KONSENTRASI KOLAGEN TIPE 2 DAN AGGRECAN PADA DRIED BOVINE CARTILAGE POWDER SEBAGAI SCAFFOLD MESENCHYMAL STEM CELL Dadang R. Sasetyo *, Dwikora N. Utomo ** *) Resident of orthopaedic and traumatology, Medical Faculty Airlangga University, dr Soetomo General Hospital Surabaya. **) Staff and Senior Consultant of Orthopaedic and traumatology, Medical Faculty Airlangga University, dr Soetomo General HospitalSurabaya.
ABSTRACT Objective: To evaluate the freeze dried bovine cartilage powder (FDBC powder) as a formula mesenchymal stem cell scaffold containing collagen type 2 and aggrecan. Methods: Fresh bovine cartilage was harvested from adult, male ongole cattle. They were divided into fresh bovine cartilage group and freeze dried bovine cartilage powder groups who have been through freezing, drying and grinding process which produces three different diameter <150,150-300 and >300 µm. All processing was performed at Biomaterial installation and tissue bank of dr. Soetomo Hospital. After sonication procedure each specimen was tested by Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) protocols kit to evaluate collagen type 2 and aggrecan concentration. Statistical analyses were performed using one-way analysis of variance (ANOVA), and to analyze collagen type 2 and aggrecan concentration comparison we performed non parametric Kruskall Wallis test. Subsequent post-hoc comparisons were performed to detect significant differences (p<0.05). Results: Levels of collagen type 2 on FDBC powder increased concentration (100,2%) compared with fresh bovine cartilage, the result was statistically significant (p<0.05) for group FDBC with diameter <150µm and 150-300µm. Levels of aggrecan on FDBC powder decreased concentration compared with fresh bovine cartilage, the result was statistically significant (p<0.05) for all group FDBC, despite the decline of less than 1%. Conclusion: Freeze dried bovine cartilage powder as a formula scaffold mesenchymal stem cells obtained containing extracellular matrix components, as evidenced by the obtainment component of type 2 collagen and aggrecan in it. Keywords: Freeze dried bovine cartilage powder, type 2 collagen, aggrecan, scaffold mesenchymal stem cells.
1
PENDAHULUAN Pesatnya kemajuan ilmu pengetahuan dan taknologi di bidang kedokteran membawa sekian banyak dampak positif di masyarakat, salah satu bukti nyata diantaranya adalah meningkatnya usia harapan hidup. Dalam satu dekade terakhir tercatat peningkatan usia harapan hidup masyarakat Indonesia dari usia 68 tahun menjadi 71 tahun, selain itu apabila lebih detail kita perhatikan ternyata rata – rata usia harapan hidup pada wanita lebih tinggi (74 tahun) dibandingkan pada laki-laki laki (68 tahun). Hal ini merupakan salah satu faktor yang menyebabkan pergeseran pola penyakit di masyarakat berupa tingginya insiden penyakit degeneratif di masyarakat, terutama pada wanita yang secara umum memang memiliki usia harapan hidup lebih tinggi dari laki – laki.1 Dalam sebuah studi epidemologi di Australia ditemukan bahwa penyakit arthritis diderita tidak kurang dari 15% dari total populasi penduduknya, dengan komposisi 60% penderitanya adalah wanita. Sebagaimana kita ketahui bahwa osteoarthritis merupakan penyebab paling sering terjadinya kerusakan pada sendi, tidak kurang 2 juta penduduk Amerika Serikat menderita penyakit ini, atau 1 dari 13 orang di Amerika Serikat menderita penyakit sendi akibat osteoarthritis ini, dimana prevalensinya meningkat sampai 80% pada penduduk dengan usia memasuki dekade ke-7.2 Modalitas terapi pada defek tulang rawan sendi telah banyak berkembang, pola penanganan telah mengalami pergeseran dari terapi paliatif menuju terapi definitif untuk mencapai target regenerasi defek tulang rawan yang lebih optimal. Tarapi konservatif yang dilakukan
berupa debridement dan lavage bertujuan menghilangkan rasa nyeri dengan cara membuang sumber gangguan mekanik akibat kerusakan tulang rawan, modalitas terapi konservatif ini belum bisa menyelesaikan permasalahan defek tulang rawan yang timbul setelahnya. Modalitas terapi yang saat ini berkembang di bidang rekayasa jaringan (tissue engineering) berorientasi pada upaya regenerasi pada defek tulang rawan sendi, modalitas terapi yang bisa dibagi menjadi 3 kelompok besar. Yang pertama terapi yang berbasis pada upaya meningkatkan kemampuan intrinsik untuk terjadinya regenerasi, antara lain dengan cara melakukan tindakan microfracture, drilling, dan aberasion arthroplasty. Modalitas terapi berikutnya berbasis pada transplantasi jaringan dengan cara osteochondral autograft dan mosaicoplasty, yang terakhir bisa dengan cara rekayasa jaringan menggunakan implantasi sel kondrosit pada defek tulang rawan sendi.3 Ada beberapa faktor penting yang harus dipenuhi untuk menghasilkan tingkat regenerasi yang optimal dari proses rekayasa jaringan yang dilakukan, yang pertama adalah sel yang memiliki kapasitas proliferasi yang baik sekaligus mampu menghasilkan matriks tulang rawan sendi, faktor berikutnya adalah adanya biodegradable material atau scaffold, dan yang terakhir adalah terjadinya proses signaling biokimia dan informasi genetik yang mengawal terjadinya diferensiasi tulang rawan sendi.4 European Society of Biomaterials Conference yang berlangsung pada tahun 1987 mendefinisikan biomaterial sebagai “non-viable material’ yang yang dimaksudkan untuk berhadapan dengan sistim biologis dengan tujuan evaluasi, pengobatan, menambah atau mengganti 2
jaringan, organ atau fungsi dari tubuh. Seiring dengan kemajuan di bidang rekayasa jaringan saat ini telah banyak dijumpai biomaterial yang terbuat dari bahan dasar sintetis maupun biologis. Pengembangan tehnologi biomaterial ini didasarkan pada kebutuhan pengembangan rekayasa jaringan untuk membuat scaffold yang sesuai untuk mendukung terjadinya diferensiasi stem cell yang diharapkan.5 Rekayasa jaringan berbasis stem cell saat ini menjadi alternatif terapi pada kondisi patologis berupa defek pada tulang rawan sendi baik disebabkan oleh trauma maupun penyakit degenertif, diharapkan dengan pendekatan ini akan terjadi regenerasi yang optimal pada tulang rawan sendi. Mesenchymal stem cell merupakan sel induk yang bersifat multipotensial, apabila berada dalaam scaffold yang mendukung disertai dengan signaling biokimia akan menghasilkan diferensiasi stem sel yang baik untuk mengganti jaringan tulang rawan yang rusak dengan suatu jaringan hyaline-like cartilage.4 Scaffold yang memiliki sifat biodegradable dan biocompatible disertai dengan rancang bangun arsitektur yang optimal akan mendorong untuk terjadinya perlekatan stem cell, pertumbuhan dan proliferasinya. Kecepatan degradasi yang tepat akan menyebabkan scaffold bisa
digantikan oleh jaringan tulang rawan yang baru terbentuk.5 Dalam penelitian ini kami berusaha mencari bahan baru untuk menjawab kebutuhan scaffold yang bisa digunakan dalam tissue engineering pada articular cartilage defect. Bahan dasar scaffold tersebut adalah yang relatif mudah diperoleh dan memungkinkan untuk diproduksi secara lokal sehingga bisa secara luas dipergunakan, sarta terjangkau untuk masyarakat Indonesia, tetapi dengan hasil yang optimal. Biomaterial yang berasal dari bahan biologis memiliki biokompatibilitas yang lebih tinggi dan mempunyai potensi lebih besar untuk terjadinya adhesi dengan jaringan tubuh manusia dibandingkan dengan biomaterial sintetis. Diharapkan dari penelitian ini bisa memberikan solusi penyediaan scaffold untuk rekayasa jaringan berbasis stem cell dalam pengobatan defek tulanng rawan sendi.6 METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan penelitian eksperimental murni yang dilakukan pada unit penelitian menggunakan rancangan penelitian Pre and Post test control group design,36seperti bagan berikut:
3
Unit eksperimen
Sonication
Fresh Bovine Cartilage
Sonication Freeze Dried Bovine Powder (FDBC) < 150 µm
Freezing Drying Grinding
Freeze Dried Bovine Powder (FDBC) 150-300 µm
Sonication
E L I S A Kolagen Tipe 2
Sonication Freeze Dried Bovine Powder (FDBC) > 300 µm
Aggrecan
Gambar 4.1. Rancangan Penelitian
Unit penelitian pada penelitian ini adalah tulang rawan sendi lutut hewan coba sapi jenis ongole berumur minimal 24 bulan.37 Pemilihan sampel penelitian berdasarkan kriteria inklusi dan eksklusi. Dari sejumlah sampel hewan coba sapi yang ditetapkan diambil tulang rawan sendi lututnya dan dijadikan unit sample penelitian. Dilakukan pengukuran variabel pada hewan coba sebelum dan setelah diberikan perlakuan, setelah dilakukan penggilingan, tulang rawan segar sendi lutut sapi ini dilakukan proses sonication kemudian dilakukan pengukuran kadar kolagen tipe 2 dan aggrecanmenggunakan metode ELISA. Selanjutnya pada unit
sampel tersebut dilakukan proses freezing, drying dan grinding menghasilkan tiga kelompok diameter powder ( < 150 µm, 150-300 µm, dan > 300 µm) lalu diukur kembali kadar kolagen tipe 2 dan aggrecan menggunakan metode ELISA. Dilakukan pengambilan sampel dari tulang rawan sendi lutut sapi tanpa mengikut sertakan bagian tulang subchondralnya. Sebagian dari sampel tulang rawan segar ini dilakukan proses grinding dan sonication kemudian dilanjutkan dengan sentrifugasi sehingga supernatannya bisa dievaluasi kadar kolagen tipe 2 dan aggrecan menggunakan metode ELISAyang spesifik untuk type 2 4
bovine collagen dan bovine aggrecan. Setelah melalui proses pencucian dan inkubasi dilakukan perhitungan jumlah kandungan kolagen type 2 dan aggrecan menggunakan ELISA reader. Pada sebagian lain dari sampel yang sama dilakukan prosedur freeze drying,yang dibagi menjadi tiga tahap yaitu pembekuan dari jaringan (freezing)sampai mecapai suhu -80 derajat celcius, dilanjutkan pengeringan primer dengan cara sublimasi terhadap jaringan yang membeku (primary drying), dan akhirnya pengeringan sekunder untuk membuang sisa-sisa air yang terkandung dengan tehnik pemanasan (secondary drying) seluruh tahapan ini selesai dalam waktu 2 x 24 jam. Hasil akhir dari proses ini adalah produk yang memiliki kandungan airkurang dari 5% dari berat kering. Dilanjutkan dengan grinding menghasilkan tiga kelompok diameter powder antara lain dengan dimeter ukuran < 150 µm, 150-300 µm, dan >300 µm.
Kemudian dilakukan evaluasi kadar kolagen tipe 2 dan aggrecan menggunakan metode ELISA yang spesifik untuk kolagen type 2 bovine dan aggrecan bovine. Setelah melalui proses pencucian dan inkubasi dilakukan perhitungan jumlah kandungan kolagen type 2 dan aggrecan dengan ELISA reader. HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar kolagen tipe 2 Kolagen tipe 2 merupakan komponen kolagen paling dominan dalam struktur tulang rawan sendi, komposisinya mencapai 90% dibandingkan komponen kolagen yang lain (kolagen tipe V, VI, IX, X, XI) dengan fungsi utamanya mempertahankan tensile strength struktur tulang rawan sendi. Dari sinilah dasar dari pemilihan komponen kolagen tipe 2 sebagai bahan yang kami uji, dimana kolagen tipe 2 merupakan komponen yang bisa mewakili keberadaan matriks ekstraseluler dari tulang rawan sendi.4,9
Kolagen Tipe 2 FDBC > 300 µm FDBC 150-300 µm Kolagen Tipe 2
FDBC < 150 µm Fresh Cartilgae 164,6 164,7 164,8 164,9
165
165,1
Grafik 1. Uji deskriptif kadar kolagen tipe 2 pada fresh cartilage, FDBC <150 μm, 150-300 μm, dan > 300 μm tampak ada peningkatan meskipun kurang dari 1%.
5
Pada grafik 1 kita melihat terjadi peningkatan kadar kolagen tipe 2 pada sediaan freeze dried bovine cartilage powder dibandingkan fresh bovine powder, hal ini bisa disebabkan oleh hilangnya komponen air pada proses freeze drying. Air adalah komponen terbesar dalam tulang rawan sendi normal, antara 65% sampai 80% dari berat basah jaringan, Kurang lebih 30% dari air ini terdapat pada ruang intraseluler dan sisanya terdapat di matriks ekstraseluler. Pada tabel 8 kita melihat bahwa peningkatan kadar kolagen tipe 2 terjadi merata pada semua sampel pada kelompok diameter powder <150 μm dan 150-300 μm, dan tidak signifikan pada sediaan > 300 μm, hal ini bisa dijelaskan dengan hukum geometri dimana semakin kecil diameter partikel maka permukaannya akan semakin luas sehingga tingginya
ekspresi kolagen tipe 2 terjadi pada diameter powder yang lebih kecil.41,42 Kadar Aggrecan Aggrecan merupakan komponen mayor kedua setelah kolagen tipe 2 pada matriks ekstraseluler tulang rawan sendi. Komposisi tulang rawan sendi bisa diibaratkan sebagai “air tent construct” dimana penyangga utama agar tenda tersebut tetap bisa kokoh adalah proteoglycan, proteoglycan adalah bagian dari komponen matriks ekstraseluler yang paling bertanggungjawab sebagai kerangka yang menahan gaya shear dan stress pada permukaan tulang rawan sendi. Aggrecan menempati posisi paling dominan dari komponen proteoglycan, 80-90% dari total komponen proteoglycan adalah 43,44 aggrecan.
Aggrecan
FDBC > 300 µm FDBC 150-300 µm
Aggrecan
FDBC < 150 µm Fresh Cartilgae 0,955
0,96
0,965
0,97
0,975
Grafik 2. Uji deskriptif kadaraggrecan pada fresh cartilage, FDBC <150 μm, 150-300 μm, dan> 300 μm tampak ada penurunan pada semua sampel meskipun kurang dari 1%.
Pada grafik 2 tampak penurunan kadar aggrecan pada sediaan freeze dried bovine cartilage powder dibandingkan
fresh bovine powder. Apabila kita bandingkan dengan kadar kolagen tipe 2 yang mengalami peningkatan, sebaliknya 6
kadar aggrecan mengalami penurunan. Hal ini sangat berhubungan dengan anatomi dari aggrecan itu sendiri sehingga lebih sulit untuk dipecah melalui proses sonication.Sebagaimana peran utamanya menjadi kerangka utama tulang rawan sendi aggrecan memiliki rantai core protein paling panjang dengan +150 ikatan rantai chondroitin sulfate dan keratan sulfate di dalamnya. Membuktikan bahwa aggrecan merupakan macromolecule penyusun matriks ekstraseluler tulang rawan yang memiliki muatan negatif, maka aggrecan memiliki potensi untuk melakukan “self-adhesion” bila berada pada lingkungan yang bermuatan positif selain itu ikatan hydrogen pada chondroitin sulfate dan glikosaminoglycan juga meningkatkan potensi terjadinya “self-adhesion”pada aggrecan yang akan memperkuat strukturnya.44 Dengan tingginya angka kejadian kerusakan sendi yang disebabkan oleh penyakit degeneratif maupun trauma saat ini, pendekatan terapi berbasis tehnologi rekayasa jaringan menjadi kebutuhan yang mendesak. Scaffold merupakan kerangka yang berperan sebagai microenvironment terhadap stem cell yang akan melakukan adhesi, proliferasi, dan diferensiasi, yang pada akhirnya menghasilkan jaringan yang kita harapkan. Selain memenuhi kriteria standar scaffold seperti biocompatible, biodegradable, mendukung perlekatan sel dan persyaratan dasar lainnya, scaffold yang seharusnyakita pilih berasal dari bahan yang menyerupai struktur matriks ekstraseluler dari tulang rawan sendi sehingga peran scaffold sebagai microenvironment bisa kita dapatkan.11 Salah satu kendala yang dihadapi adalah ketersediaan scaffold yang merupakan komponen tidak tergantikan dalam cell based therapy. Masalah yang
kita hadapi meliputi ketersediaan bahan dasar untuk membuat scaffold sekaligus peralatan dan tehnologi untuk mengolah bahan dasar tersebut menjadi scaffold yang siap pakai. Adapun dua hal tersebut seandainya bisa terpenuhi kendala berikutnya adalah biaya produksi yang cukup tinggi menyebabkan bahan tersebut tidak bisa terjangkau oleh masyarakat luas. Bovine merupakan merupakan hewan ternak yang cukup mudah didapatkan di Negara Indonesia, tingginya kapasitas konsumsi daging sapi di masyarakat kita dipenuhi dengan kurang lebih 3 juta ekor sapi per tahun (Yati).45Bovine articular cartilage, selain mudah didapatkan juga memiliki komponen morphogenic factor yang dikenal dengan CDMP (cartilage derived morphogenic proteins). Dengan demikian selain memenuhi fungsi dasar scaffold sebagai kerangka attachment dari mesenchymal stem cell, kita juga akan mendapatkan keuntungan material lain dari kandungan komponen matriks ekstraseluler tulang rawan sendi yang berasal dari Bovine articular cartilage ini berupa kolagen tipe 2, aggrecan serta komponen matriks ekstraseluler lain di dalamnya.46,47 Matriks ekstraseluler secara mendasar memiliki peran penting dalam regenerasi sel dan jaringan, termasuk dalam aplikasi tissue engineering perannya sangat dibutuhkan. Secara umum persyaratan yang dibutuhkan dalam tissue engineering meliputi tiga hal antara lain adalah sel, scaffold dan signaling process dimana semua komponen itu disusun sedimikian rupa sehingga menyerupai regenarasi natural yang terjadi pada sel, jaringan dan organ. Dalam perkembangannya scaffold menjadi salah satu komponen penting yang berperan 7
sebagai microenvironment yang dirancang sedemikian rupa sehingga memberikan mileu yang optimal kepada stem cell untuk melakukan proliferasi dan diferensiasi, sehubungan dengan itu maka scaffold harus diupayakan untuk memiliki komposisi seperti matriks ekstraseluler untuk mendukung terjadinya regenerasi sel dan jaringan.48 Schulz et.al. menyatakan bahwa scaffold merupakan kerangka awal yang bersifat temporer sebagai media perlekatan dari stem cell, seiring berjalannya proses proliferasi dan diferensiasi stem sell akan mensintesa matriks baru. Dalam proses ini scaffold bukan hanya berperan sebagai mechanical cues namun scaffold merupakan biochemical cues yang menjadi cetakan terhadap matriks baru yang akan dihasilkan oleh stem cell. Hal Ini juga merupakan salah satu dasar keunggulan dari natural scaffold dibandingkan syntethic scaffold, pada natural scaffold akan memiliki peran tambahan dalam segi biochemical cuesdibandingkan syntethic scaffold yang memiliki peran dominan dalam konstruksi mekaniknya saja.34,49 Penggunaan scaffold yang berasal dari bovine articular cartilage pada penelitian ini ditujuakan selain untuk memberikan kerangka mekanik juga menjadi microenvironment bagi stem cell, kandungan matriks ekstraseluler bovine articular cartilage berupa kolagen tipe 2 dan aggrecan diharapkan masih memiliki kadar yang cukup tinggi sehingga fungsi sebagai biochemical cues masih cukup optimal. Reddi et.al. dalam studinya menggunakan metode reverse transcription–polymerase chain reaction menemukan komponen Cartilage Derived Morphogenic Protein (CDMP) atau biasa disebut sebagai growth differentiation
factor-5 (GDF-5) dalam bovine articular cartilage. Proses developmental cascade dari cartilage morphogenesis dimulai dari migrasi sel, proliferasi sel, aggregasi dan chondrogenesis yang ditandai dengan terbentuknya kolagen tipe 2 sebagai komponen terbesar matriks ekstraseluler, merupakan proses biokimiawi dimana CDMP memiliki peran utama di dalamnya. Dalam proses chondrogenesis CDMP berikatan dengan reseptor BMP (BMPR1A dan MBPR-1B) pada membran sel yang difasilitasi oleh threonine kinase, selanjutnya proses berjalan melalui Smad pathway. Hal inilah yang menjadi dasar kami memilih bovine cartilage powder sebagai alternatif bahan dasar scaffold untuk tissue engineering pada regenerasi tulang rawan sendi, selain memiliki peran primer sebagai scaffold dalam trias tissue engineering penggunaan bovine cartilage powder memberikan kontribusi penting dalam signaling chondrogenesis.47,50 Komponen scaffold yang berbentuk tiga dimensi akan memberikan lingkungan yang baik terhadap perlekatan, proliferasi dan diferensiasi stem sel. Dalam penelitian ini digunakan tiga macam ukuran diameter freeze dried bovine cartilage powder, ukuran dari powder ini juga ikut menentukan perannya sebagai scaffold dimana selain berperan sebagai media perlekatan sel, scaffold harus mampu melakukan retensi terhadap matrix molecules baru yang dihasilkan oleh sel tersebut. Semakin kecil diameter pori atau komponen penyusun scaffold yang dipakai akan memberikan kapasitas retensi yang lebih baik terhadap matriks ekstraseluler baru yang dihasilkan oleh sel. Dengan demikian proses regenerasi akan lebih cepat tercapai, dalam hal ini pengunaan freeze dried bovine cartilage powder juga memberikan keuntungan dimana bahan 8
scaffold yang digunakan merupakan bahan alami yang mengandung komponen matriks ekstraseluler akan memberikan lingkungan yang kondusif di awal proses implantasi dan diferensiasi sampai pada akhirnya sel memproduksi matriks yang baru.31,51 Ukuran scaffold merupakan variable yang cukup penting, apabila ukuran pori yang terbentuk terlalu kecil akan menyebabkan terganggunya migrasi sel, terhambatnya proses difusi nutrisi dan pembuangan bahan metabolism dari sel. Demikian pula sebaliknya apabila ukurannya terlalu besar akan mengurangi luas permukaan yang tersedia untuk perlekatan stem cell pada scaffold. Murphy et.al. mengatakan bahwa diameter pori scaffold optimal yang berkisar antara 85m–325m akan memfasilitasi terjadinya attachment pada fase awal sekaligus memungkinkan untuk terjadinya difusi nutrisi dan pembuangan hasil metabolism sel. Zang et.al. menyatakan bahwa rentang diameter scaffold yang berkisar antara 100m–300m akan memberikan lingkungan yang optimal untuk terjadinya proliferasi sel dengan tetap memiliki peran untuk melakukan retensi terhadap matriks ekstraseluler yang diproduksi oleh sel. Scott et.al. menyebutkan faktor lain yang tidak kalah penting adalah bagaimana scaffold yang dibuat bias memadukan fungsi sebagai kerangka mekanik yang cukup kokoh namun tetap bisa memberikan ruang untuk terjadinya transportasi elemen biologis bisa berjalan dengan baik di 7,13,34,52 dalamnya. Dalam studi yang lain Shelly et. al. meneliti tentang kemampuan migrasi sel di dalam konstruksi scaffold, dimana semakin tinggi mobilitas sel akan mempercepat
terjadinya integrasi jaringan baru diantara scaffold. Sehinggan konstruksi scaffold yang terlalu “stiff” kurang menguntungkan karena akan membatasi kecepatan migrasi sel untuk membentuk jaringan yang baru. Rancang bangun scaffold hendaknya cukup memberikan ruang sehingga chondrocyte yang memiliki ukuran 9m–10m bisa bergerak secara bebas, termasuk juga harus tersedia ruang yang cukup untuk deposisi matriks baru yang dihasilkan oleh chondrocyte tersebut, apabila semua persyaratan tersebut dipenuhi maka integrasi jaringan yang baru bisa dicapai lebih cepat.26,5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Freeze dried bovine cartilage powder sebagai formula scaffold mesenchymal stem cell didapatkan mengandung komponen matriks ekstraseluler, yang dibuktikan dengan didapatkannya komponen kolagen tipe 2 dan aggrecan didalamnya. Kadar kolagen tipe 2 pada freeze dried bovine cartilage powdermengalami peningkatan dibandingkan dengan fresh bovine cartilage. Hal ini bisa disebabkan oleh berkurangnya kadar air setelah mengalami proses freezing dan drying. Kadar aggrecan pada freeze dried bovine cartilage powdermengalami penurunan dibandingkan dengan fresh bovine cartilage. Hal ini bisa disebabkan oleh kuatnya ikatan struktur aggrecan menyebabkan lebih sulit diurai pada tahap sonication, meski secara keseluruhan penurunan yang terjadi kurang dari 1%. Saran Freeze dried bovine cartilage powdermemiliki potensi untuk digunakan sebagai formula scaffold mesenchymal 9
stem cell dalam regenerasi defek tulang rawan sendi. Masih diperlukan penelitian yang lebih lanjut untuk menguji kelayakan freeze dried bovine cartilage powder
sebagai formula scaffold mesenchymal stem celldalam regenerasi defek tulang rawan sendi.
DAFTAR PUSTAKA 1. Heriawan R; Perkembangan Indikator Utama Sosial Ekonomi Indonesia; Subdirektorat Layanan dan Promosi Statistik Badan Pusat Statistik Indonesia; ISSN: 2085.5664 ; Mei 2011, Jakarta-Indonesia 2. Deborah Symmons, Colin Mathers, Bruce Pfleger; Global burden of osteoarthritis in the year 2000; Epidemiology Unit, University of Manchester, WHO Geneva, United Kingdom, 2001 3. Asheesh Bedi, Brian T. Feeley, Riley J. Williams, Management of Articular Cartilage Defects of the Knee; Journal of Bone and Joint Surgery, Am. 2010; 92:994-1009./JBJS.I.00895 4. Claire V, Carine Bouffi, Christophe Merceron, Jan Gordeladze, Jean-Marc Brondello, Christian Jorgensen, Pierre Weiss, Jérome Guicheux, Danièle Noël; Cartilage Tissue Engineering: Towards a Biomaterial-Assisted Mesenchymal Stem Cell Therapy; Current Stem Cell Research & Therapy, , 4, 318-32; Hospital Lapeyronie, Montpellier, Bentham Science Publishers Ltd, France2009 5. M. Wessling, D. Stamatialis, K. Boller, C.A. van Blitterswijk, D.W. Grijpma; Design Strategies for Tissue Engineering Scaffolds; 2009, Bernke Papenburg, Enschede, The Netherlands 6. Myron Spector; Biomaterials-Based Tissue Engineering And Regenerative Medicine Solutions To
Musculoskeletal Problems Tissue Engineering, Boston Healthcare System, And Orthopaedic Research Laboratory, Harvard Medical School, Boston, USA, Swiss Med Wkly 2006 ;136:293–301. 7. Scott J. Hollister ; Porous scaffold design for tissue engineering Is At The Scaffold Tissue Engineering Group, Departments Of Biomedical Engineering, Surgery and Mechnical Engineering,The University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 41809, USA 8. Pietrzak W.S, Charles A. Vacanti,; Musculoskeletal Tissue Regeneration Biological Materials and Methods ; Department of Bioengineering, University of Illinois at Chicago, 2008, Humana Press, Springer Science Business Media. 9. Buckwalter J.A., Einhorn T.A., Simon S.R. Orthopaedic Basic Science, Biology and Biomechanics of the Musculoskeletal System; 2nd Edition; American Academy of Orthopaedic Surgeon, 2000 10. Meyer Ulrich, Wiesmann Hans Peter, Thomas Meyer; Bone and Cartilage Engineering; Heinrich Heine University, Dusseldorf, Germany. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2006. 11. Unsworth JM, Grant DM, Rose FRAJ, Silva MC, Cyster LA, Howdle SM, Scotchford CA and Shakesheff KM. Novel porous scaffolds for cartilage 10
and bone tissue engineering. Presented at Tissue Engineering: Prospects, Challenges and Opportunities for Exploitation meeting, Leeds (UK), February 2004. 12. Richard Tuli, Wan-Ju Li and Rocky S Tuan; Current state of cartilage tissue engineering; Cartilage Biology and Orthopaedics Branch, National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, 2003. 13. Zhang, Wei Fan, Zhao Cheng Ma ;The effects of pore architecture in silk fibroin scaffolds on the growth and differentiation of mesenchymal stem cells, Biomedical Engineering School, Wuhan University,China; 2003 14. Mauro Krampera, Giovanni Pizzolo, Giuseppe Aprili, Massimo Franchini ; Mesenchymal stem cells for bone, cartilage, tendon and skeletal muscle repair; Department of Clinical and Experimental Medicine, University of Verona, Italy, 2006 15. Caplan A., Goto T., Wakitani S., Pineda S., Haynesworth S., and Goldberg V. 1991. Cell based technologies for cartilage repair. In: Knee Joint Instability. AAOS Symposium Proceedings, Scottsdale, Arizona. 16. Redman S. N., Oldfield S. F. And Archer C. W. Current Strategies For Articular Cartilage Repair; Cardiff Institute Of Tissue Engineering And Repair, Cardiff School Of Biosciences, Museum Avenue, Cardiff, Wales, European Cells and Materials Vol. 9. 2005,P. 23-32
17. Gwendolenc Reilly A, Adam J.Engler; Intrinsic Extracellular Matrix Properties Regulate Stem Cell Differentiation; Department of Engineering Materials, The Kroto Research Institute, University of Sheffield, UK, 2009 18. Vunjak-Novakovic G. 2003. The fundamentals of tissue engineering: scaffolds and bioreactors. In: Tissue Engineering of Cartilage and Bone (Novartis Foundation Symposium). Editors: Bock G and Goode J. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 249, 34-51. 19. Wakitani S, Goto T, Pineda SJ, Young RG, Mansour JM, Caplan AI, Goldberg VM.1994. Mesenchymal cell based repair of large, fullthickness defects of articular cartilage. J Bone Joint Surg Am 76: 579-592. 20. Salter MB. 2004. Textbook of Disorders and Injuries of the Musculoskleletal System. 2nd ed. Baltimore : Waverly Press Inc.p. 6 – 25. Tissue Engeneering, Journal of Bone and Joint Surgery; 86 : 15411557 21. Miller Mark D, Jennifer A Hart; Review of Orthopaedics Fifth Edition, 2008; Department of Orthopaedic Surgery, Head Division of Sports Medicine, University of Virginia, Charlottesville, Virginia 22. Akeson WH, Amiel D, Gershuni DH. 1996. Articular Cartilage Physiology and Metabolism. In: Resnick D, ed. Diagnosis of Bone and Joint Disorders. 3rd ed. Philadelphia: Saunders WB.p.769 – 90. 23. Mankin HJ, Mow VC, Buckwalter JA. 1995. Form and Function of Articular Cartilage. In: Simon SR, ed.
11
Orthopaedic Basic Science. Ohio : AAOS.p. 1 – 55. 24. Canale S. Terry , Harold B. Boyd, James H. Beaty Campbell's Operative Orthopaedics Chapter 43,Articular Cartilage Injuries, Eleventh Edition, Mosby Elsevier, 2007 25. Scott W. Norman, Fred D. Cushner, David R. Diduch, Andrew G. Franks; Insall & Scott Surgery Of The Knee ; Insall Scott Kelly Institute For Orthopaedics And Sports Medicine, New York, 2012 By Churchill Livingstone, Elsevier Inc, Philadelphia
26. Bac V. Nguyen, Qi Guang Wang, Nicola J. Kuiper; Biomechanical properties of single chondrocytes and chondrons determined by micromanipulation and finite-element modelling, Journal of the royal society; 2010 27. Huckle J, Dootson G, Medcalf N, McTaggart S, Wright E, Carter A, Schreiber R, Kirby B, Dunkelman N, Stevenson S, Riley S, Davisson T and Ratcliffe A. Differentiated chondrocytes for cartilage tissue engineering. In: Tissue engineering of cartilage and bone (Novartis Foundation Symposium). Editors: Bock G and Goode J. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 249, 103-117 (2003). 28. Kafienah W, Jakob M, Démarteau O ,Frazer A, Barker MD, Martin I and Hollander AP. Three-dimensional tissue engineering of hyaline cartilage: comparison of adult nasal and articular chondrocytes. Tissue Engineering, 8(5), 817-526 (2002). 29. Chen FH, Song Li, Mauck RI, Li WJ, dkk (2007). Mesenchymal Stem Cells. In Principles of Tissue Engineering. 3rd Eddition. (Edited by Lanza R,
Langer R, Vacanti J). Elsevier Academic Press, London: 823-843. 30. Murphy Ciara M, Fergal J. O’Brien; Understanding the effect of mean pore size on cell activity in collagenglycosaminoglycan scaffolds Department of Anatomy ; Centre for Bioengineering; Royal College of Surgeons in Ireland 31. S.Grad, K.Gorna, Scaffolds for Cartilage Tissue Engineering: Effect of Pore Size, Journal of Biochemistry & Cell Biology, European Cells and Materials Vol. 7, 2004. 32. Shelly R. Peyton, Z. Ilke Kalcioglu, Joshua C. Cohen, Anne P. Runkle; Marrow-Derived Stem Cell Motility in 3D Synthetic Scaffold Is Governed by Geometry Along With Adhesivity and Stiffness; Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 33. Ferdiansyah, 2007. Use of FreezeDried Irradiated Bones in Orthopaedic Surgery. In Radiation in Tissue Banking Basic Science and Clinical Applications of Radiated Tissue Allografts (edited by Nather A, Yusof N, Hilmy N). World Scientific, Singapore: 317-326. 34. Schulz R, Stephanie Hohle, Goran Zernia, Matthias Zscharnack; Analysis of Extracellular Matrix Production in Artificial Cartilage Constructs by Histology, Immunocytochemistry, Mass Spectrometry, and NMR Spectroscopy; Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol.6, 2006; Department of Cell Techniques and Applied Stem Cell Biology, University of Leipzig, Germany 35. Reddi A.H. ; Cartilage morphogenetic 12
proteins: role in joint development, homoeostasis, and regeneration; Centre for Tissue Regeneration and Repair, Department of Orthopaedic Surgery, University of California, Davis School of Medicine, Sacramento, California 95817, USA; Annals of the Rheumatic Disease 2003; 62:73–78 36. Mason Robert L., Richard F. Gunst, James L. Hess; Statistical Design and Analysisof Experiments With Applications to Engineering and Science, Second Edition, 2003, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.USA 37. Prihatman Kemal; Budidaya Ternak Sapi Potong, Proyek Pengembangan Ekonomi Masyarakat Pedesaan, Kantor Menteri Negara Riset Dan Teknologi, Deputi Bidang Pendayagunaandan Pemasyarakatan Iptek, Jakarta, Maret 2000 38. Retamal C.A., Paula Thiebaut, Elias W. Alves, Protein Purification from Polyacrylamide Gels by Sonication Extraction; Analytical Biochemistry 268, 15–20 (1999), available online at http://www.idealibrary.com. 39. Misonix Incorporated; Ultrasonic Liquid Processor Operation Manual; New Highway, Farmingdale, Ny 11735 U.S.A. Available Online at http://www.misonix.com 40. Rosenthal Louis, University of Wisconsin (Madison) Medical School Morris Institute, Biosource-Brand Elisa AndPhosphoelisa™ Assays. ©2007 Invitrogen Corporation Available, Online at http://www.invitrogen.com 41. Alan Rawle; Basic Principles Of Particle Size Analysis; Malvern Instruments Limited, Enigma
Business Park, Grovewood Road,Malvern, Worcestershire, Uppsala 42. J.Y. Lim and H.J. Donahue Biomaterial characteristics important to skeletal tissue engineering; Division of Musculoskeletal Sciences, Department of Orthopaedics and Rehabilitation and Center for Biomedical Devices and Functional Tissue Engineering, College of Medicine, Pennsylvania State University, Hershey, PA, USA,J Musculoskel Neuron Interact 2004; 4(4):396-398 43. Cheryl B. Knudson,Warren Knudson; Cartilage Proteoglycans In Cell & Developmental Biology, Vol. 12, 2001: Pp. 69–78 44. Lin Han, Delphine Dean,y Laura A. Daher, Alan J. Grodzinsky, Christine Ortiz; Cartilage Aggrecan Can Undergo Self-Adhesion; Department of Materials Science and Biological Engineering; Massachusetts Institute of Technology, Cambridge. Massachusetts Biophysical Journal Volume 95 November 2008 4862– 4870 45. Yati Nuryati, Muhammad Fadhel Jamali, Tinjauan Pasar Daging Sapi November 2011;Tim Komoditi Spesialis Daging Sapi Kementerian Perdagangan Republik Indonesia Oktober 2011 46. Reddi A. H.; Cartilage morphogenetic proteins: role in jointdevelopment, homoeostasis, and regeneration; Annals of The Rheumatic Disease; The European League Against Rheumatism Journal,2003;62; pg73– 78 47. Reddi A.H.;Morphogenesis and Tissue Engineering of Bone and 13
Cartilage: Inductive Signals, Stem Cells, and Biomimetic Biomaterials; Mary Ann Liebert, Inc. Volume 6, Number 4, 2000 48. Noriyuki Tsumaki, Takanobu Nakase, Takahiro Miyaji, Masaaki Kakiuchi; Bone Morphogenetic Protein Signals Are Required For Cartilage Formation And Differently Regulate Joint Development During Skeletogenesis; Journal Of Bone And Mineral Research Volume 17, Number 5, 2002; American Society For Bone And Mineral Research. 49. Wallenius Janne; Bone Morphogenetic Proteins In Tissue Engineering Basics For Biosystems Of the Cell ; helsinki university of technology; 2007 50. Luyten FP, Yu YM, Yanagishita M, Vukicevic S, Hammonds RG, Reddi AH. Natural bovine osteogenin and recombinant human bone morphogenetic protein-2B are equipotent in the maintenance of proteoglycans in bovine articular cartilage explant cultures. J Biol Chem1992;267:3691–5.
51. Farida Djouad, Bruno Delorme, Marielle Maurice, Claire Bony, Florence Apparailly,Christian Jorgensen; Microenvironmental changes during differentiation of mesenchymal stem cells towards chondrocytes ; Arthritis Research & Therapy Montpellier, France; 2007 BioMed Central Ltd. 52. Rik J.U. Lories and Frank P. Luyten; Bone Morphogenetic Protein signaling in joint homeostasis and disease; Laboratory for Skeletal Development and Joint Disorders, Department of Rheumatology, 2004; University Hospitals Leuven, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium. 53. J. Jancar, A. Slovíkova, E. Amler, P. Krupa, H. Kecova, L. Planka, P.A Mechanical Response of Porous Scaffolds for Cartilage Engineering; Institute of Materials Chemistry, University Of Technology, Department of Biophysics,Medical Faculty, Charles University, Prague ; Physiol. Res. 56 (Suppl. 1): S17-S25, 20
14
