Rekayasa jaringan tulang (bone tissue engineering, BTE) kini menjadi salah satu solusi inovatif untuk mengatasi keterbatasan cangkok tulang konvensional, yang sering terkendala masalah ketersediaan jaringan donor, risiko reaksi imun, dan komplikasi di area donor. Di antara berbagai material yang dikembangkan, polycaprolactone (PCL) menjadi favorit karena sifatnya yang biokompatibel, stabil secara mekanis, dan mudah diproses. PCL banyak dipakai sebagai bahan dasar scaffold (kerangka berpori) yang mendukung pertumbuhan jaringan baru pada area tulang yang rusak.
Namun, kelemahan utama PCL adalah kemampuan osteokonduktif dan osteoinduktifnya yang terbatas, sehingga belum mampu mendorong regenerasi tulang secara optimal. Untuk mengatasi hal ini, para peneliti mulai mengombinasikan PCL dengan graphene, material karbon berstruktur atom tipis yang dikenal sangat kuat, luas permukaannya tinggi, bersifat konduktif, dan aktif secara biologis.
Penambahan graphene diyakini dapat meningkatkan kekuatan mekanis scaffold, memperbaiki adhesi sel osteoblas, dan mempercepat pembentukan matriks tulang melalui stimulasi biomolekul seperti osteocalcin (OCN) dan osteopontin (OPN). Namun, hingga kini masih banyak pertanyaan tentang seberapa besar konsentrasi graphene yang ideal agar scaffold tidak hanya kuat secara mekanis, tetapi juga maksimal mendorong pertumbuhan tulang baru. Penelitian ini hadir menjawab tantangan tersebut, terutama untuk aplikasi klinis seperti perbaikan defek tulang akibat operasi kanker rongga mulut.
Metode dan Hasil
Penelitian ini menggunakan 36 kelinci dewasa jantan yang dibagi dalam empat kelompok dengan variasi konsentrasi graphene dalam scaffold PCL (0%, 0,5%, 1,5%, dan 2,5% berat). Scaffold dibuat dengan metode solvent casting dan particle leaching, lalu diimplantasikan pada defek tulang tibia kelinci. Evaluasi dilakukan pada hari ke-7, 14, dan 21 pasca operasi.
Ekspresi OCN dan OPN dianalisis melalui imunohistokimia, sementara proses mineralisasi tulang dievaluasi dengan pewarnaan Alizarin Red. Hasilnya, semakin tinggi konsentrasi graphene, semakin tinggi pula ekspresi OCN dan OPN serta deposit kalsium pada area implan. Scaffold dengan 2,5% graphene menghasilkan osteogenesis dan mineralisasi paling signifikan, menunjukkan potensi terbaik untuk mempercepat pembentukan tulang baru.
Simpulan
Penambahan graphene pada scaffold PCL secara signifikan meningkatkan aktivitas osteogenik dan mineralisasi, dengan konsentrasi optimal di 2,5%. Scaffold berbasis graphene menjanjikan untuk rekayasa jaringan tulang masa depan, namun riset lanjutan jangka panjang masih diperlukan sebelum aplikasi klinis secara luas dapat dilakukan.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Anitasari S, Tandirogang N, Irawiraman H, Budi HS, Shen YK, Alus LN, Nuraini P. Optimizing graphene-enhanced polycaprolactone scaffolds for bone tissue engineering. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research. 2026 Mar 1;16(2):101418.
