Patah tulang akan menimbulkan perubahan fisiologi dan hemostasis tulang. Tahap pertama akan terjadi pembentukan hematoma pada bagian tulang yang patah. Beberapa mediator inflamasi, termasuk sitokin seperti interleukin-1 (IL-1), IL-6, IL-18, dan faktor nekrosis tumor-伪 (TNF-伪), meningkat secara signifikan dalam beberapa hari pertama setelah patah tulang. Mediator proinflamasi memiliki efek kemotaktik pada sel inflamasi lainnya; dengan demikian, setelah trauma vaskular di area fraktur, terjadi hipoksia, dan osteosit di area fraktur mengalami nekrosis. Makrofag memfagositosis daerah nekrotik dan memfasilitasi tahap regenerasi dengan melepaskan faktor-faktor pensinyalan penting, faktor penyembuhan seperti protein morfogenetik tulang (misalnya, BMP-2, 5, 7), faktor pertumbuhan fibroblas (b-FGF), faktor pertumbuhan transformasi-尾 (TGF-尾), faktor pertumbuhan turunan trombosit (PDGF), dan faktor pertumbuhan lainnya. Faktor pertumbuhan ini bertanggung jawab atas migrasi, rekrutmen, dan proliferasi sel punca mesenkimal (MSC) serta diferensiasi angioblas, kondroblas, fibroblas, dan osteoblas.
Berbagai strategi terapi telah diterapkan untuk mengatasi fraktur tulang dengan tujuan mencegah infeksi tulang, mempercepat penyembuhan fraktur, dan memulihkan fungsi fisiologis. Prosedur penggantian tulang, yang umumnya disebut pencangkokan tulang, melibatkan prosedur bedah yang menggunakan bahan-bahan tertentu. Terdapat beberapa jenis metode pencangkokan tulang, seperti autografting, allografting, xenografting, dan alloplasty. Autograft, yang merupakan standar emas dalam cangkok tulang, adalah teknik di mana cangkok tulang dari tulang sehat pasien ditransplantasikan ke cacat tulang pasien. Allografting adalah proses pengambilan dan pemindahan tulang dari spesies yang berbeda dari manusia, seperti sapi, kuda, dan babi. Selain menggunakan bahan dari makhluk hidup, teknik pencangkokan tulang dapat menggunakan biomaterial sintetis. Bahan biologis juga dikenal sebagai alloplastik. Biomaterial ini dapat menggantikan dan memperbaiki jaringan, organ, dan bahkan fungsi tubuh, seperti prostesis sendi panggul, jahitan, sekrup, pelat tulang, pembuluh darah buatan, stimulator otot, dan stapes buatan.
Biomaterial yang dapat digunakan sebagai bahan cangkok tulang meliputi hidroksiapatit (HA), kaca bioaktif, dan aluminium oksida. Implan sering digunakan sebagai pembawa tulang medis. Biomaterial yang digunakan saat ini meliputi material biokeramik medis, polimer medis, komposit medis, dan tulang nano-buatan. Implan tulang yang ideal memiliki aktivitas biologis yang menginduksi regenerasi jaringan tulang, mencegah infeksi bakteri, tidak menimbulkan respons inflamasi berkelanjutan, dan memiliki kekuatan mekanis yang baik. Berdasarkan jenisnya, implant dibagi menjadi implan biodegradable dan non-biodegradable. Penggunaan implan biodegradable, seperti implan keramik dan polimer, memiliki beberapa keunggulan, seperti porositas yang lebih tinggi, biokompatibilitas yang lebih baik, biodegradasi yang terkendali, dan produksi produk degradasi non-toksik dengan tetap mempertahankan sifat mekanis yang baik. Beberapa penelitian telah melaporkan sifat osteo-konduktif dari implan biodegradable. Sebagai perbandingan, material non-biodegradable, yang umumnya terbuat dari baja tahan karat, titanium, dan paduan kobalt-kromium, memiliki kelemahan utama, seperti operasi kedua untuk mengeluarkan implan. Oleh karena itu, pengembangan material biodegradable untuk melakukan osteogenesis merupakan suatu keharusan.
HA (Ca10(PO4)6(OH)2), suatu biokeramik kalsium fosfat, merupakan material yang terkenal digunakan dalam rekonstruksi tulang. HA sebagian besar digunakan dalam pengobatan untuk mengisi dan membangun tulang dan gigi. Umumnya, HA dicampur dan dilapisi dengan mineral dan bahan pernis untuk meningkatkan kerapuhan dan kekuatannya.13 HA dapat membantu proses penyembuhan tulang karena sifat osteokonduktif dan osteoinduktifnya yang baik. Selain itu, HA memiliki beberapa keunggulan, termasuk kompatibilitas biologis yang baik, afinitas, bioaktivitas, dan osteointegrasi, terutama karena karakteristiknya yang dapat terurai secara hayati. Tidak ada insiden toksisitas yang diketahui, baik secara lokal maupun sistemik. Trikalsium fosfat (TCP) dan kalsium fosfat bifasik (BCP) adalah jenis rasio kalsium/fosfat umum lainnya. HA memberikan biokompatibilitas, stabilitas, osteokonduktivitas, dan osteoinduktivitas yang optimal. Hal ini menjadikan HA lebih unggul daripada TCP. Sementara itu, BCP merupakan campuran HA dan TCP. Biomaterial lain, seperti kolagen dan kitosan sebagai polimer alami, merupakan material yang baik untuk menggantikan matriks ekstraseluler dengan tulang rawan, sementara asam polilaktat (PLA), asam poliglikolat, dan asam poli(laktat-ko-glikolat) merupakan material yang baik untuk fiksasi tulang. Kedua material tersebut bukanlah sumber kalsium/fosfat, yang bukan merupakan sumber utama osteogenesis tulang.
Kajian ini bertujuan untuk memperdalam identifikasi HA, suatu material yang dapat terurai secara hayati yang memiliki biokompatibilitas yang baik dengan tulang dan bersifat osteoinduktif serta osteokonduktif sekaligus mendorong osteogenesis. Osteogenesis merupakan proses dominan dalam pembentukan tulang dan ditandai dengan perkembangan tulang dini dan terminalisasi dalam matriks ekstraseluler. Regenerasi tulang merupakan proses yang kompleks, bertahap, dan dinamis. Proses ini dimulai oleh migrasi dan induksi sel punca, yang kemudian berproliferasi, berdiferensiasi, dan menginduksi deposisi matriks. Faktor-faktor yang dapat menentukan efisiensi osteogenesis adalah (1) rasio konsentrasi kalsium dan fosfor, (2) porositas dan ukuran pori, (3) kemampuan angiogenesis atau induksi untuk membentuk pembuluh darah baru, (4) kemampuan untuk memodulasi sistem imun, dan (5) kemampuan untuk menginduksi hormon pertumbuhan. HA alami merupakan salah satu dari banyak sumber HA. Penggunaan BHA dalam beberapa penelitian telah menunjukkan hasil yang baik, bahkan beberapa di antaranya lebih baik daripada HA sintetis. Oleh karena itu, HA dapat menjadi biomaterial untuk mengobati defek tulang karena sifatnya yangosteokonduktif, osteoinduktif, dan osteointegratif, yang memicu osteogenesis.
Penulis: Junaidi Khotib, Yusuf Alif Pratama, Honey Dzikri Marhaeny, Fani Deapsari, Aniek Setiya Budiatin,
Mahardian Rahmadi, Andang Miatmoko, Muhammad Taher
Detail penelitian bisa diakses di:
Judul: Development of Hydroxyapatite as a Bone Implant Biomaterial for Triggering Osteogenesis
DOI https://doi.org/10.1055/s-0045-1809312.
