Hidroksiapatit (HA) merupakan biomaterial yang banyak digunakan dalam penanganan defek tulang baik sebagai pengisi, implan maupun scaffold tulang. Biomaterial turunan kalsium fosfat ini mempunyai formula kimiawi dan karakteristik yang sangat mirip dengan mineral anorganik pada tulang dan gigi. HA tersebut dapat dibuat secara sintetis kimiawi atau proses ekstraksi dari sumber alami seperti tulang sapi, cangkang crustacea ataupun dari jenis bebatuan kalsium apatit. Karakteristik HA tentu sangat dipengaruhi jalur sintesis atau proses ekstraksinya. Perbedaan karakteristik ini akan memberikan sifat produk akhir yang berbeda dalam pencapaian outcome terapi jika digunakan sebagai material dalam treatment gangguan tulang. Saat ini standar klinis dalam terapi memang ketika tulang berasal dari pasien sendiri atau dikenal dengan autologous. Keuntungan pendekatan ini adalah tidak adanya penolakan jaringan implant, tidak membahayakan pasien serta memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan implan sintetik. Namun, karena bahan diperoleh dari tubuh pasien, ketersediaan tulang untuk implan ini sangat terbatas dan morbiditas sering ditemukan di lokasi donor tulang.
Bovine hydroxiapatite (BHA) merupakan hidroksiapatit alami yang diekstraksi dari tulang sapi. BHA memiliki karakteristik yang mirip dengan tulang manusia, salah satunya BHA mengandung gugus substitusi karbonat, yang tidak terdapat pada HA sintetik atau dari material alami lainnya. Telah dilaporkan bahwa adanya gugus karbonat yang terkandung dalam HA (carbonated HA) meningkatkan proliferasi osteoblas, sehingga mempercepat sintesis tulang baru. Studi kami pada teaching industry BHA menunjukkan bahwa material BHA tunggal mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang dapat berkontribusi dalam membentuk osteokonduktivitas BHA. Formulasi BHA/HA dengan gelatin (GEL) membantu dalam meningkatkan ketahanan biomaterial yang berperan dalam kendali degradasi dan homing yang baik bagi kehidupan sel osteosit sehingga sangat berpeluang untuk dikembangkan sbagai scaffold untuk mengatasi defek tulang. Penelitian ini mengevaluasi kinerja in vivo scaffold berbasis BHA terhadap respon inflamasi melalui pergeseran aktivitas M1-M2 dan osteokonduktivitas.
Formulasi scaffold yang berbasis BHA engan GEL dikarakterisasi dengan SEM-EDX, FTIR dan mini autograph. Model defek tulang dibuat pada area femur tikus Wistar. Terdapat tiga kelompok hewan yaitu defek, HA-GEL dan BHA-GEL. Pada hari ke 7, 14 dan 28 pasca operasi, tulang hewan dievaluasi secara radiologis, histopatologi dengan pewarnaan hematoxylin-eosin, dan immunohistokimia dengan anti-CD80 dan anti-CD163.
Scaffold BHA-GEL menunjukkan permukaan yang teratur dengan bentuk partikel bulat, sedangkan scaffold HA-GEL menunjukkan permukaan yang tidak beraturan. Scaffold BHA-GEL memiliki ukuran pori dan ketahanan yang lebih tinggi serta rasio kalsium-terhadap-fosfor yang lebih rendah daripada perancah HA-GEL. Studi in vivo ini menunjukkan bahwa ekspresi CD80 pada ketiga kelompok eksperimen tidak berbeda nyata. Namun, ekspresi CD163 berbeda secara signifikan antar kelompok. Kelompok BHA-GEL menunjukkan ekspresi CD163 yang kuat pada hari ke 7. Ini juga menunjukkan peningkatan jumlah sel osteoklas, osteoblas dan osteosit yang berkontribusi pada integritas area defek. Selain itu, polarisasi makrofag adalah salah satu peristiwa yang memodulasi respon inflamasi. Makrofag terpolarisasi dikalsifikasi menjadi makrofag yang diaktifkan secara klasik (M1) dan makrofag yang diaktifkan secara alternatif (M2). Untuk mencegah kegagalan implantasi, scaffold tulang seharusnya tidak menginduksi respons peradangan kronis. Hal ini dapat terjadi dengan adanya sel M2 yang melimpah pada tahap awal inflamasi. Dilaporkan bahwa ekspresi yang kuat dari penanda permukaan M2 pada tahap awal mengendalikan peradangan pada waktu selanjutnya. Selain fase inflamasi, remodeling tulang juga memainkan peran penting dalam rekonstruksi jaringan tulang. Scaffold harus memiliki sifat osteokonduktivitas, yang menginduksi pertumbuhan tulang di area cacat. Hal ini dimediasi oleh migrasi sel tulang ke lokasi defek, yang selanjutnya menyebabkan diferensiasi osteogenik dan menginduksi serangkaian aksi molekuler yang mempercepat pertumbuhan tulang di area defek.
Kesimpulan dari studi ini adalah scaffold berbasis BHA menunjukkan karakteristik fisik dan kimia yang mendukung kinerja ideal scaffold BHA secara in vivo pada hewan coba. Dengan demikian, scaffold berbasis BHA mempunyai prospek yang sangat baik sebagai implant atau pengisi yang mempercepat penyembuhan defek tulang.
Penulis : Junaidi Khotib
Laman:
Judul: Bovine hydroxyapatite-based scaffold accelerated the inflammatory phase and bone growth in rats with bone defect
