Defek tulang merupakan masalah utama pada bidang kedokteran gigi. Pada rongga mulut, trauma, gangguan kongenital, periodontitis dan tumor dapat menyebabkan kerusakan tulang. Perawatan yang sering dilakukan untuk memeperbaiki defek tulang adalah bonegraft, namun pada bonegraft ditemui beberapa kekurangan sehingga saat ini peneliti menekuni bidang tissue engineering atau rekayasa jaringan.
Batu kapur merupakan salah satu batu sedimen yang tersusun dari banyak mineral kalsium karbonat. Kalsium karbonat yang ada pada batu kapur merupakan bahan utama dari karbonat apatit. Karbonat apatit merupakan bahan bone graft yang ideal dan osteokonduktif untuk memperbaiki defek kerusakan tulang. Karbonat apatit juga memfasilitasi aktivitas sel dalam proses remodeling pada defek tulang. Karbonat apatit digunakan karena lebih memiliki kemiripan dengan kandungan apatit pada tulang daripada golongan kalsium fosfat lain, sehingga karbonat apatit menjadi bahan pengganti yang ideal dari segi osteokonduktifitas dan kemampuan bioresorbable. Untuk menjadikan karbonat apatit menjadi salah satu kandidat dalam bidang rekayasa jaringan di kedokteran gigi maka diperlukan bahan bahan lain yang di sintesis bersama untuk mendapatkan sifat yang ideal sesuai dengan karakteistik tulang trabecular.
Gelatin dikenal sebagai material terpercaya untuk penerapan rekayasa jaringan karena sifat biokompabilitas dan biodegradabilitasnya yang baik dan memiliki kandungan asam amino yang menyerupai kolagen pada tulang, tetapi sifat biodegradasi yang cepat dan kekuatan mekanik yang rendah menjadi permasalahan yang membatasi penggunaan material gelatin lebih lanjut. Sehingga, gelatin perlu dicampurkan dengan bahan lain untuk menutupi kekurangannya tersebut. Dalam hal ini, kekurangan dalam kolagen akan diperbaiki oleh pencampuran polimer lain yaitu kitosan, yaitu hasil deasetilasi kitin yang didapatkan dari limbah perikanan atau hewan laut seperti udang dan kepiting. Kitosan memiliki sifat biodegradable, tidak toksik, biokompatibel, anti bakteri serta mendukung perlekatan, diferensiasi dan morfogenesis osteoblas. Kitosan memiliki struktur mirip dengan glikoaminoglikan pada tulang rawan ataupun kartilago untuk mendukung pembentukan sel tulang.
Pencampuran kabronat apatit, gelatin dan kitosan ini dibuat menjadi scaffold. Scaffold adalah salah satu komponen rekayasa jaringan yang dapat diaplikasikan pada bone tissue engineering untuk memperbaiki defect tulang yang mengalami kerusakan. Di kedokteran gigi, terdapat banyak penyakit yang dapat merusak struktur tulang, seperti ; Periodontitis, kelainan bawaan, penyakit degeneratif, dan tumor pada tulang. Adanya kerusakan tulang, dibutuhkan material scaffold yang mampu mempercepat dan mengembalikan bentuk dan struktur tulang hingga mendekati struktur tulang sehat. Scaffold memiliki beberapa syarat antara lain memiliki sifat biokompatibel, biodegradable serta memiliki desain yang tepat untuk pertumbuhan sel. Scaffold juga harus memiliki nilai compressive strength baik, karena salah satu sifat ideal scaffold ialah harus mempunyai kekuatan mekanis cukup kuat selama tindakan implantasi.
Sintesis scaffold pada penelitian ini menggunakan metode freeze drying. Uji compressive strength dilakukan pada scaffold dengan rasio 50:50, 60:40, 70:30, 80:20 KA: K-G (w/w) , rasio tersebut dipertimbangkan sesuai dengan komposisi material organik dan anorganik pada tulang dengan variasi rentang berdasarkan deret hitung. Material yang digunakan adalah kitosan dari cangkang kepiting dengan tingkat deasetilisasi sebesar >81% (Sigma 93646, USA), gelatin dari denaturasi kolagen sapi (Rousselot, Guangdong, China), karbonat apatit (stok sintesis Maretaningtyas Dwi Ariani), NaOH (Merck), asam asetat (Merck).
Scaffold KA:K-G yang sudah dimanipulasi sesuai rasio, dilakukan freeze drying selama 2×24 jam dan dilakukan penyesuaina ukuran dengan tinggi 1 cm dan diameter 0.8 cm.Kemudian scaffold KA:K-G dilaukan pengujian FTIR untuk menganalisa karakteristik gugus fungsi dari bahan scaffold yaitu karbonat apatit dan hasil sintesis scaffold KA:K-G dari berbagai perbandingan. Uji FTIR diawali dengan menguji bahan mentah Kitosan, Gelatin dan Karbonat apatit sebelum dilakukan manipulasi dan sesudah dilakukan sintesis dengan berbagai rasio dan hasilnya dibaca dengan mencocokan pada peak table.
Test selanjutnya adalah Compressive Strength. Pengujian compressive strength menggunakan alat Autograph Shimadzu AG-10 TE. Luas permukaan scaffold diukur menggunakan penggaris kemudian sampel scaffold diletakkan ditengah alat penekan dengan posisi sumbu vertikal sampel tegak lurus dengan bidang datar. Alat Autograph diaktifkan kemudian penekan akan bergerak secara perlahan dengan beban tekan 100kN dan kecepatan 10mm/menit untuk memberikan tekanan pada sampel scaffold hingga terjadi distorsi.
Test terakhir adalah tes porositas (Porosity Test) yang dilakukan dengan SEM-EDX test. Porositas dari komposisi yang beragam dari scaffold yang porous dianalisa menggunakan FEI, inspect S50. Semua sampel dilapisi dengan Au dan Pb sebelum dilakukan analisis SEM-EDX.
Hasilnya yang diberikan dari serangkaian tes ini adalah scaffold berhasil memenuhi kebutuhan sebagai biomaterial pada rekayasa jaringan dengan rasio 70:30 scaffold KA:K-G memiliki nilai compressive strength yang paling baik dan sesuai dengan jaringan yang akan diimplantasikan serta memiliki kritreria porusitas yang baik sebagai meda untuk pertumbuhan sel osteoblas. Kesimpulan yang bisa ditarik dari serangkaian penelitian ini adalah bahwa profil scaffold KA:K-G rasio 70:30 telah memenuhi kebutuhan sebagai biomaterial dalam rekayasa jaringan.
Penulis: Anita Yuliati
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.scimagojr.com/journalsearch.php?q=12378&tip=sid&clean=0
Journal of International Key Engineering Materials Mechanichal Stength and Porosity of Carbonate Apatite-Chitosan-Gelatine Scaffold in Various Ratio as a Biomaterial Candidate in Tissue Enginnering Anita Yuliati, Yuliana Merlindika, Elly Munadziroh, Aditya Ari M.D, Mahardhika El F P., Devi Rianti, Dwi Ariani M, Nadia Kartikasari. Journal of International Key Engineering Materials
Volume ∙ 829, page 173-181
