Bone defect atau kerusakan tulang merupakan pengurangan massa atau hancurnya jaringan pada tulang yang dapat terjadi akibat trauma karena kecelakaan, degenerasi akibat penyakit, kurangnya mineral pada tulang dan efek samping dari pola aktivitas sehari-hari yang buruk. Salah satu pendekatan baru yang menjanjikan untuk mempercepat penyembuhan kerusakan tulang adalah rekayasa jaringan tulang. Salah satu komponen rekayasa jaringan tulang adalah scaffold tulang. Scaffold tulang digunakan untuk merangsang pembentukan tulang baru dalam kasus penyembuhan kerusakan maupun patah tulang atau bahkan antara dua tulang di sendi yang mengalami kerusakan. Scaffold tulang berfungsi untuk menggantikan dan meregenerasi tulang yang hilang akibat trauma, infeksi atau penyakit. Scaffold tulang juga dapat digunakan untuk memperbaiki respons tulang terhadap penyembuhan dan regenerasi jaringan tulang di sekitar perangkat atau divices yang diimplan melalui pembedahan, seperti artificial joints replacements, prosthesis atau pelat dan sekrup buatan yang digunakan untuk menahan kesejajaran tulang.
Telah banyak dikembangkan scaffold tulang yang disintesis dari komposit biomaterial diantaranya adalah hidroksiapatit-policaprolakton-kolagen. Hidroksiapatit (HA) adalah reagen induktif untuk regenerasi tulang. HA bersifat biokompatibel dan memiliki kemiripan sifat kimiawi dan fisik yang signifikan dengan unsur mineral tulang dan gigi manusia. HA memiliki sifat biokompatibilitas, bioaktivitas dan osteokonduksi yang sangat baik. Serta, HA secara termodinamika adalah senyawa keramik kalsium fosfat yang paling stabil dalam larutan, dengan pH, suhu dan komposisi yang paling mendekati cairan fisiologis. Oleh karena sifat-sifat tersebut, HA memiliki kemampuan besar untuk membentuk ikatan dengan host tissue atau jaringan inang. Kolagen sebagai matriks ekstraseluler (ECM) berfungsi untuk memfasilitasi pertumbuhan dan diferensiasi sel dalam pembentukan jaringan tulang. Kolagen adalah protein yang paling banyak dijumpai dalam tubuh manusia. Kolagen berperan sebagai penyokong fisik pada jaringan dengan menempati ruang antar sel. Kolagen dapat meningkatkan adhesi sel, mendorong proliferasi sel tulang dan meningkatkan diferensiasi sel osteogenik. Salah satu kekurangan HA adalah memiliki nilai modulus elastisitas tinggi sehingga menjadikan scaffold bersifat brittle, kurang fleksibel dan menurunkan tegangan putus atau stress at break. Scaffold HA-kolagen menyediakan struktur berpori seperti sponge yang memenuhi kriteria scaffold ideal dalam menyediakan ruang tiga dimensi untuk transfer nutrisi sel tulang. Namun penambahan kolagen pada HA belum mampu menurunkan nilai modulus elastisitas HA yang tinggi, sehingga perlu ditambahkan poli caprolactone (PCL) untuk mendekatkan sifat mekanik bone scaffold dengan tulang asli.
Scaffold tulang yang efektif harus memiliki kesamaan fungsi dengan ekstraseluler matriks (ECM) dalam memfasilitasi infiltrasi sel, perlekatan sel serta pertumbuhan dan diferensiasi sel. Scaffold juga harus memiliki sifat mekanik yang memadai untuk memberikan dukungan struktural pada jaringan tulang yang baru terbentuk dalam mengisi lesi jaringan dan mendukung transformasi dinamik dalam osteogenesis serta osifikasi. Karakteristik penting yang lain adalah scaffold harus memiliki nilai porositas yang memadai dan terdapat interkonektivitas pori untuk mendukung integrasi jaringan dan vaskularisasi.
Scaffold nanofiber HA/PCL/kolagen dibuat dengan metode elektrospining dengan berbagai konsentrasi. Proses elektrospining dilakukan pada tegangan 25 kV, kecepatan alir 2 mL/jam dan jarak kolektor -needle 10 cm.
Hasil uji kristalinitas dengan X-Ray Diffractometer menunjukkan rentang derajat kristalinitas 23,71“39,17 persen dan ukuran kristal 27,539“46,142 nm. Hasil uji sifat mekanik menunjukkan bahwa nilai kuat tarik 0,30 “ 1,16 Mpa dan nilai porositas di atas 80 persen. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa HA/PCL/kolagen mempunyai potensi besar sebagai scaffold tulang yang berfungsi untuk meningkatkan proses penyembuhan tulang.
Penulis: Dr. Aminatun, M.Si
Artikel selengkapnya: Luthfia Anindya Yuwono, Siswanto, Yusril Yusuf and Aminatun, 2023, Electrospun nanofiber scaffold of hydroxyapatite-polycaprolactone collagen for bone tissue engineering, AIP Conference Proceedings 2536, 050011 (May 19 – 2023),
