Potensi Komposit Hidroksiapatit sebagai Scaffold Tulang

Penggunaan teknik jaringan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kasus kerusakan dan degenerasi jaringan tulang akibat penyakit, cedera, trauma dan lain sebagainya. Teknik rekayasa jaringan dalam aplikasinya bertujuan untuk memperbaiki  jaringan yang rusak dengan mengembangkan pengganti biologis yang dapat mengembalikan, mempertahankan atau meningkatkan fungsi jaringan.

Scaffold merupakan komponen utama dalam rekayasa jaringan yang berfungsi sebagai template untuk interaksi sel dan pembentukan matriks ekstraseluler tulang yang memberikan dukungan struktural untuk pembentukan jaringan baru. Penggunaan scaffold dapat menjadi salah satu solusi untuk memperbaiki kerusakan atau degenerasi jaringan tulang. Scaffold memiliki struktur tiga dimensi yang digunakan sebagai media sementara untuk proses pertumbuhan sel, transportasi aliran nutrisi dan limbah metabolik. Idealnya scaffold harus memiliki beberapa sifat yaitu biokompatibel, biodegradable, bioaktif, bioabsorbable dengan tingkat degradasi yang terkontrol dan tingkat absorpsi yang cocok dengan pertumbuhan sel jaringan secara in vitro maupun in vivo. Suatu material dapat dikatakan memenuhi kandidat sebagai scaffold tulang cancellous apabila memiliki porositas sekitar 70 %, ukuran pori yang efektif untuk pertumbuhan tulang yaitu 100-600 µm dan memiliki kekuatan mekanik sebesar 2-12 MPa agar dapat menjadi penopang sementara saat proses pertumbuhan jaringan baru. 

Telah dilakukan pembuatan komposit scaffold berbasis kitosan, kondroitin sulfat dan hidroksiapatit. Hidroksiapatit digunakan sebagai material scaffold karena memiliki sifat dapat membangun ikatan yang erat dengan jaringan tulang, tidak memiliki efek buruk terhadap manusia, mendukung proses proliferasi sel dan menunjukkan perilaku osteokonduktif. Kitosan sebagai polimer alami yang bersifat polikatodik, memudahkan penyerapan ion-ion yang terdapat dalam tubuh, dan memiliki kemampuan membentuk pori. Penambahan polimer kitosan ke dalam  hidroksiapatit akan menyebabkan ukuran pori semakin besar. Hal ini terjadi karena kitosan bersifat hidrofilik sehingga saat proses freeze drying kitosan akan mengikat kristal es yang nantinya kristal es ini akan menguap dan meninggalkan rongga pada sampel. Rongga ini diharapkan akan mendukung proses regenerasi sel. Selain itu kitosan juga memiliki sifat biokompatibilitas, biodegradabilitas dan anti bakterial. Sedangkan  kondroitin sulfat menyebabkan peningkatan remodeling tulang dan pembentukan tulang baru. 

Sintesis Komposit Scaffold kitosan-kondroitin sulfat/hidroksiapatit dibuat dengan perbandingan komposisi kitosan: kondroitin sulfat: hidroksiapatit berturut-turut adalah  (A) 35% : 0% : 65 %, (B) 35% :5% : 50%, (C) 35% : 10% : 55%, (D) 35 : 15 : 50% dan (E) 35: 25 : 45% (dalam %wt). Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 2%. Secara terpisah hidroksiapatit dan kondroitin sulfat dilarutkan dalam 62,5 ml aquades hingga homogen. Larutan hidroksiapatit dan kondroitin sulfat yang telah homogen dicampurkan kedalam larutan kitosan sedikit demi sedikit kemudian diaduk selama 24 jam. Selanjutnya  dibekukan pada suhu -80^o C selama 5 jam dan diikuti dengan proses pengeringan sublimasi selama 48 jam. Setelah dilakukan freeze drying sampel scaffold direndam dalam larutan NaOH 10 % selama 24 jam untuk menghilangkan sisa asam asetat yang terdapat pada sampel.  Kemudian dicuci menggunakan aquades hingga pH netral. Sampel dikeringkan pada suhu 60⁰C dengan tujuan untuk menghilangkan sisa air dan NaOH pada sampel.

Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa variasi hidroksiapatit dan kondroitin sulfat berpengaruh pada ukuran pori, porositas, kuat tekan dan persentase massa hilang komposit scaffold kitosan-kondroitin sulfat/hidroksiapatit. Semakin meningkatnya persentase kondroitin sulfat  yang diikuti dengan semakin berkurangnya persentase hidroksiapatit akan meningkatkan ukuran pori dan nilai kuat tekan yang diikuti dengan menurunnya persentase porositas. Komposisi terbaik terdapat pada sampel dengan komposisi kitosan: kondroitin sulfat: hidroksiapatit adalah 35:5:60 (%wt) dengan ukuran pori 80-191 m, porositas sebesar 79,4305 %, nilai kuat tekan sebesar 4,6734 MPa dan persentase massa hilang sebesar 17,7445 % selama 4 minggu. Berdasarkan hasil karakterisasi ini, komposit kitosan-kondroitin sulfat/ hidroksiapatit memenuhi syarat sebagai kandidat scaffold tulang. 

Penulis: Aminatun

Artikel selengkapanya dapat dibaca pada: