Pasien dengan osteoporosis yang mengalami pata tulang telah mencapai 9 juta kasus di dunia. Tindakan yang diperlukan untuk kasus ini adaalah dengan mengonsumsi obat secara oral dan terapi. Perkembangan terkini untuk menangani osteoporosis adalah dengan menggunakan Injectable Bone Substitute (IBS). Metode ini bertujuan mengisi bagian yang kosong pada tulang yang telah mengalami penurunan densitas dengan menggunakan bahan yang menyerupai komposisi tulang seperti hidroksiapatit dan gelatin.
Beberapa penelitian terdahulu telah menunjukkan bahwa IBS ini mampu mengisi bagian tulang yang keropos dan memiliki karakteristik yang sesuai untuk pertumbuhan jaringan tulang. Hidroksiapatit yang merupakan material keramik kuat yang biokompatibel dan gelatin yang merupakan turunan dari kolagen akan menjadi bagian organik yang mengikat hidroksiapatit.
Selain itu, IBS ini juga bisa dimanfaatkan untuk mengirim obat secara lokal untuk menghambat laju osteoporosis yang terjadi, seperti obat dari golongan bisphosphonate yaitu alendronate. Penggunaan IBS ini sebagai Drug Delivery System (DDS) dirasa menguntungkan karena obat akan langsung sampai ke tujuan dan dapat bekerja secara optimal.
Beberapa penelitian IBS terdahulu menunjukkan bahwa IBS hanya mampu mengalami setting pada kondisi tertentu, salah satunya adalah lingkungan atau permukaan tempat IBS diaplikasikan. Penelitian Putra et al. (2019) yang menggunakan substrat scaffold HA dan kolagen menunjukkan hasil setting dari IBS yang baik. Untuk itu, perlu adanya penelitian yang fokus membahas efek jenis substrat terhadap karakteristik IBS berbahan dasar hidroksiapatit dan gelatin yang dilengkapi dengan alendronate.
Penelitian ini akan berfokus pada jenis variasi substrat yang terdiri dari scaffold hidroksiapatit murni (HA), hidroksiapatit yang telah direndam Simulated Body Fluid (SBF) (HA-SBF), hidroksiapatit-gelatin (HA-GEL), dan hidroksiapatit-gelatin yang telah direndam di dalam SBF (HA-GEL-SBF). IBS yang digunakan terdiri dari campuran hidroksiapatit, 2% (w/v) gelatin, 10% alendronate and 2% (w/v) Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) untuk membentuk pasta. Hasil yang telah didapat akan dilihat dari segi morfologi permukaan melalui densitas, porositas, Scanning Electron Microscope (SEM), waktu self-setting, dan ketahanan kompresi.
Hasil yang telah didapat menunjukkan bahwa densitas dan porositas dari scaffold sebelum dan sesudah diinjeksi IBS mengalami perubahan. Densitas substrat HA-GEL dan HA-GEL-SBF yang telah diinjeksi IBS lebih tinggi dibandingkan dengan substrat HA murni atau HA-SBF. Injeksi IBS akan mengisi ruang-ruang yang ada di dalam substrat dan akan meningkatkan densitas yang ada. Tidak adanya gelatin pada substrat akan menyusahkan hidroksiapatit dari IBS untuk menempel pada substrat. Sebaliknya, porositas dari substrat menunjukkan hasil yang berlawanan. Adanya gelatin di dalam substrat akan menyebabkan pori-pori yang ada terisi IBS dan akan memiliki porositas yang lebih rendah dibandingkan dengan substrat yang hanya memiliki HA saja.
Waktu self-setting merupakan faktor yang cukup penting dalam pengaplikasian IBS karena waktu ini akan menentukan seberapa cepat IBS akan setting yang kemudian menentukan lamanya operasi pembedahan yang dibutuhkan. Hasil pengujian waktu self-setting menunjukkan bahwa adanya penggunaan alendronate mampu mempercepat waktu self-setting dari 240-420 menit menjadi 179-251 menit pada semua substrat.
Selain itu, penambahan massa substrat terbanyak diperoleh oleh substrat HA-GEL-SBF karena memiliki waktu self-setting yang paling cepat di antara substrat yang lain. Semakin banyak IBS yang mampu setting pada substrat akan semakin baik karena akan membawa semakin banyak alendronate ke lokasi osteoporosis. Hal ini akan membuat proses penghambatan osteoporosis akan semakin efektif.
Hasil uji morfologi permukaan yang dilakukan menggunakan SEM pada semua substrat menunjukkan adanya peningkatan ukuran pori-pori setelah injeksi IBS. Pori-pori terbesar dimiliki oleh substrat HA-GEL-SBF dengan jangkauan yang cukup lebar yaitu 363.2-578.6 μm. Selain itu, semua substrat masih memiliki pori pada rentang 300-500 μm yang sesuai untuk aplikasinya sebagai bone filler.
Hasil uji ketahanan kompresi dari substrat yang telah diinjeksi IBS menunjukkan bahwa adanya gelatin mampu membuat substrat menjadi lebih tahan terhadap kompresi hingga mencapai 3.81 MPa. Nilai ketahan kompresi ini masuk ke dalam rentang ketahanan kompresi dari tulang trabecular, yaitu antara 0.22 sampai 10.44 MPa. Selain itu, nilai ini juga masuk ke dalam rentang ketahanan kompresi tulang belakang, yaitu 0.5 sampai 50 MPa.
Semua hasil karakterisasi yang telah dilakukan terhadap beberapa macam substrat yang diinjeksi oleh IBS berbahan dasar hidroksiapatit dan gelatin dengan penambahan alendronate menunjukkan sifat-sifat yang sesuai untuk diaplikasikan pada kasus osteoporosis. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk melihat efek dari IBS ini pada mahluk hidup dan efektivitas dari sistem penghantaran obat alendronate ini. (*)
Penulis: Alfian Pramudita Putra
Informasi selengkapnya mengenai penelitian ini dapat dilihat pada publikasi kami di International Conference of Biomedical Instrumentation and Technology (IBITeC) 2019 Proceeding yang diselenggakan di Yogyakarta, Oktober 2019 lalu di tautan berikut:
