TINJAUAN PUSTAKA Aplikasi Hidroksiapatit Berpori Hidroksiapatit berpori digunakan untuk loading sel (Javier et al. 2010), pelepas obat (drug releasing agents) (Ruixue et al. 2008), analisis kromatografi (Ferraz et al. 2006), jaringan keras scaffolds (Hassna et al. 2003), dan berbagai produk sel terapi seperti hormon, enzim, vaksin, dan asam nukleat yang dapat meningkatkan teknologi diagnosis dan pengobatan penyakit manusia, serta pemeliharaan dan penumbuhan sel mamalia secara in vitro. Keramik hidroksiapatit berpori sangat berguna dalam sistem pengiriman obat, pelepasan obat yang lambat, lokal, dan berkelanjutan untuk berbagai pengobatan penyakit. Keramik hidroksiapatit berpori dapat mengontrol sistem pengiriman obat tulang karena sifat fisikokimia dan sifat biologinya (Lakshmi dan Cato 2005). Kebutuhan kapsul keramik diperlukan untuk mengendalikan pelepasan obat pada penyakit kronis atau pada tindakan bedah lokal. (Thibaud et al. 2006). Fluks suatu zat di lapisan berpori dipengaruhi kelarutan fisiologis dalam cairan tubuh dan atau ikatan kimia yang dibentuk oleh molekul dengan dinding poripori (Werner et al. 2008). Beberapa penelitian telah dilakukan dengan berbagai jenis kalsium fosfat berpori untuk pengiriman obat. Telah pula dilakukan penelitian hidroksiapatit berpori dengan derajat porositas bimodal (60% dan 40%) sebagai bahan pengiriman obat untuk obat-obatan anti inflamasi (Lee et al. 2010). Bahan lain dengan porositas bimodal telah digunakan untuk bahan pengiriman terkontrol anti-radang, hidrokortison asetat (Tsuyoshi et al. 2007). Telah dikembangkan pula butiran hidroksiapatit berpori dan butiran hidroksiapatit berfluor yang diaplikasikan untuk sistem pengiriman obat tulang. Juga diketahui bahwa penggabungan ion fluoride ke dalam struktur hidroksiapatit dapat merangsang proliferasi sel tulang dan meningkatkan deposisi mineral baru dalam tulang cancellous. hidroksiapatit berfluor juga menunjukkan integrasi yang baik di jaringan tulang dan waktu resorpsi lebih lama daripada kalsium fosfat konvensional. Pada aplikasi biomedis lebih disukai
hidroksiapatit berbentuk bulat untuk menghilangkan reaksi peradangan pada jaringan halus tubuh. Gambar 1. Butiran hidroksiapatit (Toibah dan Iis. et al. 2007). Penelitian mengenai sistem pengiriman obat tulang mengembangkan penggunaan keramik kalsium fosfat berpori yang terikat dengan antibiotik melalui matriks polimer yang dapat dibiodegradasi. Penggunaan polimer biodegradabel berguna untuk memperoleh bahan pengiriman dan pelepasan obat tulang terkontrol. Banyak jenis polimer biodegradable yang telah digunakan untuk tujuan ini misalnya gelatin, albumin, dan polylactic glycol acid (PLGA). Hidroksiapatit berpori telah lama digunakan untuk pengganti tulang buatan. Tujuan utama dari teknik jaringan adalah perbaikan, regenerasi, dan rekonstruksi dari jaringan yang hilang, rusak atau degeneratif jaringan. Meskipun jaringan tulang mempunyai kemampuan regenerasi sendiri yang sangat baik, namun proses penyembuhan tulang akan sulit untuk cacat tulang yang besar maka perlu melalui pencangkokan. Dengan demikian sangat penting untuk menyesuaikan sifat osteokonduktif pori keramik dengan osteoinduktif atau sifat osteogenik dari sel-sel tulang hidup. Tingkat degradasi implan hampir sama dengan kecepatan pembentukan jaringan, oleh karena itu aspek penting dalam pengembangan tulang dan bahan organ pengganti adalah pembuatan matriks pendukung atau scaffold, morfologi, struktur mikro dan makroskopik termasuk ukuran pori, interkonektivitas pori, biokompatibilitas, osteokonduktivitas, kekuatan mekanik, dan kemampuan biodegradasi.
Hasil analisis histologis osteokonduksi in vivo hidroksiapatit berpori menunjukkan bahwa dalam waktu enam minggu setelah implantasi tulang terjadi pertumbuhan dalam seluruh bagian hidroksiapatit berpori dan diikuti dengan peningkatan kekuatan tekan hidroksiapatit berpori. Penelitian menunjukkan bahwa formasi tulang awal dalam pori dapat dilihat setelah dua minggu implantasi, dan bahkan pada delapan minggu setelah implantasi volume tulang membesar terdeteksi di daerah tengah implan. Kombinasi hidroksiapatit berpori dan sel batang mesenchymal berpeluang untuk pengganti cangkok tulang yang sesuai karena sifat mekanis dan kemampuan merangsang pembentukan tulang yang baik. Persyaratan Karakteristik Fisik Hidroksiapatit Berpori untuk Tulang Pengganti Pengembangan bahan pengganti tulang berpori ditujukan untuk meniru struktur mikro dan berpori dari mineral tulang hidup (Yarlagadda et al. 2005). Keramik makrobioaktif dan mikropori mempunyai luas permukaan yang besar dan memberi kontak osteogenesis yang sesuai. Hal ini untuk mencegah gangguan formasi jaringan ikat yang akan menghambat stabilitas jangka panjang dari implan. Karakteristik fisik hidroksiapatit berpori meliputi tingkat porositas, distribusi ukuran pori, morfologi dan orientasi pori, dan pengaruh interkonektivitas penetrasi pori tulang dalam implan (Nasim et al. 2010). Karakteristik pori sangat penting dalam tulang karena memiliki korelasi dengan derajat pertumbuhan tulang, terutama porositas, distribusi ukuran pori, morfologi dan orientasi pori, serta tingkat interkonektivitas pori. Pori interkonektivitas memungkinkan sirkulasi dan pertukaran cairan tubuh, difusi ion, pasokan gizi, penetrasi sel osteoblas, dan vaskularisasi. Selain hidroksiapatit berpori konvensional, telah dikembangkan pula keramik berpori dengan distribusi ukuran pori bimodal (Toibah dan Iis 2008] atau bahkan keramik berpori dengan gradien porositas untuk merangsang struktur bimodal dari tulang alami (Young et al. 2010).
Gambar 2. Observasi SEM morfologi hidroksiapatit berpori dengan gradien porositas (Toibah dan Iis 2007). Pembentukan Hidroksiapatit Berpori Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk pembentukan hidroksiapatit berpori, antara lain sebagai berikut : 1. Pembentukan struktur berpori menggunakan partikel volatile yang dapat membentuk pori ketika terjadi pembakaran selama sintering 2. Pembentukan struktur berpori melalui pencampuran dengan porogens yang larut dalam air dengan bubuk hidroksiapatit tanpa proses sintering 3. Konversi kerangka karang laut dan tulang alami 4. Teknik keramik berbusa 5. Metode polimer sponge Reaksi pembentukan hidroksiapatit yang melibatkan reaksi antara asam (H3PO 4 ) dan basa (Ca(OH) 2 ) antara lain sebagai berikut : 10Ca(OH) 2 + 6H 3 PO 4 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18H 2 O Berbagai jenis pereaksi dapat digunakan untuk membuat pori misalnya parafin, naftalena, karbon, pati, tepung, atau polimer sintetik yang dicampur dengan serbuk hidroksiapatit atau suspensinya. Pori dapat terbentuk ketika dilakukan sintering, partikel porogen yang terjebak akan meninggalkan hidroksiapatit sehingga membentuk pori. Cara ini memungkinkan pengendalian langsung terhadap karakteristik pori dari fraksi, ukuran, morfologi, dan distribusi sesuai dengan zat
porogen yang digunakan. Keramik berpori yang diperoleh dengan metode ini biasanya berukuran pori diameter 0,1-5000 µm (Toibah dan Iis 2008). Pada penelitian ini akan digunakan metode pembentukan struktur berpori hidroksiapatit menggunakan partikel volatile. Komponen pembentuk hidroksiapatit berupa kalsium hidroksida dan asam fosfat, direaksikan pada suhu dan ph tertentu. Endapan hidroksiapatit yang terbentuk kemudian ditambah zat porogen, pembentuk pori, dengan konsentrasi dan jenis yang divariasi. Porogen yang digunakan adalah hidrogen peroksida, polivinil alcohol, etilin glikol, dan polietilin glikol. Dengan perlakuan pemanasan bertahap 100, 300, 600, dan 900 o C diharapkan terbentuk hidroksiapatit berpori dengan ukuran pori yang bervariasi secara karakteristik untuk jenis dan konsentrasi porogen tertentu.