1
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Manusia dalam perjalanan hidupnya dapat mengalami kehilangan gigi secara alami atau akibat pencabutan gigi. Di bidang Prostodonsia seseorang yang kehilangan giginya akan direhabilitasi dengan pembuatan gigi tiruan. Pemakaian gigi tiruan bertujuan untuk menggantikan gigi yang hilang. Gigi tiruan dapat mengembalikan fungsi pengunyahan, bicara dan estetik tanpa mengurangi kenyamanan serta dapat menambah kepercayaan diri pemakainya (Peterson dkk., 2003). Kehilangan gigi karena pencabutan dapat berpengaruh terhadap keberhasilan gigi tiruan yang akan dibuat. Salah satu penyebab kegagalan dalam pemakaian gigi tiruan adalah pengaruh luka sesudah pencabutan gigi. Luka di soket gigi dengan berbagai macam komplikasi dapat menghambat proses penyembuhan, sehingga penyembuhan luka bekas pencabutan gigi merupakan hal penting terutama bila sesudah pencabutan gigi akan dilakukan pemasangan gigi tiruan (Ismardianta dkk., 2003). Kegagalan pemakaian gigi tiruan antara lain dapat disebabkan gigi tiruan tidak mendapat dukungan atau landasan yang baik dari tulang alveolar (Carr,
2000).
Dukungan utama pada gigi tiruan sebagian dan gigi tiruan lengkap berupa tulang alveolar dengan bentuk dan ketebalan tulang alveolar akan mempengaruhi dukungan gigi tiruan (Zarb dkk., 2004). Gigi tiruan yang ideal harus mempunyai retensi dan stabilisasi yang baik, hal tersebut sangat dipengaruhi oleh bentuk dan ketebalan tulang alveolar. Kondisi tulang alveolar yang rendah disebabkan adanya resorbsi
2
tulang yang berjalan cepat sesudah dilakukan pencabutan gigi. Kondisi tulang alveolar yang rendah karena adanya resorbsi tulang menyebabkan gigi tiruan tidak retentif dan tidak stabil serta tidak nyaman dipakai (Pedlar dan Frame, 2001). Untuk memperoleh gigi tiruan dengan retensi dan stabilisasi yang baik harus diperhatikan bentuk dan ketinggian tulang alveolar, yang akan mendukung gigi tiruan dalam fungsi pengunyahan dan fungsi lain dalam mulut (Burdz dan Jorgensen, 1999, Zarb dkk., 2004). Pada pemakai gigi tiruan sebagian tulang alveolar sesudah pencabutan gigi mengalami atrofi, sehingga banyak pasien yang dicabut giginya dan langsung dibuatkan gigi
tiruan
sebagian atau gigi
tiruan
cekat
akan mengalami
ketidaknyamanan dalam pemakaian gigi tiruan tersebut. Hal ini disebabkan gigi tiruan longgar dan terjadi gangguan estetik pada pemakai gigi tiruan. Penderita dengan gigi anterior goyah, tidak mau terlihat ompong karena dicabut giginya, dan ingin memperbaiki penampilan wajahnya, maka dibuatkan gigi tiruan immediate yang dipasang langsung segera sesudah pencabutan gigi. Satu bulan sesudah pemasangan gigi tiruan immediate perlu dilakukan pembuatan gigi tiruan yang baru karena gigi tiruan tersebut sudah longgar, tidak estetis dan tidak nyaman dipakai (Iskandar, 2001, Rodney dkk., 2008,). Menurut Peterson dkk. (2003) sesudah pencabutan gigi diperlukan waktu menunggu penulangan selama 3 bulan untuk pemasangan implan gigi dan masih harus menunggu 2 bulan untuk dapat dipasang gigi tiruan di atasnya. Menurut Basker dan Davenport (2002) jumlah pemakai gigi
3
tiruan yang longgar dan tidak nyaman mencapai 70-85% yang disebabkan oleh sebagian jaringan pendukung bekas pencabutan gigi mengalami atrofi. Untuk memperoleh gigi tiruan yang ideal maka perlu persiapan tulang alveolar sebagai pendukung utama gigi tiruan. Tindakan praprostodonsia merupakan prosedur untuk menyiapkan jaringan keras rongga mulut terutama tulang alveolar sebelum pembuatan gigi tiruan, agar tulang alveolar dapat mendukung gigi tiruan dengan baik (Boucher, 2004). Pada pemasangan gigi tiruan immediate perlu dilakukan pemberian graf sesudah pencabutan gigi, sehingga pada kontrol 1 bulan gigi tiruan tidak longgar dan tidak perlu dibuatkan gigi tiruan yang baru. Pada penelitian ini tindakan pra prostodonsia dapat dilakukan dengan pemberian hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam pada luka sesudah pencabutan gigi, yang diharapkan akan terjadi pembentukan tulang lebih cepat yang akan mengikuti kontur daripada gigi tiruan immediate yang ada diatasnya. Tulang adalah jaringan penyokong tubuh yang terdiri atas matriks tulang dan sel-sel yaitu osteoblas, osteosit dan osteoklas (Telser, dkk., 2007). Kerusakan tulang dapat terjadi karena beberapa faktor penyebab antara lain kerusakan tulang secara fisiologis dan trauma. Contoh kerusakan tulang secara fisiologis adalah resorbsi tulang yang diakibatkan antara lain oleh pencabutan gigi, sedangkan kerusakan tulang akibat trauma antara lain adalah fraktur tulang, osteoporosis dan osteosarkoma, yang akan menyebabkan timbulnya defek tulang (Melis dan Mulder, 2008).
4
Pada bulan pertama sesudah pencabutan gigi, resorbsi tulang alveolar akan berjalan dengan cepat, selanjutnya resorbsi berjalan lambat dan terus menerus (Zarb dkk,, 2004). Proses resorbsi tulang alveolar merupakan salah satu faktor yang dapat mengganggu retensi dan stabilisasi gigi tiruan yang dipakai. Hal ini akan mempengaruhi kesehatan gigi dan mulut, mengganggu oklusi dan mastikasi, serta mempengaruhi estetik bagi pemakai gigi tiruan (Zarb dkk., 2004). Untuk mendapatkan retensi dan stabilisasi serta dukungan jaringan penyangga
pada
pemasangan gigi tiruan sebagian maupun dukungan gigi tiruan cekat dan implan, antara lain diberi graf sesudah pencabutan gigi, sehingga didapat pertumbuhan tulang baru ( Zoldoz dan Kent, 1999, Ishikawa dkk., 2003). Berbagai upaya dilakukan guna mencari bahan jaringan penutup atau pengganti jaringan tulang yang rusak dengan tujuan untuk memperbaiki kerusakan tulang dan penambahan volume tulang alveolar sesudah pencabutan gigi. Rehabilitasi untuk substitusi tulang adalah dengan menggunakan graf. Fungsi graf untuk menutup kekosongan tulang pada defek sesudah pencabutan atau operasi rahang sehingga tersedia tulang yang memungkinkan untuk dipasang gigi tiruan dan implan (Ishikawa dkk., 2003). Biokeramik merupakan aplikasi keramik untuk kepentingan medis yang mempunyai kemampuan regenerasi tulang. Biokeramik muncul untuk mengatasi permasalahan terjadinya infeksi dan reaksi imunologis yang tidak diharapkan yang merupakan kelemahan alograf dan xenograf (Ishikawa 2003).
5
Keramik berupa material sintetis yang dibuat dari unsur kalsium (Ca) dan fosfat (P) sudah dipergunakan secara luas di bidang Kedokteran Gigi dan ortopedi selama 30 tahun terakhir.
Hidroksiapatit Ca10 (PO)4 6(OH)2 merupakan jenis
keramik yang banyak dipergunakan sebagai bahan substitusi tulang karena biokompatibilitasnya yang baik (Boohner, 2000). Hidroksiapatit berupa komponen kalsium fosfat yang berbentuk padat dan sebagai biomaterial dengan biokompatibilitas yang baik, serta sifat mekanis dan kimiawinya yang menyerupai tulang dan email gigi (Booth dkk., 2007). Hidroksiapatit mampu berintegrasi dengan tulang karena morfologi hidroksiapatit yang porus (Nicholson, 2002). Hidroksiapatit mempunyai respon yang baik terhadap jaringan, mampu berintegrasi dan melekat pada tulang Hidroksiapatit
merangsang
terbentuknya
tulang
baru
secara langsung. melalui
mekanisme
osteokonduksi (Kon, dkk., 2003). Pemberian hidroksiapatit yang dilakukan setelah pencabutan gigi pada hewan coba, secara histologis menunjukkan perlekatan hidroksiapatit dengan matriks tulang yang baru (Gonda dkk., 2009). Kelemahan hidroksiapatit adalah mempunyai densitas tinggi sehingga mempunyai sifat keras tetapi mudah patah (Friedman dkk., 2008). Permukaan hidroksiapatit yang berpori membuat hidroksiapatit mempunyai sifat mekanik yang lemah dan rapuh (Miao dkk.,
2007).
Menurut Muhamed dan Mostafa (2007)
hidroksiapatit mempunyai sifat yang keras tetapi rapuh, mempunyai ketahanan patah
6
yang rendah. Menurut Booth dkk., (2007) hidroksiapatit tidak mempunyai elastisitas yang baik karena kekuatan tarik yang lemah. Indonesia mempunyai potensi alam yang besar berupa mineral alam yaitu gipsum. Bahan tersebut mempuyai fungsi cukup penting di sektor industri bidang Kedokteran dan Kedokteran Gigi. Potensi gipsum di Indonesia cukup besar yaitu di Kecamatan Kokap Kulon Progo di wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta. Serbuk hidroksiapatit telah disintesis dari gipsum dengan menggunakan metode microwave hydrothermal (Katsuki dkk, 1999). Bahan hidroksiapatit dapat merupakan bahan sintetis substitusi tulang yang dapat dibentuk padat atau serbuk (Nicholson, 2012). Menurut Sedyono dan Tontowi (2008), penggunaan gipsum (kalsium sulfat dihidrat) Kulon Progo Yogyakarta yang direaksikan dengan diamonium hidrogen fosfat dengan metode hidrotermal dapat menghasilkan biokeramik hidroksiapatit lokal yang mirip dengan produk impor. Hal ini ditandai dengan hasil karakterisasi FTIR (Fourier Transform-Infra Red Spectroscopy) dengan hasil perbandingan Ca dan P sebesar 1,79 yang sesuai dengan penelitian Specialia bahwa bahan ini hidroksiapatit karena mempunyai unsur kalsium dan fosfat dengan perbandingan rasio molar Ca dan P antara 1,2 -2.
Analisis kandungan unsur unsur hidroksiapatit Kulon Progo
memakai metode EDX ( Energy Dispersive X ray) didapat perbandingan molar Ca dan P sebesar 1,79 (Pujianto, 2005). Upaya memperbaiki kelemahan hidroksiapatit diperlukan penambahan bahan antara lain kolagen sebagai graf. Kolagen banyak digunakan di bidang Farmasi dan
7
aplikasi medik karena mempunyai kemampuan biodegrabilitas dan biokompatibilitas yang baik (Young dkk., 2005). Menurut Jungqueira dkk. (2005) kolagen adalah protein yang banyak diketemukan dalam tubuh manusia dan mencapai 30% berat kering tubuh. Kolagen terdiri dari asam amino glisin 33,3%, prulin 12%, hidroksi prolin 1%, dan sisanya asam amino lainnya. Kolagen tipe 1 paling banyak diketemukan di tubuh manusia sebagai serat kolagen yang mendukung tulang, dentin dan tendon dermis. Kolagen tipe 2 banyak diketemukan pada kartilago hialin dan kartilago elastis yang berbentuk fibrous. Kolagen merupakan polimer alami banyak digunakan sebagai bahan substitusi tulang pada tissue engineering dan repair. Kolagen mudah
diresorbsi oleh tubuh, dan
mempunyai kemampuan yang baik untuk melekat pada sel, sedangkan kelemahan kolagen yaitu mempunyai sifat mekanik yang rendah (Cliché dkk., 2003). Penduduk Indonesia banyak mengkonsumsi daging ayam untuk makanan sehari-harinya. Salah satu limbah yang dihasilkan dari rumah ayam potong adalah cakar ayam yang merupakan bagian tubuh ayam yang tidak diminati. Komponen cakar ayam terdiri atas kulit, tulang, otot dan kolagen yang dapat diolah menjadi produk dengan nilai tambah. Kandungan protein pada kulit kaki ayam terutama protein kolagen yang tinggi (Brown dkk., 2000). Miller dkk. (2000) mengekstraksi kolagen dengan melakukan pemisahan kolagen dari kulit cakar ayam potong menggunakan kloroform dan methanol 1 : 1. Menurut Miwada dan Simpen (2003) hasil ekstraksi kulit cakar ayam potong (Gallus domestica) menunjukkan ekstrak
8
kulit cakar ayam potong yang berumur 5 minggu mengandung 74% protein kolagen. Menurut Cliché dkk. (2003) cakar ayam potong (Gallus domestica) mengandung fosfat, kalsium dan kolagen. Kolagen cakar ayam diekstraksi dari kulit cakar ayam potong pada suhu 60oC, mengandung kolagen tipe 1 sebesar 38,9%. Karakterisasi kolagen cakar ayam dengan Electrophoretic Migration Pattern menghasilkan produk kolagen mirip dengan produk kolagen komersial. Kandungan kolagen cakar ayam sebesar 74% kolagen, lebih tinggi daripada kolagen komersial yang mengandung 60% kolagen. Kolagen cakar ayam mengadung prolin dan glisin yang berperan pada pertumbuhan matriks tulang, sedang kolagen komersial mengandung prolin dan lisin. Matriks organik tulang terdiri serat-serat kolagen dan sisanya berupa ground substances berbagai macam protein non kolagen, glikosaminoglikan termasuk kondroitin sulfat, keratin sulfat dan glikoprotein, untuk mengikat kalsium (Van Galen, 2008).
De’Aquino dkk. (2009) meneliti pemberian graft dental pulp
stem/progenitor cell dan collagen sponge biocomplexes pada defek tulang mandibula dengan hasil kemampuan regenerasi tulang pada defek mandibula meningkat. Matsuura dkk, (2009) menguji kemampuan pembentukan tulang dengan carbonate apatite dan collagen scaffolds
menghasilkan aktifitas pembentukan tulang yang
tinggi. Menurut Geneser, (1994), kekerasan tulang disebabkan adanya garam-garam anorganik di dalamnya, dan kekenyalan tulang disebabkan oleh kolagen, sehingga secara bersama keduanya dapat membentuk matriks tulang yang keras dan tidak mudah patah.
9
Penelitian menggunakan campuran recombinant bone morphogenetic protein dengan collagen gell menghasilkan peningkatan regenerasi tulang dan densitas tulang. Pengukuran regenerasi tulang dan densitas tulang menggunakan teknik radiografi digital (Cochran dkk, 1997, Whaites, 2007). Menurut Junquiera dan Carniero (2004), remodelling atau pembentukan tulang baru berlangsung pada tahap awal terjadi pembentukan osteoid melalui aktivitas osteoblas mensintesa kolagen. Osteoblas memerlukan asam amino untuk mensintesa kolagen sebagai bahan dasar tulang. Pada proses pengerasan tulang baru, dibutuhkan garam kalsium untuk bahan kalsifikasi. Bahan asam amino didapat dari proses biodegradasi serat kolagen. Hidroksiapatit mempunyai kalsium untuk proses kalsifikasi dan bersifat bioaktif (Bohner, 2000). Ekstrak kulit cakar ayam potong mengandung 74% protein kolagen ( Miweda dan Simpen, 2003). Kolagen cakar ayam mengadung asam amino glisin dan prulin untuk mensintesa serat kolagen, yang berperan pada pertumbuhan matriks tulang (Cliché dkk., 2003).
B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan tersebut maka timbul permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh aplikasi hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap remodelling tulang dengan parameter osteoblas dan osteoklas?
10
2. Bagaimana pengaruh aplikasi hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap densitas tulang? 3. Bagaimana toksisitas hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap kultur sel fibroblas? 4. Bagaimana toksisitas sistemik hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap sel hati dan sel ginjal?
C. Keaslian Penelitian Dari penelusuran referensi maka penelitian sebelumnya yang telah dilakukan dengan menggunakan kolagen adalah: 1. Friedman dkk. (2002) meneliti Deproteinized Bovine Bone Mineral (DBBM) dan membran kolagen secara histologi dengan hasil meningkatkan regenerasi tulang. 2. Iasella dkk. (2003) telah menggunakan Tetracycline-hidrate Freeze Dried Bone dan membran kolagen secara histologi dengan hasil meningkatkan regenerasi tulang. 3. Kimm dkk. (2005) meneliti stimulasi osteoblas pada penggunaan nanokomposit gelatin hidroksiapatit dengan hasil pertumbuhan osteoblas yang tinggi untuk regenerasi tulang 4. Pujianto dkk. (2006) memeriksa sitotoksisitas hidroksiapatit yang disintesa dari gipsum KulonProgo memiliki efek sitotoksisitas yang lebih rendah dibandingkan hidroksiapatit komersial (HA-2000) pada kultur sel fibroblas ginggiva.
11
5. Steiner dkk. (2008) menggunakan non ceramic calcium phosphate dan biocement bone graft untuk penyembuhan soket gigi dengan hasil meningkatkan regenerasi tulang pada soket gigi. 6. de’Aquino dkk. (2009) meneliti pemberian graft dental pulp stem / progenitor cell dan collagen sponge biocomplexes pada defek tulang mandibula dengan hasil kemampuan regenerasi tulang pada defek mandibula meningkat. 7. Matsuura dkk, (2009) menguji kemampuan pembentukan tulang dengan carbonate apatite dan collagen scaffolds menghasilkan aktivitas pembentukan tulang yang tinggi. 8. Schneider dkk. (2010) meneliti remodelling tulang menggunakan collagen scaffolds menghasilkan aktivitas pembentukan tulang yang baik. 9. Kikuchi (2013) meneliti hidroksiapatit kolagen sebagai coating implan titanium dengan hasil osteokonduksi yang lebih tinggi dibanding hidroksiapatit sebagai coating implant titanium. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah bahwa pada penelitian ini digunakan kolagen yang dibuat dari ekstrak kulit cakar ayam potong yang mengandung kolagen yang tinggi sebesar 74%, dan hidroksiapatit lokal yang disintesis dari gipsum Kulon Progo.
Penelitian dilakukan terhadap aktivitas
fibroblas, osteoblas dan osteoklas pada remodelling tulang, toksisitas dan densitas tulang. Penelitian tentang pengaruh hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap remodelling dan densitas tulang serta efek toksisitas akut dan sistemik, sebagai bahan
12
substitusi tulang untuk perawatan praprostodonsia berupa pemberian bahan hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam pada
defek luka sepengetahuan penulis
belum pernah dilakukan.
D. Tujuan Penelitian Tujuan Umum: Untuk mengetahui pengaruh aplikasi hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam sebagai bahan substitusi tulang terhadap remodelling tulang dan densitas tulang serta toksisitas akut dan sistemik. Tujuan khusus: 1. Mengkaji pengaruh hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap remodelling tulang. 2. Mengkaji pengaruh hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap densitas tulang. 3. Mengkaji toksisitas akut hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap kultur sel fibroblas. 4. Mengkaji toksisitas sistemik hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam terhadap sel hati dan sel ginjal.
13
E. Manfaat penelitian 1. Teoritis: a. Mendapat informasi tentang mekanisme remodelling dan densitas tulang setelah penambahan hidroksiapatit lokal-kolagen cakar ayam dibandingkan dengan hidroksiapatit lokal-kolagen. b. Mendapat informasi tentang keamanan hidroksiapatit lokal-kolagen cakar dibandingkan dengan hidroksiapatit lokal-kolagen terhadap toksisitas akut pada kultur sel fibroblas dan toksisitas sistemik pada sel hati dan sel ginjal. 2.Praktis: a. Mendapatkan bahan alternatif substitusi tulang yang bersifat biokompatibel sehingga menjadi solusi untuk mencegah resorbsi tulang sesudah pencabutan gigi dan memperbaiki kerusakan tulang sehingga tersedia tulang yang memungkinkan untuk segera dipasang gigi tiruan dan implant. b. Pada perawatan praprostodonsia berupa pemberian bahan hidroksiapatit lokalkolagen cakar ayam pada luka bekas cabutan gigi pada pemasangan gigi tiruan immediate sehingga akan terjadi pembentukan tulang dengan cepat yang akan mengikuti kontur gigi tiruan immediate yang ada diatasnya.
