Osteoporosis adalah penyakit tulang yang ditandai dengan menurunnya massa atau kepadatan tulang akibat ketidakmampuan tulang tubuh untuk mengatur mineral tulang. Hal ini juga disebabkan oleh rusaknya arsitektur tulang yang menyebabkan penurunan kekuatan tulang dan cacat tulang. Penyebab osteoporosis adalah terganggunya proses perombakan tulang dimana osteoklas bekerja lebih dari osteoblas. Salah satu perlakuan untuk mengatasi osteoporosis adalah menggunakan Injectable Bone Substitute (IBS).
IBS adalah bahan pengisi tulang berbentuk suspensia atau pasta. IBS bisa diaplikasikan dengan injeksi untuk menjangkau bagian yang sempit dan dalam serta mampu menyesuaikan dengan bentuk defek. Suntikan IBS pada tulang diharapkan dapat menggantikan rongga yang muncul karena osteoporosis. Berdasarkan komposisi tulang yang alami, IBS dapat dibentuk dari hidroksiapatit dan gelatin. Hidroksiapatit (HA) merupakan kalsium fosfat yang sudah banyak digunakan sebagai pengisi tulang karena memiliki struktur kimia yang mirip dengan tulang alami. Bahan ini tidak beracun, bioaktif, memiliki tinggi biokompatibilitas, dan mendorong regenerasi tulang baru karena strukturnya yang berpori. Namun, bahan ini cukup rapuh. Dengan demikian, untuk meningkatkan kekuatan mekanik dan memudahkan aplikasi, bahan lain dari jenis polimer dibutuhkan, seperti gelatin. Gelatin adalah polipeptida yang merupakan turunan atau hasil hidrolisis kolagen tulang, kulit, atau jaringan ikat. Proses hidrolisis bergantung pada ikatan silang antara ikatan peptida dan gugus asam amino.
Pengobatan tulang penderita osteoporosis dapat dilakukan dengan cara mengisi defek tulang dengan Injectable Bone Substitute (IBS). IBS dapat difungsikan sebagai sistem pengiriman obat dengan memadukan obat di dalam IBS, seperti alendronat untuk kasus osteoporosis. Pada penelitian ini, IBS telah disintesis dan dikarakterisasi dengan variasi alendronat. IBS itu disintesis dengan pengadukan hidroksiapatit dan gelatin 5% (w/v) dengan perbandingan 45:55. Alendronat ditambahkan ke larutan dengan komposisi 0%, 5%, 10%, 15% dan 20%. Campuran dicampur dengan 2% (w/v) HPMC.
Hasil uji FTIR menunjukkan terbentuknya ikatan hidroksiapatit-gelatin (Ca2+ — COO–) pada bilangan gelombang 1560,54 cm-1. Uji keasaman Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel memiliki pH 7 dan mampu tetap stabil. pH dari IBS juga menentukan bagaimana IBS mampu mengalami pengerasan atau setting. IBS dapat mengalami setting dalam 3 jam 38 menit saat diinjeksikan ke substrat HA dan mampu membungkus permukaan substrat HA. Peningkatan alendronat di IBS mengurangi waktu setting karena kehadiran alendronat bisa meningkatkan afinitas Ca2+ yang mengarah ke setting lebih cepat pada substrat. Suspensi IBS tidak hanya mampu mengisi rongga substrat, tetapi juga dapat menempelkan hidroksiapatit dari IBS pada substrat tersebut. Kehadiran gelatin di IBS membuat substrat menjadi lebih padat. Densitas awal substrat hidroksiapatit adalah 0,5152-0,6475 g/cm3 yang merepresentasikan massa jenis tulang osteoporosis.
Setelah injeksi IBS, massa jenis substrat menjadi 0,8383-1,0623 gr/cm3 yang hampir sama dengan kepadatan tulang alami. Uji degradasi digunakan untuk memastikan IBS dapat terdegradasi saat diaplikasikan ke tubuh dan berinteraksi dengan cairan tubuh. Sampel tanpa alendronat menunjukkan kondisi tidak stabil penurunan kehilangan massa yang memiliki kehilangan massa tertinggi di antara sampel lainnya. Sampel ini terdegradasi dalam 8 hari uji degradasi. Sejak hari kesembilan menunjukkan bahwa massa akhirnya lebih rendah dari massa awal yang berarti sampel benar-benar terdegradasi. Uji morfologi dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).
Perbedaan utama morfologi substrat HA sebelum dan sesudah injeksi IBS adalah adanya butiran seperti partikel di permukaan substrat yang menunjukkan hidroksiapatit dari IBS yang bisa menempel ke substrat HA. Hasil ini mempertegas uji densitas yang juga menunjukkan peningkatan massa dan kepadatan karena adanya IBS di substrat HA. Ukuran pori substrat menurun dari kisaran 153 menjadi 625,8 µm menjadi 247,4 menjadi 480,8 µm. Hasil uji XRD menunjukkan derajat kristalinitas menurun dari 76,81% menjadi 75,13%. Komposisi alendronat terbaik di IBS adalah 10% dibandingkan massa hidroksiapatit.
Kesimpulannya, penambahan alendronate pada IBS dapat meningkatkan karakteristik IBS yang tidak hanya sekedar untuk IBS sebagai pengisi tulang, tetapi juga sistem pengiriman obat. IBS dengan 10% alendronat adalah sampel terbaik berdasarkan keasaman uji, uji pengaturan waktu, uji morfologi, dan uji degradasi. Untuk studi selanjutnya, profil rilis file alendronate perlu dieksplorasi. Selain itu, karakterisasi in vitro dan in vivo akan memperkaya karakteristik IBS untuk mendukung dan mempercepat penerapannya.
Hasil penelitian ini telah dipresentasikan pada The 2nd International Conference on Physical Instrumentation and Advance Materials (ICPIAM) 2019 di Surabaya, Indonesia pada tanggal 22 Oktober 2019. Berikut ini adalah link dari artikel tersebut:
https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/5.0034044
N. Sari, A. P. Putra, Siswanto, M. F. F. Pradipta, and D. Hikmawati, “Hydroxyapatite-gelatin-HPMC composite as injectable bone substitute with alendronate variation for osteoporotic bone,” AIP Conf. Proc., vol. 2314, no. December, 2020, doi: 10.1063/5.0034044.
Penulis: Alfian Pramudita Putra
