Defek tulang adalah keadaan patologis yang dapat mengganggu kualitas hidup pasien. Pada kondisinya, defek tulang yang tidak ditangani dengan baik dapat menyebabkan berbagai macam komplikasi seperti infeksi tulang yang dikenal dengan istilah osteomielitis. Osteomielitis adalah keadaan infeksi dan defek pada tulang, dan merupakan salah satu penyakit infeksi yang paling sulit ditangani. Hal ini karena peristiwa absorbsi obat ke jaringan tulang sangatlah rendah. Karenanya, ketika konsentrasi obat pada tulang cukup untuk membunuh bakteri penyebab infeksi, organ lain yang memiliki perfusi yang lebih baik akan mengalami toksisitas. Hal inilah yang membuat penghantaran obat ke tulang sulit dilakukan, termasuk terapi antibiotik untuk osteomielitis.
Penggunaan penyangga tulang adalah salah satu cara yang berguna mengobati defek tulang dan osteomielitis. Penyangga tulang adalah biomaterial yang diaplikasikan secara lokal pada bagian defek tulang. Aplikasi ini bermaksud untuk mempercepat pertumbuhan tulang pada area tulang yang mengalami defek. Biomaterial sebagai penyangga tulang dapat juga dikombinasikan dengan berbagai macam bahan obat seperti antibiotik. Kombinasi biomaterial dan antibiotik akan menghasilkan terapi antibiotik lokal dengan pelepasan yang optimal pada jaringan tulang. Hal ini membuat penggunaan penyangga tulang yang mengandung antibiotik tidak berpotensi toksik pada organ lain.
Hidroksiapatit (HA) adalah salah satu biomaterial yang banyak digunakan sebagai penyangga tulang. Hal ini karena HA memiliki sifat fisik dan kimia yang mirip dengan bagian inorganik tulang manusia yang juga disebut sebagai HA tulang. Penelitian kami di tim riset biomaterial departemen Farmasi Praktis Fakultas Framasi Universitas Airlangga membuktikan bahwa HA yang diekstraksi dari tulang sapi memberikan hasil yang menjanjikan sebagai penyangga tulang.
HA tulang sapi dikenal juga dengan istilah bovine hydroxyapatite (disingkat BHA). BHA merupakan HA dengan sifat yang paling mirip dengan tulang manusia jika dibandingkan dengan HA jenis lain seperti HA sintetik. BHA memiliki gugus karbonat, gugus ini adalah gugus yang sama seperti yang terdapat pada tulang manusia. Gugus karbonat ini tidak ditemukan pada HA sintetik.
Kami membuat BHA sebagai matriks utama implan tulang. Pada formulasinya, BHA dikombinasikan dengan gelatin. BHA dan gelatin sebagai penyangga tulang sangatlah efektif dalam mempercepat pertumbuhan tulang di area defek. Guna mengembangkan implan tulang sebagai terapi untuk osteomielitis, kami melakukan penambahan gentamisin sebagai antibiotik yang diharapkan dapat membunuh bakteri penyebab osteomielitis. Guna membentuk implan dengan karakteristik mekanik yang baik dan pelepasan obat yang terkontrol, pada formulasinya, implan tulang BHA-gelatin-gentamisin kami kombinasikan dengan agen pengikat glutaraldehida.
Glutaraldehida adalah agen pengikat yang efektif dalam meningkatkan kekuatan mekanik penyangga tulang. Studi kami membuktikan bahwa glutaraldehida dengan solid content mulai dari 0.6 mampu meningkatkan kekuatan tekan penyangga tulang dibandingkan dengan implan tulang yang tidak diberikan glutaraldehida. Tingkat likuiditas glutaraldehida juga berpengaruh pada kekuatan tekan implan. Glutaraldehida dengan solid content yang sama dengan likuiditas yang lebih tinggi terbukti lebih efektif dalam meningkatkan kekuatan tekan implan tulang. Kekuatan tekan yang tinggi akan membantu implan tulang agar tidak mudah rapuh dalam proses distribusinya nanti.
Glutaraldehida adalah senyawa yang sangat larut dalam air. Oleh karena itu, meski peningkatan konsentrasi memberikan peningkatan kekuatan tekan implan tulang, hal ini tidak menjamin implan tulang dengan glutaraldehida tidak akan pecah ketika digunakan pada pasien, mengingat bahwa pada jaringan tulang mengandung sedikit komponen air. Hal ini membuat kami melakukan penelitian lanjutan tentang degradasi dari implan tulang yang mengandung glutaraldehida. Penelitian kami membuktikan bahwa peningkatan konsentrasi glutaraldehida menyebabkan peningkatan presentase berat implan yang hilang. Di sisi lain, peningkatan konsentrasi glutaraldehida juga meningkatkan presentase implan yang mengembang (swelling). Hal ini terjadi karena peningkatan konsentrasi glutaraldehida dapat meningkatkan volume air yang ditarik oleh implan tulang, sehingga meningkatkan persentase swelling dan berat implan yang hilang (weight loss).
Peningkatan kemampuan mengembang implan akan memberikan dampak positif ketika implan digunakan pada pasien. Hal ini karena peningkatan swelling akan memungkinkan bagi implan untuk menjadi rumah bagi sel tulang, sehingga memungkinkan terjadi proses selular dan molekular yang akan membuat pertumbuhan tulang di area defek menjadi semakin cepat. Di sisi lain, pelepasan antibiotik gentamisin akan lebih terkontrol dan terlepas secara perlahan mengikuti pertumbuhan tulang baru di area defek.
Meski demikian, glutaraldehida adalah agen yang toksik. Karenanya, konsentrasi glutaraldehida pada formulasi penyangga tulang harus dioptimalkan terlebih dahulu agar implan tulang yang dibuat tidak toksik bagi pasien. Studi kami membuktikan bahwa glutaraldehida pada semua konsentrasi yang diujikan (solid content 0.0, 0.1, 0.2, dan 0.4) memiliki viabilitas sel di atas 50%, yang menandakan bahwa implan tulang yang dibuat terbukti tidak toksik.
Penelitian lanjutan mengenai efektivitas perancah tulang dan juga mekanisme molekularnya terus kami lakukan. Dengan demikian, kedepannya akan didapatkan implan tulang lokal untuk terapi defek tulang dan osteomielitis. Prototipe yang dikembangkan juga kedepannya akan menekan angka impor implan tulang, sehingga turut berdampak baik bagi pengembangan ekonomi.
Nama: Dr. Apt. Aniek Setiya Budiatin, M.Si.
Judul artikel pada jurnal: The impact of glutaraldehyde on the characteristics of bovine hydroxyapatite-gelatin based bone scaffold as gentamicin delivery system
Link artikel pada jurnal: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/jbcpp-2020-0405/html
