COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS

Yahya Zouri; Özkan Özmen; Mehmet Doğan

EN TR

COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS

Öz

This study compares eight extraction protocols for producing hydroxyapatite (HA) from chicken bone waste. Each method used a unique combination of preparation steps, such as separating bones by type, removing fat with acetone, and cleaning with hydrogen peroxide for different lengths of time, before heating the bones at 800–900 °C, as specified by the protocol. Separating the bone segments and applying chemical treatments together resulted in greater removal of organic material. The calcined powders showed clear differences in purity and color. The acetone + extended H₂O₂ treatment (Method H) produced the lightest and cleanest HA powder. FTIR analyses confirmed these results. In Method H, the loss of organic bands and the strong PO₄³⁻ vibrational peaks indicated the highest chemical purity. XRD and SEM analyses further confirmed that HA was the dominant phase in all powders, whereas Method H exhibited the highest crystallinity together with a submicron particle morphology characteristic of bone-derived HA. Overall, the findings demonstrate that Method H is the most effective approach for obtaining high-purity biogenic HA and suggest that this material may be a promising candidate for future biomedical design applications after further processing and validation, including polymer-based composites, tissue-mimicking structures, and other related biomedical systems.

Anahtar Kelimeler

BİYOMEDİKAL TASARIM UYGULAMALARI İÇİN TAVUK KEMİĞİ ATIKLARINDAN HİDROKSİAPATİT EKSTRAKSİYON YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI DEĞERLENDİRİLMESİ

Öz

Bu çalışma, tavuk kemiği atıklarından hidroksiapatit (HA) üretmek için kullanılan sekiz farklı ekstraksiyon protokolünü karşılaştırmaktadır. Her bir yöntemde, kemiklerin türlerine göre ayrılması, yağın aseton ile uzaklaştırılması ve kemiklerin protokolde belirtildiği şekilde 800–900 °C’de ısıtılmasından önce, farklı sürelerde hidrojen peroksit ile temizlenmesi gibi kendine özgü hazırlık adımlarının bir kombinasyonu uygulanmıştır. Kemik segmentlerinin ayrılması ve kimyasal işlemlerin birlikte uygulanması, organik materyalin daha fazla uzaklaştırılmasını sağlamıştır. Kalsine edilen tozlar, saflık ve renk açısından belirgin farklılıklar göstermiştir. Aseton + uzatılmış H₂O₂ işlemi (Metot H), en açık renkli ve en temiz HA tozunu vermiştir. FTIR analizleri bu sonuçları doğrulamıştır. Metot H’de organik bantların kaybolması ve güçlü PO₄³⁻ titreşim pikleri, en yüksek kimyasal saflığa işaret etmiştir. XRD ve SEM analizleri ayrıca tüm tozlarda baskın fazın HA olduğunu doğrulamış, buna karşılık Metot H, kemik kökenli HA’ya özgü submikron parçacık morfolojisi ile birlikte en yüksek kristallilik derecesini sergilemiştir. Genel olarak bulgular, Metot H’nin yüksek saflıkta biyojenik HA elde etmek için en etkili yaklaşım olduğunu göstermekte ve bu malzemenin, polimer esaslı kompozitler, doku benzeri yapılar ve diğer ilgili biyomedikal sistemler dâhil olmak üzere, ilave işleme ve doğrulama çalışmalarının ardından gelecekteki biyomedikal tasarım uygulamaları için umut verici bir aday olabileceğini düşündürmektedir.

Anahtar Kelimeler

Teşekkür

The authors would like to thank the Dean of Research at Erciyes University for providing the necessary infrastructure and laboratory facilities at the ArGePark research building.

Kaynakça

Abd Rahman, M. R., Salehin, M. I. S. M., Murad, M. C., & Abbas, M. K. (2024). Hydroxyapatite powders from chicken bone waste: Effect of low and high-temperature calcination. International Journal of Integrated Engineering, 16(8), 236–245. doi: 10.30880/ijie.2024.16.08.024
Amjad, Z. (Ed.). (1998). Calcium phosphates in biological and industrial systems. Boston, MA: Springer US. doi:10.1007/978-1-4615-5517-9
Arellano Ramírez, I. D., Restrepo Ramírez, V., Alzate Acevedo, N., Restrepo Parra, E., & Acosta Medina, C. D. (2021). Influence of the calcination temperature on the crystallographic, compositional and morphological properties of natural hydroxyapatite obtained from sheep bones. Scientia et Technica, 26(4), 525–531. doi:10.22517/23447214.24888
Atemni, I., Ouafi, R., Hjouji, K., Mehdaoui, I., Ainane, A., Ainane, T., Taleb, M., & Rais, Z. (2023). Extraction and characterization of natural hydroxyapatite derived from animal bones using the thermal treatment process. Emergent Materials, 6(2), 551–560. doi: 10.1007/s42247-022-00444-1
Barua, E., Deoghare, A. B., Deb, P., Lala, S. D., & Chatterjee, S. (2019). Effect of pre-treatment and calcination process on micro-structural and physico-chemical properties of hydroxyapatite derived from chicken bone bio-waste. Materials Today: Proceedings, 15, 188–198. doi: 10.1016/j.matpr.2019.04.191
Beckham, C. A., Greenlee, T. K., & Crebo, A. R. (1971). Bone formation at a ceramic implant interface. Calcified Tissue Research, 8(1), 165–171. doi: 10.1007/BF02010133
Bee, S. L., Noor, S. N. F. M., Ul-Hamid, A., & Hamid, Z. A. A. (2024). Effect of calcination temperature on the physicochemical properties of natural hydroxyapatite derived from Catla fish bone. Journal of Physics: Conference Series, 2907(1), 012010. doi: 10.1088/1742-6596/2907/1/012010
Castillo-Paz, A. M., García-Vazquez, K. V., Cañon-Davila, D. F., Hernandez-Landaverde, M. A., Chan-Chan, L. H., Ramírez-Bon, R., & Rodriguez-Garcia, M. E. (2024). In vitro immersion study and characterization of biomimetic bovine hydroxyapatite scaffolds: Influence of calcination temperature (600 and 1000 °C) on apatite formation. Ceramics International, 50(15), 26949–26962. doi: 10.1016/j.ceramint.2024.04.426

Ghazizadeh, E., Jabbari, A. H., & Sedighi, M. (2021). In vitro corrosion-fatigue behavior of biodegradable Mg/HA composite in simulated body fluid. Journal of Magnesium and Alloys, 9(6), 2169–2184. doi:10.1016/j.jma.2021.03.027
Izra, M. S., Mardziah, C. M., Rozlin, N. M. N., & Alexander, C. H. C. (2024). Physicochemical properties of natural hydroxyapatite extracted from chicken bone bio-waste. AIP Conference Proceedings, 3161(1), 020117. doi:10.1063/5.0229183
Liaqat, S., Ahmed, Z., Umer, M. U., Ali, Q., Mustafa, M. F., Ferheen, I., & Waseem, M. (2024). Sheep bone valorization: Enhancing gastronomic sustainability through hydroxyapatite-enriched potato wedges. International Journal of Gastronomy and Food Science, 35, 100841. doi: 10.1016/j.ijgfs.2023.100841
Mucalo, M. (Ed.). (2015). Hydroxyapatite (HAp) for biomedical applications. Cambridge, UK: Elsevier. Owuor, P. S., Inthong, S., Sajadi, S. M., Intawin, P., Chipara, A. C., Woellner, C. F., Sayed, F. N., Tsang, H. H., Stender, A., Vajtai, R., Pengpat, K., Eitssayeam, S., Galvão, D. S., Lou, J., Tiwary, C. S., & Ajayan, P. M. (2019). Elastic and ‘transparent bone’ as an electrochemical separator. Materials Today Chemistry, 12, 132–138. doi: 10.1016/j.mtchem.2018.12.009
Rajesh, R., Hariharasubramanian, A., & Ravichandran, Y. D. (2012). Chicken bone as a bioresource for the bioceramic (hydroxyapatite). Phosphorus, Sulfur and Silicon and the Related Elements, 187(8), 914–925. doi: 10.1080/10426507.2011.650806
Ramesh, S., Loo, Z. Z., Tan, C. Y., Chew, W. J. K., Ching, Y. C., Tarlochan, F., Chandran, H., Krishnasamy, S., Bang, L. T., & Sarhan, A. A. D. (2018). Characterization of biogenic hydroxyapatite derived from animal bones for biomedical applications. Ceramics International, 44(9), 10525–10530. doi: 10.1016/j.ceramint.2018.03.072
Ramirez-Gutierrez, C. F., Londoño-Restrepo, S. M., Del Real, A., Mondragón, M. A., & Rodriguez-García, M. E. (2017). Effect of the temperature and sintering time on the thermal, structural, morphological, and vibrational properties of hydroxyapatite derived from pig bone. Ceramics International, 43(10), 7552–7559. doi: 10.1016/j.ceramint.2017.03.046
Salma-Ancane, K., Stipniece, L., & Irbe, Z. (2016). Effect of biogenic and synthetic starting materials on the structure of hydroxyapatite bioceramics. Ceramics International, 42(8), 9504–9510. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.03.028
Sossa, P. A. F., Giraldo, B. S., Garcia, B. C., Parra, E. R., & Arango, P. J. A. (2018). Comparative study between natural and synthetic hydroxyapatite: structural, morphological and bioactivity properties. Matéria (Rio de Janeiro), 23(4), e12217. doi: 10.1590/s1517-707620180004.0551
Tyliszczak, B., Sobczak-Kupiec, A., Bialik-Was, K., & Kasprzyk, W. (2012). Stabilization of ceramics particles with anionic polymeric dispersants. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 12(12), 9312–9318. doi:10.1166/jnn.2012.6763
Vijayaraghavan, P., Rathi, M. A., Almaary, K. S., Alkhattaf, F. S., Elbadawi, Y. B., Chang, S. W., & Ravindran, B. (2022). Preparation and antibacterial application of hydroxyapatite doped silver nanoparticles derived from chicken bone. Journal of King Saud University - Science, 34(2), 101749. doi: 10.1016/j.jksus.2021.101749
Weinstein, S. L., & Buckwalter, J. A. (2005). Turek’s orthopaedics: principles and their application (6th ed.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Malzeme Tasarım ve Davranışları

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Yahya Zouri
0009-0007-8534-6359
Türkiye

Özkan Özmen ^*
0000-0001-9746-3500
Türkiye

Mehmet Doğan
0000-0001-9157-6504
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

3 Haziran 2026

Gönderilme Tarihi

24 Aralık 2025

Kabul Tarihi

20 Nisan 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 29 Sayı: 2

IZ

https://izlik.org/JA86SC48CP

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Zouri, Y., Özmen, Ö., & Doğan, M. (2026). COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 29(2), 709-719. https://izlik.org/JA86SC48CP

AMA

1.Zouri Y, Özmen Ö, Doğan M. COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2026;29(2):709-719. https://izlik.org/JA86SC48CP

Chicago

Zouri, Yahya, Özkan Özmen, ve Mehmet Doğan. 2026. “COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29 (2): 709-19. https://izlik.org/JA86SC48CP.

EndNote

Zouri Y, Özmen Ö, Doğan M (01 Haziran 2026) COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29 2 709–719.

IEEE

[1]Y. Zouri, Ö. Özmen, ve M. Doğan, “COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS”, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 29, sy 2, ss. 709–719, Haz. 2026, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA86SC48CP

ISNAD

Zouri, Yahya - Özmen, Özkan - Doğan, Mehmet. “COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 29/2 (01 Haziran 2026): 709-719. https://izlik.org/JA86SC48CP.

JAMA

1.Zouri Y, Özmen Ö, Doğan M. COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2026;29:709–719.

MLA

Zouri, Yahya, vd. “COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 29, sy 2, Haziran 2026, ss. 709-1, https://izlik.org/JA86SC48CP.

Vancouver

1.Yahya Zouri, Özkan Özmen, Mehmet Doğan. COMPARATIVE EVALUATION OF HYDROXYAPATITE EXTRACTION METHODS FROM CHICKEN BONE WASTE FOR BIOMEDICAL DESIGN APPLICATIONS. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi [Internet]. 01 Haziran 2026;29(2):709-1. Erişim adresi: https://izlik.org/JA86SC48CP