Fraktur tulang merupakan suatu kondisi terjadinya diskontinuitas tulang. Penyebab terbanyak terjadinya fraktur tulang adalah kecelakaan, baik itu kecelakaan kerja, lalu lintas dan lain sebagainya. Fraktur juga bisa terjadi akibat faktor lain seperti proses degeneratif dan patologi. Kejadian fraktur di Indonesia terjadi sebanyak 1,3 juta kasus setiap tahunnya. Penanganan medis untuk kasus fraktur tulang biasanya dengan tindakan operasi bedah untuk pemasangan komponen implan tulang. Implan tulang yang umum digunakan adalah paduan logam Stainless Steel (SS) 316L. Beberapa alasan penggunaan material logam SS316L adalah karena harganya yang murah, ketersediaan bahan bakunya yang melimpah serta pembuatannya yang relatif lebih mudah.
Pemasangan implan logam saat pembedahan, seringkali menimbulkan infeksi pada tulang sekitarnya. Infeksi akibat pemasangan implan atau biasa disebut dengan osteomielitis merupakan peradangan tulang yang disebabkan oleh biofilms yang dibentuk oleh bakteri pyogenic. Infeksi pada implan adalah salah satu komplikasi paling umum dan serius dalam bedah ortopedi. Diketahui bahwa infeksi tersebut disebabkan oleh adhesi dan kolonisasi bakteri pada implan buatan atau jaringan yang berdekatan dengan permukaan implan. Pada tingkat sel, infeksi yang berkaitan dengan implan terjadi akibat adanya adhesi bakteri ke permukaan implan biomaterial. Hal ini terjadi karena setelah proses implantasi akan ada persaingan antara integrasi material implan dalam jaringan (osteointegrasi) dan juga kemampuan bakteri untuk melekat ke permukaan biomaterial. Beruntung bilamana bahan dan jaringan terlebih dahulu berintegrasi, sehingga tidak memberikan kesempatan pada bakteri untuk berkolonisasi. Namun, apabila terjadi kondisi sebaliknya dimana bakteri terlebih dahulu melekat pada permukaan implan dari biomaterial maka sistem imun dalam jaringan seringkali tidak mampu mencegah terjadinya kolonisasi bakteri yang selanjutnya dapat membentuk biofilms. Masa 6 jam pasca implantasi adalah masa pencegahan terjadinya adhesi bakteri dan merupakan periode penentu keberhasilan jangka panjang implan. Bakteri yang telah berkoloni akan membentuk biofilms pada permukaan implan, dan biofilms sangatlah resisten terhadap respon imun dan terapi antibiotik baik sistemik atau lokal sekalipun. Perkembangan bakteri dari adhesi, kolonisasi, hingga menjadi biofilms merupakan penyebab utama terjadinya infeksi pada proses implantasi tulang. Sedangkan kolonisasi bakteri memiliki sifat resisten terhadap antibiotik. Oleh karena itu dikembangkan material atau agen antibakteri baru.
Nanomaterial sebagai agen antimikroba baru karena selain memiliki rasio luas permukaan terhadap volume yang tinggi, nanomaterial juga memiliki sifat yang unik, baik secara kimia maupun fisika. Berbagai jenis nanomaterial sebagai agen antimikroba adalah tembaga, seng, titanium, magnesium, emas dan perak. Perak nanopartikel (AgNPs) telah terbukti paling efektif karena memiliki khasiat antimikroba yang baik terhadap bakteri, virus dan mikro-organisme eukariotik lainnya. Penambahan unsur perak (Ag) pada permukaan implan adalah strategi yang valid untuk menghambat pembentukan biofilm dan kejadian infeksi. Perak (Ag) dalam bentuk ion atau nanopartikel (AgNPs), bertindak sebagai agen bakterisida yang tidak memiliki masalah resistensi seperti beberapa antibiotik. AgNPs memiliki stabilitas fisik dan kimia yang lebih baik dari ion perak, sifat bakterisida yang sangat baik, dan toksisitas biologis yang rendah. Pada bidang kesehatan, salah satu penerapannya adalah sebagai material untuk modifikasi permukaan implan dengan tujuan agar implan lebih tahan terhadap korosi, memiliki sifat osteointegrasi dan yang paling penting adalah memiliki sifat resisten terhadap bakteri penyebab terjadinya infeksi pada implan tulang.
Pada penelitian ini dilakukan proses pelapisan AgNPs pada substrat SS316L dengan menggunakan metode airbrush spray. Untuk merekatkan AgNPs pada substrat SS316L, perlu ditambah dengan gelatin. Gelatin merupakan salah satu jenis protein yang banyak diperoleh dari kolagen alami yang terdapat pada kulit dan tulang. Gelatin dapat digunakan sebagai bahan penstabil, pembentuk gel, pengikat, pengental, pengemulsi, perekat dan pembungkus. Gelatin dapat meningkatkan biokompatibilitas implan. Metode airbrush spray coating merupakan salah satu teknik pelapisan yang menggunakan teknik semprot dimana cairan yang akan dilapiskan disemprotkan lewat spray gun dengan tekanan tertentu ke permukaan benda kerja. Pemilihan metode spray didasarkan atas kemudahan dalam pengoperasian airbrush, hasil yang relatif lebih halus dan mudah kering, serta kemampuannya dalam pengecatan material bertekstur. Penelitian ini mengkaji potensi lapisan AgNPs-gelatin pada substrat SS316L hasil pelapisan metode airbrush spraying sebagai agen antibakteri pada implant tulang.
Sintesis AgNPs menggunakan metode reduksi kimia dengan pereduksi berupa gallic acid. Serbuk AgNO3 sebanyak 1,7 gram dilarutkan ke dalam 100 ml aquades (konsentrasi 100 mM) menggunakan magnetic stirrer. Gallic acid sebesar 0,01 gram yang bertindak sebagai pereduksi dilarutkan dalam 10 ml Aquades, lalu dicampurkan kedalam larutan AgNO3 sehingga terbentuk AgNPs. Kemudian ditambahkan larutan NaOH 1M menggunakan pipet tetes secara perlahan hingga pH larutan mencapai 11. Kemudian dilakukan pengenceran hingga 3 kali untuk mendapatkan AgNPs dengan konsentrasi 10 mM, 1mM dan 0,1 mM. Selanjutnya melarutkan 2 gram gelatin kedalam 20mL aquades dengan suhu 50˚C selama 30 menit. Larutan gelatin 14 ml dicampur pada larutan AgNPs 6 ml sampai campuran homogeny. Kemudian larutan ini disemprotkan pada SS316L menggunakan air brush spray dengan jarak antara nozzle -logam SS316L 20 cm pada tekanan 40 psi. Penyemprotan diulangi sebanyak 3 kali. Sampel SS316L yang terlapisi AgNPs disimpan dalam suhu ruang selama 24 jam agar kering. Lapisan AgNPs pada SS316L dikarakterisasi fase kristal dan ukuran kristalnya serta aktivitas anti bakterinya. Lapisan AgNPs pada SS316L berstruktur kubik dengan fraksi fase 6,5-19%. Berdasarkan uji aktivitas antibakteri menggunakan bakteri staphylococcus aureus metode difusi, dihasilkan semua sampel lapisan AgNPs memiliki diameter hambat pada rentang 12-16 mm. Lapisan AgNPs (10mM) dan gelatin memiliki kemampuan antibakteri terbaik dengan diameter hambat sebesar 16,63 mm. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa lapisan AgNPs pada permukaan implan logam SS316L berpotensi sebagai agen antibakteri untuk mencegah terjadinya osteomielitis.
Penulis: Dr. Aminatun, M.Si
Artikel selengkapnya dapat dibaca pada:
http://www.nanomedicine-rj.com/issue_33047_33528.html
Aminatun, Ilham Alif Furqon, Dyah Hikmawati, Che Azurahanim Che Abdullah., Antibacterial Properties of Silver Nanoparticle (AgNPs) on Stainless Steel 316L, Nanomed Res J, 6(2):117-127, Spring 2021.
