BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah Prosedur tandur tulang (bone grafting) merupakan prosedur operasi untuk menggantikan tulang dimana prosedur ini merupakan prosedur yang kompleks dengan kemungkinan resiko terhadap pasien atau gagal untuk mencapai kesembuhan. Bone graft digunakan untuk berbagai prosedur operasi diantaranya untuk penanganan delayed union dan non union, congenital pseudoarthrosis, dan defek tulang karena trauma, infeksi dan tumor. Prosedur bone graft juga digunakan dalam bedah plastik dan rekonstruksi wajah (Hung, 2007). Bone graft berfungsi sebagai perantara proses transfer sinyal molekul, memiliki sifat osteoprogenitor dan berfungsi pula sebagai kerangka yang dapat menopang (scaffold) pada proses osteoinduksi, osteogenesis dan osteokonduksi. Bone graft yang ideal adalah tersedia dalam jumlah banyak, harga murah, tingkat toksisitas dan tingkat morbiditas rendah. Secara
singkat bone graft ideal memiliki sifat
biokompatible, bioresorbable atau dapat terdegradasi pada jangka waktu yang cukup, osteokonduktif, osteoinduktif, secara struktural serupa dengan tulang manusia, stabil secara biomekanik, menyediakan lingkungan yang baik untuk dapat dilalui oleh pembuluh darah dan osteoblast, mudah digunakan dan murah. Konduktifitas dari materi dapat
1
dilihat dari komposisi, karakter permukaan dan struktur internal material. Sifat osteoinduktif dan osteogenik dapat disediakan oleh faktor pertumbuhan (growth factor) yang berperan dalam proses penyembuhan fraktur dan atau
stem sel/sel mesenkimal multipoten yang mampu
membangun kembali struktur tulang dan sumsum tulang.
Komponen
inorganik utama dalam tulang adalah hydroxyapatite (HA). HA merupakan golongan ceramic-based bone graft substitutes. Ceramicbased bone subtitute telah digunakan sejak tahun 1980-an. Keramik tidak memiliki sifat osteogenik ataupun osteoinduktif dan hanya mempunyai kekuatan struktural yang minimal. Golongan
keramik
adalah HA, tricalcium phosphate (TCP) dan glass ionomer origin. Keramik dapat dikategorikan lagi menjadi : 1. Resorbsi cepat, 2. Resorbsi lambat, 3. Dapat diinjeksikan (injectable). Komposit keramik dapat dikombinasikan dengan bahan lain untuk meningkatkan sifat osteogenik, osteokonduktif dan osteoinduktif (Yazemski, 2004). HA dapat disintesis dari berbagai sumber alami. Diantaranya adalah tulang mamalia, tulang ikan, tanaman (bambu, kayu), serta bahan biogenik seperti cangkang telur dan cangkang kerang. Sumber HA di Indonesia yang sangat mudah diperoleh antara lain dari cangkang telur. Sebelas persen dari total berat telur adalah komponen cangkang telur dan terdiri dari kalsium karbonat, kalcium fosfat, senyawa organik, magnesium karbonat. Berdasarkan data dari Departemen
Peternakan
Republik
2
Indonesia
pada
tahun
2013
dilaporkan jumlah produksi total telur sejumlah 1.718,9
ton dimana
1.424.3 ton diantaranya adalah telur ayam petelur dan ayam kampung (Deptan, 2013). Jika diperkirakan berat rerata telur perbutir sebesar 70 gram maka perkiraan potensi cangkang telur sejumlah 1.718.900.000 gram / (11% x 70 gram) yaitu 223.223.766,23 gram atau 223,23 ton material cangkang telur yang tidak digunakan setiap tahun. Potensi ketersediaan cangkang telur dalam jumlah besar, mudah diperoleh serta murah ini merupakan faktor penting untuk pengembangan cangkang telur sebagai sumber HA di Indonesia. HA yang terbanyak dijual secara komersial di Amerika adalah HA yang berasal dari koral. Jenis HA ini memiliki kekurangan berupa efek negatif terhadap lingkungan, rapuh dan kemungkinan transmisi penyakit. Hingga saat ini pengembangan HA sintetik dengan pori interkoneksi masih cukup sulit dikembangkan. Meningkatnya porositas graft secara teoritis meningkatkan pori interkoneksi namun juga memperlemah kekuatan graft. Untuk itu diperlukan pengembangan graft HA berpori yang ideal digunakan yang dapat dengan baik mendukung secara mekanik dengan baik dan dapat meningkatkan pertumbuhan tulang baru yang mencapai ke dalam pori-pori graft hingga saat ini masih sulit dikerjakan (Yazemski, 2004). Peneliti lain menyatakan kekurangan HA adalah sifat rapuh dan tahanannya
yang
rendah.
Meningkatnya
3
porositas
juga
akan
mengurangi kekuatan kompresi HA (Yazemski, 2004). Kekurangan HA ini terus diteliti untuk dapat dihilangkan sehingga menghasilkan bone graft yang ideal. Proses pelapisan digunakan untuk meningkatkan potensi biomekanik dari HA. Komposit HA yang digunakan antara lain adalah HA-kolagen, fibrin, PPMA dan polylactic acid. Pelapisan dengan PMMA akan mengakibatkan terjadinya efek toksik dari PMMA ke jaringan sekitar. Pada penggunaan HA koral terjadi penutupan dari pori dan
mikropori
sehingga
sangat
mengganggu
terjadinya
proses
regenerasi dan infiltasi jaringan tulang baru ke dalam graft. Namun dengan adanya penambahan bahan komposit ini diketahui dapat meningkatkan kekuatan kompresi dari HA. Selain upaya meningkatkan kemampuan terhadap kompresi, saat ini dikembangkan pula bone graft yang memiliki aktivitas antibiotik. Hal ini untuk mengurangi kejadian infeksi dengan penggunaan pelapis antimikroba yang bersifat biodegradable pada permukaan graft. Penggunaan coating diharapkan mampu untuk mencegah adhesi bakteri pada permukaan graft sehingga biofilm tidak dapat terbentuk dan akan mencegah terjadinya infeksi terkait penggunaan graft. HA dapat gunakan sebagai bahan pembawa antibiotik dan faktorfaktor
pertumbuhan.
Beberapa
penelitian
telah
mendeskipsikan
kemungkinan pemberian insulin-like growth factor (IGFs) ke dalam graft HA.
4
Salah satu bahan yang mempunyai sifat antibiotik yang mudah didapatkan dan terjangkau adalah chitosan. Chitosan
merupakan
biopolimer yang kini banyak digunakan dalam dunia kedokteran. Biopolimer ini merupakan turunan dari senyawa polisakarida yang bisa didapat dari kulit udang dan kepiting. Chitosan memiliki sifat biokompatibel, bioadhesif, memiliki sifat osteokonduktif.
bakteriostatik, antitrombogenik dan juga Penggunaan citosan sebagai kerangka
(scaffold) banyak dikembangkan akhir akhir ini. Chitosan dapat terdegradasi oleh lysozyme. Chitosan juga ditoleransi dengan baik oleh jaringan tubuh. Chitosan mampu berikat dengan HA dan mempunyai potensi besar untuk pengembangan komposit HA dan chitosan untuk mengembangkan graft ideal. Sifat-sifat ini membuat chitosan banyak diteliti dalam dunia kedokteran sebagai produk perawatan luka, penghantar obat-obatan serta sebagai materi pelapis implan (Goldberg, 2004).
5
1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1.
Apakah pelapisan dengan chitosan akan mempengaruhi ukuran diameter pori interkoneksi pada HAP – LCT + CH ?
2.
Apakah pelapisan dengan chitosan mempengaruhi compression strength pada HAP – LCT + CH?
3.
Apakah HAP – LCT yang dilapisi dengan chitosan memiliki efek antibiotik?
1.3 Tujuan Penelitian 1. Tujuan Umum
:
Untuk mengetahui apakah hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur setelah dilakukan pelapisan dengan chitosan lebih baik secara biomaterial dan biomekanik. 2. Tujuan khusus : Mengetahui gambaran porositas hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur (HAP – LCT + CH) yang dilakukan pelapisan dengan chitosan (HAP – LCT + CH). Mengetahui gambaran kekuatan kompresi hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur yang dilakukan pelapisan dengan chitosan (HAP – LCT + CH). Mengetahui hasil komparasi evaluasi aktivitas antibiotik secara mikrobiologis dari hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur
6
(HAP – LCT) terhadap hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur yang dilakukan pelapisan dengan chitosan (HAP – LCT + CH).
1.4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan untuk menjadi bagian dari pengembangan uji coba hydroxyapatite graft berpori limbah cangkang telur (HAP–LCT) pada manusia, sebagai alternatif pilihan untuk tindakan bone graft.
7
