleri ASTM-D412'ye göre yapılmıştır. ASTM D624-07'ye göre bir yırtılma mukavemeti testi yapılmıştır. ASTM D2240'a göre Shore A sertlik testi yapılmıştır. Rezilyans testi ASTM-D1054'e göre yapılmıştır. Nanoparçacıkların dağılımı, Alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM) kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, agar well difüzyon yöntemi ile Staphylococcus aureus mikroorganizmalarına karşı antibakteriyel aktiviteleri ölçmüştür. FESEM, ZnO ve HA nanoparçacıklarının silikon matris içindeki topaklanmalarını ve dağılımını ve klorofilden kaynaklanan gözenekleri göstermiştir. %10 klorofil içeren numune, su emiliminde önemli bir artış gösterirken, %1,5 ZnO ve 0,5 HA nanopartiküller eklendiğinde test edilen tüm mekanik özelliklerde oldukça önemli bir artış görülmüştür. Sertlik, nano katkıların konsantrasyonundaki artışla artmış ve artış takviye oranı ile doğrudan orantılıdır. Antibakteriyel sonuçlar, nanokompozit bileşiğin (SR+%10 klorofil +1,5 N-ZnO + %0,5 N-HA) Staphylococcus aureus mikroorganizmasına (20 mm'lik inhibisyon bölgesi) karşı iyi bir aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir.