mpc injectable

24
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Defek tulang yang disebabkan oleh trauma, infeksi, tumor, rekonstruksi sendi total sering terjadi sehingga material pengganti tulang mutlak dibutuhkan. Selain defek tulang, masalah serius tulang yang saat ini menjadi perhatian adalah kerapuhan tulang akibat osteoporosis. Osteoporosis adalah kelainan kerangka, ditandai dengan penurunan kekuatan tulang dan dipengaruhi oleh meningkatnya risiko patah tulang, sedangkan kekuatan tulang merefleksikan gabungan dari dua faktor, yaitu densitas tulang dan kualitas tulang (Junaidi, 2007). Menurut Departemen Kesehatan RI pada tahun 2009, dampak osteoporosis di Indonesia sudah dalam tingkat yang harus diwaspadai, yaitu mencapai 19,7% dari populasi. Penyebab osteoporosis dipengaruhi oleh berbagai faktor dan pada individu bersifat multifaktoral seperti gaya hidup tidak sehat, kurang gerak, tidak berolahraga serta pengetahuan mencegah osteoporosis yang kurang akibat kurangnya aktivitas fisik yang dilakukan sehari-hari mulai anak- anak sampai dewasa, serta kurangnya asupan kalsium (DEPKES, 2009). 1

Upload: fauziyah-firdausi-m-s

Post on 26-Nov-2015

106 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

15

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Defek tulang yang disebabkan oleh trauma, infeksi, tumor, rekonstruksi sendi total sering terjadi sehingga material pengganti tulang mutlak dibutuhkan. Selain defek tulang, masalah serius tulang yang saat ini menjadi perhatian adalah kerapuhan tulang akibat osteoporosis. Osteoporosis adalah kelainan kerangka, ditandai dengan penurunan kekuatan tulang dan dipengaruhi oleh meningkatnya risiko patah tulang, sedangkan kekuatan tulang merefleksikan gabungan dari dua faktor, yaitu densitas tulang dan kualitas tulang (Junaidi, 2007). Menurut Departemen Kesehatan RI pada tahun 2009, dampak osteoporosis di Indonesia sudah dalam tingkat yang harus diwaspadai, yaitu mencapai 19,7% dari populasi. Penyebab osteoporosis dipengaruhi oleh berbagai faktor dan pada individu bersifat multifaktoral seperti gaya hidup tidak sehat, kurang gerak, tidak berolahraga serta pengetahuan mencegah osteoporosis yang kurang akibat kurangnya aktivitas fisik yang dilakukan sehari-hari mulai anak-anak sampai dewasa, serta kurangnya asupan kalsium (DEPKES, 2009).

Kedua kejadian tersebut memiliki persamaan yang harus ditanggulangi yaitu kurangnya densitas mineral tulang yang ditanggulangi dengan mengisi bagian tulang yang kosong. Pada defek tulang, kekosongan tulang disebabkan oleh faktor eksternal berupa kecelakaan, tumor, rekonstruksi dan lain-lain sedangkan pada osteoporosis lebih disebabkan oleh faktor internal yaitu penurunan kemampuan tulang untuk melakukan proses remodeling karena kerja osteoclast dan osteoblast tidak seimbang. Cara mengatasinya adalah dengan meningkatkan densitas tulang atau mengisi bagian kosong dari tulang degan bahan yang sesuai dengan material tulang.

Hidroksiapatit banyak dibuat menjadi komposit dengan material lain untuk mengatasi sifat getasnya, seperti gelatin, alginat atau kitosan. Komposit hidroksiapatit-gelatin sudah banyak diteliti dan hasilnya sangat baik. Komposit hidroksiapatit-gelatin cocok digunakan sebagai material pengganti tulang dengan tingkat biokompatibilitas yang tinggi serta tidak toksik setelah diuji secara in vitro selama 24 jam dengan komposisi 50% w/w hidroksiapatit (Askarzadeh, 2004). Azami et al juga telah melakukan penelitian bahwa komposisi hidroksiapatit-gelatin yang dapat digunakan adalah 40:60. Adanya penambahan gelatin bertujuan meningkatkan adhesi osteoblast, migrasi dan mineralisasi. Selain itu, telah ditunjukkan bahwa komposit hidroksiapatit-gelatin memenuhi hampir semua sifat yang disyaratkan oleh pengganti tulang (bone substitute), sesuai hasil uji in vitro, in vivo, fisis dan kimiawi (Azami, 2012). Penggunaan alendronate sebagai obat untuk menambah densitas tulang dan menghambat perombakan tulang telah mengurangi resiko patah tulang pada wanita yang telah menopause dari 20% menjadi 13% (Anonymous, 2008).

Dari berbagai fakta di atas, dapat diketahui bahwa perlu adanya pembawa alendronate untuk masuk ke tulang dan komposit hidroksiapatit-gelatin memungkinkan untuk menjadi salah satu kandidat pembawanya dalam bentuk injectable bone substitute.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diambil dari latar belakang di atas adalah:

1. Bagaimana hasil sintesis injectable bone substitute dari komposit hidroksiapatit-gelatin-alendronat?

2. Bagaimana hasil uji FTIR, uji viskositas dan uji injektabilitas dari injectable bone substitute?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui proses pembuatan komposit hidroksiapatit gelatin dalam bentuk injectable bone substitute sebagai penghantar obat alendronat pada defek tulang akibat osteoporosis serta karakterisasi dari injectable bone substitute tersebut.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat membuat injectable bone substitute dari komposit hidroksiapatit-gelatin-alendronat sehingga mampu dikembangkan biomaterial baru yang unggul dalam aplikasi klinis

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tulang dan Osteoporosis

Mineral tulang terdiri dari submikroskopik kristal apatit kalsium dan fosfat, menyerupai hidroksiapatit dengan struktur kristal (Ca10(PO4)6(OH)2). Tulang terbagi atas dua macam, yaitu tulang cancellous (spongy) dan tulang kompak atau kortikal (Park et al, 2007).

Osteoporosis muncul akibat ketidakmampuan tubuh manusia mengimbangi proses bone remodeling yang terjadi dalam tulang secara alami sehingga ketika terjadi perombakan tulang untuk digantikan oleh sel tulang yang baru menjadikan tulang rapuh kehilangan massanya. Hal inilah yang menyebabkan densitas mineral tulang turun. Pada saat proses bone remodeling, terjadi dua aktivitas dalam tulang, yaitu penyerapan, penggantian sel tulang yang lama dengan yang baru oleh osteoclast, dan memindahkan kolagen dari tulang ke tubuh. Pada penderita osteoporosis, resiko tertinggi yang kemungkinan terjadi adalah patah tulang akibat tidak mampu menahan beban (Braly, 2000). Sampai saat ini, penanganan untuk osteoporosis dilakukan dengan pemberian asupan kalsium dan vitamin D yang cukup. Tetapi peningkatan gizi itu saja tidak cukup karena proses bone remodeling akan terjadi lebih cepat daripada proses pengonsumsian kalsium dan vitamin D tersebut sehingga akhirnya ditemukan obat untuk menghambat proses bone remodeling tersebut.

2.2 Hidroksiapatit, Gelatin dan Alendronat

Hidroksiapatit adalah bagian dari kelompok apatit dari keramik. Hidroksiapatit merupakan komposisi bahan penyusun tulang dimana rumus kimia yang dibentuk hidroksiapatit adalah (Ca10(PO4)6(OH)2). Hidroksiapatit dapat dibuat secara mudah dalam bentuk serbuk (Ratner,B., 2004). Berikut ini adalah gambar struktur hidroksiapatit:

Gambar 2.1 Struktur Kristal Hidroksiapatit (Park et al, 2007)

Gelatin adalah protein yang diperoleh dari jaringan kolagen hewan yang terdapat kulit, tulang dan jaringan ikat. Gelatin mempunyai karakteristik asam amino seperti kolagen, yaitu mengandung glisin, prolin, dan hidorksiprolin yang tinggi. Berikut ini adalah struktur kimia dari gelatin:

Gambar 2.2 Struktur kimia gelatin (Chaplin, 2012)

Gelatin memiliki kemampuan reversible dari fase sol ke gel atau sebaliknya, mengembang dalam air, membentuk film, mempengaruhi viskositas suatu bahan dan melindungi sistem koloid (Parker dalam Hajrawati, 2006).Alendronate adalah salah satu obat dari jenis biphosphonate. Biphosphonate adalah salah satu jenis obat yang digunakan untuk mengatasi tulang yang rapuh, seperti pada kasus osteoporosis, dan mencegah keretakan atau fraktur (Anonim, 2008). Biphosphonate merupakan bahan yang mengurangi proses bone remodelling melalui modulasi aktivitas osteoblast dan osteoclast (Giuliani dalam Lui, 2013). Struktur dari alendronate merupakan biphosphonate yang rantai alkilnya gugus hidroksil dan amina. Berikut ini adalah struktur kimia alendronate:

Gambar 2.3 Struktur kimia alendronate (Catterral, 2002)

Alendronate sering digunakan dalam pencegahan dan pengobatan osteoporosis setelah menopause, Pagets disease, hiperparatiroitis, hiperkalsemia akut, dan penyakit metastase tulang. Efek klinis dari alendronate ini adalah peningkatan densitas mineral tulang, kekuatan tulang dan penurunan resiko fraktur tulang (Fabad, 2006).

2.3 Komposit Hidroksiapatit-Gelatin-Alendronat

Komposit merupakan gabungan dari dua material atau lebih untuk mendapatkan sifat unggul dari keduanya melalui campuran yang tidak homogen. Komposit HA-gelatin banyak dikembangkan dalam bentuk scaffold dengan tujuan HA sebagai penyuplai hidroksiapatit yang dibutuhkan untuk pembentukan tulang dan gelatin sebagai matriks yang menjaga agar hidroksiapatit mempunyai tempat untuk mengikatkan diri. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Warastuti dan Abbas(2011) menghasilkan sebuah komposit HA-kitosan yang berbentuk suspensi atau pasta yang disebut injectable bone substitute. Dalam penelitian itu juga disebutkan bahwa posisi kitosan di dalam komposit ini dapat digantikan dengan material organik yang berperan sebagai matriks lainnya, seperti gelatin, kolagen, atau alginat.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1Alat dan Bahan Penelitian

3.1.1 Alat Penelitian

Peralatan gelas lengkap, neraca analitis, gelas ukur, gelas becker, buret, magnetic stirrer, tabung reaksi, spatula, sendok, masker, stereoform box, alumunium foil, suntikan, cawan petri, Viscotester VT-04F RION CO. LTD dan stopwatch.3.1.2 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain bubuk hidroksiapatit dari tulang sapi Bank Jaringan RSUD dr. Soetomo, gelatin, alendronate, hidroksipropilmetil selulosa (HPMC) dan aquades.3.2Prosedur Penelitian

Sampel dibuat dengan mencampurkan HPMC 2%(w/v) dengan air panas bersuhu 90-100C. Kemudian gelatin 5%(w/v) dilarutkan dalam air distilasi kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan suhu 40C selama 1 jam. Setelah itu larutan HPMC dan gelatin campur dengan hidroksiapatit dan alendronate dicampurkan bersama dengan kombinasi hidroksiapatit dan gelatin 58:42 Alendronate yang digunakan untuk setiap sampel adalah 35 mg. Setelah itu dilakukan pengujian hasil sampel. Ada 3 macam pengujian yaitu uji FTIR, uji viskositas dan uji injektabilitas. Berikut ini adalah diagram alir penelitiannya:

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Pengujian yang dilakukan antara lain:

1. Uji FTIR

Uji FTIR merupakan uji untuk mengetahui gugus fungsi yang ada dalam suatu material dan akan menunjukkan ada atau tidaknya gugus baru yang muncul setelah adanya proses pencampuran dua material. Hal ini dilakukan untuk menjustifikasi keberhasilan proses sintesis yang dilakukan.

2. Uji Viskositas

Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Viscotester VT-04F RION CO. LTD. Sampel yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam wadah atau gelas becker. Digunakan rotor yang sesuai dengan batasan viskositas dari sampel dan siap diukur kekentalannya yang akan ditunjukkan oleh alat tersebut dalam satuan dPa.s.

3. Uji InjektabilitasUji injektabilitas adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kemampuan dari sampel untuk diinjeksikan atau keluar dari spuit atau suntikan. Besaran yang diukur dari pengujian ini adalah massa atau volume yang mampu disuntikkan tiap satuan waktu. Hasil uji viskositas juga akan mempengaruhi hasil uji injektabilitas karena kemampuan bahan untuk dikeluarkan dari suntikan bergantung pada viskositasnya.BAB 4

PEMBAHASAN

4.1 Hasil Sintesis Injectable Bone Susbtitute Komposit Hidroksiapatit-Gelatin-Alendronat

Komposit HA-gelatin banyak dikembangkan dalam bentuk scaffold dengan tujuan HA sebagai penyuplai hidroksiapatit yang dibutuhkan untuk pembentukan tulang dan gelatin sebagai matriks yang menjaga agar hidroksiapatit mempunyai tempat untuk mengikatkan diri. Hasil dari penelitian yang telah dilakukan oleh Kim dalam Azami, 2012, menunjukkan bahwa telah dilakukan studi secara kultur sel terhadap komposit HA-gelatin dan hasilnya ternyata lebih baik daripada hanya menggunakan HA serta ada kenaikan sifat mekaniknya.Injectable bone substitute yang disintesis menghasilkan bentuk pasta yang sudah dimasukan ke dalam spuit atau suntikan dan siap digunakan. Injectable bone substitute yang telah dibuat ini menggunakan HPMC sebagai suspending agent agar bentuk pasta tersebut stabil (Weiss et al, 2007). Hidroksiapatit berperan sebagai bahan yang akan menjadi nutrisi bagi tulang yang mengalami osteoporosis atau defek tulang agar proses regenerasi tulang berjalan dengan baik dan cepat sedangkan gelatin berperan sebagai tempat tumbuhnya sel baru dan merupakan tempat melekatnya hidroksiapatit tersebut (Perut et al., 2011).

Komposit hidroksiapatit-gelatin ini dikatakan telah terbentuk jika dalam komposit tersebut terdapat ikatan antara Ca2+ dari hidroksiapatit dan gugus karboksil (COO-) dari gelatin pada daerah serapan di sekitar 1649-1548 cm-1.

Gambar 4.1 Ikatan antara hidroksiapatit dan gelatin

Alendronat dalam komposit ini berperan sebagai tambahan karena fungsinya sebagai obat. Alendronat akan terperangkap dalam Injectable bone substitute ini dan akah dihantarkan ke dalam tulang secara maksimal dibandingkan secara oral. Alendronat bekerja dengan menghambat kerja osteoclast agar proses perombakan tulang menjadi lebih lambat (Catteral, 2002). Injectable bone substitute ini dapat berperan ganda dengan adanya alendronat di dalamnya yaitu sebagai bone graft dan penghantar obat. Sintesis yang telah dilakukan menghasilkan sampel dalam bentuk pasta dan siap untuk dimasukkan spuit atau suntikan. 4.2 Hasil Karakterisasi Injectable Bone Susbtitute Komposit Hidroksiapatit-Gelatin-Alendronat

Sintesis yang telah dilakukan dapat diketahui keberhasilannya dengan melakukan karakterisasi FTIR, dari hasil sintesis tersebut akan muncul gugus baru yang berasal dari ikatan antara hidroksiapatit dan gelatin. Berikut ini adalah hasil karakterisasi FTIR sintesis antara hidroksiapatit dan gelatin:

Gambar 4.2 Spektrum FTIR komposit hidroksiapatit-gelatin

Hasil spektrum FTIR antara hidroksiapatit dan gelatin menunjukkan adanya ikatan baru pada daerah serapan 1649 cm-1 yang merupakan ikatan antara kalsium dari hidroksiapatit dengan gugus karboksil dari gelatin (Wang et al., 2010). Ikatan ini yang akan dipertahankan dalam bentuk pasta ini. Selain karena hidroksipropilmetilselulosa yang berperan mempertahankan bentuk pasta agar tidak mengendap, ikatan ini akan menahan bentuknya agar tetap menjadi pasta.

Hasil sintesis yang telah ditunjukkan oleh FTIR menunjukkan bahwa proses sintesis berhasil dan akan masuk ke tahap selanjutnya yaitu karakterisasi viskositas dan injektabilitas. Uji viskositas akan dilakukan dengan menggunakan Viscotester VT-04F RION CO. LTD untuk mengetahui kekentalan dari sampel yang telah disintesis. Syarat injectable bone substitute yang baik salah satunya adalah viskositas yang sesuai yaitu sekitar 400 dPa.s (Weiss et al., 2007). Nilai viskositas inilah yang akan menjadi acuan tepat tidaknya viskositas sampel yang didapatakan. Kekentalan sampel yang telah dibuat dipengaruhi oleh prosentase suspending agent yang ada dalam komposit tersebut karena HPMC yang mengatur kekentalannya. Semakin tinggi prosetase HPMC, maka viskositasnya juga akan semakin besar.

Hasil dari karakterisasi viskositas dapat menjadi acuan untuk melakukan karakterisasi selanjutnya yaitu uji injektabilitas. Uji injektabilitas akan dilakukan dengan memasukkan sampel ke dalam spuit dan akan diukur volume yang keluar tiap satuan waktu dengan tekanan yang konstan. Dari hasil uji ini, didapatkan nilai optimal untuk injectable bone substitute adalah 2 mm3 tiap detiknya dengan tekanan 600.000 MPa. Berikut ini adalah hasil dari uji injekatabilitas:

Gambar 4.3 Grafik Hasil uji Injektabilitas

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Komposit hidroksiapatit-gelatin-alendronat mampu disintesis dan diaplikasikan sebagai injectable bone substitute berdasarkan hasil karakterisasi FTIR yang menunjukkan adanya ikatan kalsium dari hidroksiapatit dan gugus karboksil dari gelatin, karakterisasi viskositas yang menunjukkan hasil 400 dPa.s dan uji injektabilitas yang menunjukkan hasil 2 mm3 tiap detik dengan tekanan 600.000 Mpa.5.2 Saran

1. Perlu dilakukan karakterisasi yang lebih lanjut seperti karakterisasi sifat mekanik, uji in vitro dan uji in vivoDAFTAR PUSTAKA

Abbas, Basril. 2011. Sintesis dan Karakterisasi Pasta Injectable Bone Substitute Iradiasi Berbasis Hidroksiapatit. Jakarta: Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi.

Anonim. 2008. Alendronate for Osteoporosis-Preventing Fracture in Peoplewith Very Fragile Bone (Low Bone Mineral Density). New South Wales: National Prescribing Service Limited (NPS). Diakses pada tanggal 1 Oktober 2013.Askarzadeh, Karim et al . 2004. Fabrication and Characterizationof a Porous Composite Scaffold Based on Gelatin and Hydroxyapatitefor Bone Tissue Engineering. Tehran, Iran: Iranian Polymer Journal 14(6): 511-520.

Azami, Mahmoud et al. 2012. A Porous Hydroxyapatite/Gelatin Nanocomposite Scaffold for Bone Tissue Repair: In Vitro and In Vivo Evaluation. Tehran, Iran: Jpurnal of Biomaterials Science.Halaman Pernyataan Orisinalitas

Judul Paper

POTENSI KOMPOSIT HIDROKSIAPATIT GELATIN SEBAGAI INJECTABLE BONE SUBSTITUTE DENGAN PENAMBAHAN ALENDRONAT UNTUK MENGATASI DEFEK TULANG DAN OSTEOPOROSISOleh :

Alfian Pramudita Putra081017004

Angkatan 2010

Fauziyah Firdausi M. S081017008

Angkatan 2010

Cityta Putri Kwarta

081211732002Angkatan 2012

UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYAKarya tersebut tidak sedang diikut sertakan dalam kompetisi yang lain maupun pernah memenangkan perlombaan sejenis serta telah memenuhi kaidah tata cara maupun norma penulisan yang berlaku, dan karya ini adalah hasil karya saya/kami sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya/kami nyatakan dengan benar.

Yang Menyatakan,

Lampiran

Biodata Ketua dan Anggota

A. Identitas Diri

1.Nama LengkapAlfian Pramudita Putra

2.Jenis KelaminL

3.Program StudiS1 Teknobiomedik

4.NIM081017004

5.Tempat dan Tanggal LahirJember, 23 Juli 1992

6. [email protected]

7.Nomor Telepon/HP 085231431098

B. Riwayat Pendidikan

SDSMPSMA

Nama InstitusiSD NU 03 Nurul HudaSMPN 1 WuluhanSMAN Ambulu

Jurusan--IPA

Tahun Masuk-Lulus1998-20042004-20072007-2010

C. Pemakalah Seminar Ilmiah

NoNama Pertemuan Ilmiah/SeminarJudul Artikel IlmiahWaktu dan tempat

1.ICNSET- 2nd AASIC 2013 (ASEAN Academic Society International Conference)Bovine Freeze Dried Amniotic Membrane(FD-AM) Covered Sterile Gauze for Wound Dressing4-5 November 2013, Kasetsart University, Bangkok, Thailand

D. Penghargaan selama 10 Tahun Terakhir

NoJenis PenghargaanInstitusi Pemberi Pemberi PenghargaanTahun

1.---

Analisis Data

HA

HPMC 2% (w/w) + aquades pada suhu 90-100C

Gelatin 5% (w/v) + air distilasi

Keramik:polimer = 58:42 + alendronat 35 mg

Uji FTIR

Uji Viskositas

Uji Injektabilitas

1