Tuberkulosis (TB) adalah penyakit menular yang merupakan penyebab utama masalah kesehatan yang buruk dan salah satu penyebab utama kematian di seluruh dunia. TBC disebabkan oleh basil Mycobacterium tuberculosis, yang menyebar ketika orang yang sakit TBC mengeluarkan bakteri ke udara. World Health Organization melaporkan bahwa diperkirakan 9,9 juta orang menderita TBC pada tahun 2020, dan Indonesia merupakan salah satu penderita TBC terbesar di dunia. Umumnya TBC menginfeksi paru-paru, tetapi dapat juga menginfeksi organ di luar paru-paru dan disebut extrapulmonary tuberculosis. Jenis extrapulmonary tuberculosis yang paling umum dapat menginfeksi tulang belakang dan dikenal sebagai penyakit Pott.
Bakteri tuberkulosis dapat menyebabkan kerusakan tulang dan risiko kompresi sumsum tulang belakang. Pengobatan TBC tulang belakang yang efektif adalah perawatan bedah untuk menghilangkan kelainan bentuk tulang belakang dan menggantinya dengan perancah/scaffold. Perkembangan revolusi industri 4.0 menawarkan cara yang efisien untuk membuat scaffold menggunakan 3D printer. Scaffold merupakan media yang menyediakan lingkungan bagi sel punca/stem cell untuk melakukan proses adhesi, proliferasi, dan diferensiasi yang akan menghasilkan jaringan baru yang diinginkan. Scaffold yang dikombinasikan dengan pasta Injectable Bone Substitute (IBS) dapat digunakan sebagai pembawa obat yang terdiri dari Hydroxyapatite (HA), gelatin, Hydroxy Propyl Methyl Cellulose (HPMC), dan Streptomisin yang terbukti tidak beracun dan digunakan sebagai antibakteri.
Scaffold dibuat menggunakan metode 3D printing Fused Deposition Modeling (FDM), berdasarkan prinsip tampilan lapis demi lapis untuk membangun material 3D yang lengkap. Model geometri 3D dirancang dari aplikasi Computer-Aided Design (CAD), menggunakan software SolidWorks. Persyaratan scaffold adalah harus mempunyai sifat biokompatibel, dan struktur fisik scaffold juga harus memenuhi syarat untuk fungsi biologis Extracellular Matrix (ECM), yang dipengaruhi oleh desain geometrik dan ukuran pori scaffold.
Salah satu persyaratan scaffold sebagai implan tulang adalah memenuhi persyaratan sifat mekanik manusia. Dalam rekayasa jaringan scaffold, porositas adalah parameter penting yang mempengaruhi proliferasi sel, perlekatan, migrasi, dan diferensiasi. Penelitian ini dilakukan dengan mensintesis scaffold 3D printing, kemudian menggabungkannya dengan pasta IBS untuk meningkatkan efektivitasnya dalam pengobatan tuberkulosis tulang belakang, dilakukan uji tarik untuk mengetahui kekuatan tarik scaffold sehingga dapat menahan beban yang memenuhi karakteristik tulang manusia, dan uji sudut kontak juga dilakukan untuk mengetahui biokompatibilitasnya saat berinteraksi dengan larutan tubuh manusia. Scaffold 3D printing divariasi dengan berbagai ukuran pori yaitu 600 碌m, 800 碌m, 1000 碌m, 1200 碌m, 1400 碌m.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa scaffold 3D printing dengan berbagai ukuran pori disintesis dengan porositas 38,18-55,86%, yang dapat mendukung proses proliferasi sel. Hidroksiapatit dikombinasikan dengan gelatin, HPMC, dan streptomisin, kemudian diinjeksikan ke dalam scaffold 3D printing sebagai sarana penghantar obat dan metode pengobatan tuberkulosis tulang belakang. Nilai kekuatan tarik lebih tinggi untuk scaffold yang diinjeksi pasta IBS, dari 5.176-11.954 MPa menjadi 7.047-13.993 MPa dan elongasi dari 5.247-14.743% menjadi 7.071-16.224%, nilai porositas 38.18-56.31% dan sudut kontak 22.91掳-44.55掳 untuk scaffold tanpa pasta IBS, dan 25,48掳-54,44掳 untuk scaffold yang diinjeksi dengan pasta IBS. Hasil ini menunjukkan bahwa scaffold bersifat hidrofilik. Dari karakterisasi tersebut dapat disimpulkan bahwa scaffold 3D printing memenuhi kriteria scaffold untuk rekayasa jaringan tulang dan metode yang sesuai untuk penghantaran obat dalam pengobatan tuberkulosis tulang belakang.
Penulis : Frazna Parastuti
Jurnal:
, , , , , , Tensile Strength of 3D Printing Scaffold Design Truncated Hexahedron for Tuberculosis Drug Delivery, 2023, Engineering Innovations, 4:31-36.
