Perlakuan Pada Permukaan Titanium Implant Untuk Mendapatkan Oseointegrasi

Click This :Perlakuan Pada Permukaan Titanium Implant Untuk Mendapatkan Oseointegrasi

Jurnal dari Subhaini dan Ellyza Herda

Program Studi Kedokteran Gigi

Universitas Syah Kuala

      I.        LATAR BELAKANG

                        Pesatnya pekembangan teknologi implantasi memacu teknolog dan ilmuan berpikir keras bagaimana menemukan solusi yang tepat terkait permasalahan seputar implantasi. Piranti implan adalah suatu bagian yang tak dapat dipisahkan dari permasalahan tersebut. Kecocokan piranti implan dengan lingkunganya merupakan salah satu garansi kesuksesan proses tersebut. Maka dari itu proses osseointegrasi dengan pertimbangan kecocokan dari sisi anatomi maupun mekanisnya perlu dipelajari dan diteliti lebih lanjut.

Proses osseointegrasi banyak dipengaruhi oleh berbagai faktor diantaranya lokasi anatomi, desain dan ukuran implan, prosedur pembedahan, efek beban, lingkungan biologis, umur, jenis kelamin dan karakteristik khusus permukaan implan. Untuk menghasilkan integrasi permukaan implan yang baik, sangat dipengaruhi oleh sifat permukaan yang mampu membuat sel atau jaringan dapat berkembang.

Sifat yang harus dimiliki bahan implan diantaranya adalah bikompatbilitas, biomekanis dan dapat berosseointegrasi di dalam tubuh. Bahan implan haruslah memberikan sifat mekanis yang baik sehingga kompatibel dengan bahan yang digantikannya dalam tubuh, mampu bersifat anti-korosi dari efek ciran dalam tubuh, dan masih banyak persyaratan lain sehingga setelah proses implantasi tidak menimbulkan masalah baru di kemudian hari.

Titanium maupun paduannya merupakan salah satu jenis logam yang senantiasa dipakai dalam dunia implantasi. Hal ini dikarenakan titanium mampu memenuhi persyaratan sebagai bahan implan. Titanium memiliki sifat biomekanis dan biokompatibiltas yang lebih baik dari logam lainnya. Secara biologi titanium memiliki sifart inert dan memiliki ketahanan korosi yang cukup tinggi dan dapat spontan membentuk lapisan TiO2 (Titanium Oksida) di permukaannya.

Gambar 1. Logam Titanium

Bahan yang memiliki biokompatibilitas belum tentu memiliki sifat bioaktif. Suatu bahan dikatakan bioaktif jika tidak hanya memberikan osteoconductive tapi juga mampu memberikan osteoinductive.Titanium memang memiliki sifat biokompatibilitas yang baik, akan tetapi bahan ini kurang bioaktif sehingga dapat mengurarangi osseointegrasi tulang derngan bahan implan.

Sebagai solusi permasalahan tersebut, berbagai macam modifikasi permukaan implan dan bahan paduaduan titanium telah banyak dilakukan untuk mendapatkan osseointegrasi yang baik dan menjadi bioaktif melalui komposisi biokimia dan modifikasi permukaan topografi. Jurnal tersebut membahas bagaimana memodifikasi permukaan implan titanium agar menjadi bioaktif dan mampu berosseointegrasi lebih baik.

 

    II.        TUJUAN

  1. Memodifikasi permukaan titanium agar mendapaktkan osteoinduktiv dan osteokonduktiv.
  2. Menemukan perlakuan kimia,fisika dan biokimia yang tepat untuk osseointegrasi.

 

   III.        MATERIAL DAN METODE

 

MATERIAL IMPLAN

                        Material yang digunakan ialah Titanium, sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, berkilau, tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan klorin dengan warna putih-metalik-keperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Titanium dihargai lebih mahal daripada emas karena sifat-sifat logamnya.

Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan lmenit, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk alotropi dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirkonium secara kimia maupun fisika. Keunggulan logam titanium dibandingkan logam lain :

  • Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.
  • Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.
  • Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara nyata.
  • Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.

 

  • Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium

 

TITANIUM SEBAGAI MATERIAL IMPLAN

Penggunaan titanium dalam bidang medis akhir – akhir ini menjadi suatu solusi sukitnya mencari material implant yang cocok. Titanium memiliki densitas rendah sekitar 4,5 g/cm3 biokompatibilitas yang baik, tahan korosi dan sifat mekanis yang sesuai dengan tulang yaitu ringan dan modulus elastic yang rendah.

Biokompatibilitas titanium dan paduannya terutama di berikan oleh lapisan pasif sangat tipis TiO2 yang memiliki kelarutan rendah. Lapisan ini mampu menahan korosi untuk lapisan di bawahnya. Titanium juga dapat melakukan self healing dalam orde nano sekon ketika lapisan pasif tersebut rusak.

Dari berbagai penelitian ternyata paduan titanium memiliki performa lebih baik dari titanium murni sebagai bahan implan hal ini karena terbentuknya solid solution dari logam paduannya. Paduan titanium yang lazim digunakan yaitu Ti-6Al-4V, NiTi, Ti-13Nb-13 Zr. Sifat – sifat istimewa titanium dan paduanya belumlah dikatakan sempurna sebagai bahan implant, permukaan titanium ternyata memiliki sifat osseointegrasi yang rendah sehingga kurang menghidupkan jaringan di sekitarnya. Penelitian lebih lanjut mengarah kepada bagaimana permukaan topografi implan dimodifikasi dengan perlakuan fisika,kimia maupun bio kimmia agar memiliki sifat osseointegrasi yang lebih baik.

 

 

 

 

METODE PERLAKUAN FISIKA

Perlakuan fisika yang biasa diaplikasikan adalah perlakuan mekanis seperti turning, cuttuing,smoothing dan blasting. Tujuannya adalah untuk mendapatkan retensi sel-sel tulang, topografi yang kasar juga mampu didapatkan melalui proses sintering. Hasil penelitian Kutty dkk menyatakan bahwa suksesnya suatu implan harus mempunyai biokompatibiltas, kuat dan mengandung porus – porus. Porus-porus ini dihasilkan oleh dari suatu proses sintering microwave. Hasilnya adalah berupa gradien porositas pada permukaan implan. Bagian dalam implan lebih padat sehingga dengan sendirinya di permukaan implan akan terbentuk porus-porus sebagai retensi sel-sel tulang ketika implantasi. Selain itu metode annealing juga dapat dilakukan namun dengan ketentuan dilakukan pada temperatur dimana rutile belum terbentuk.

METODE PERLAKUAN KIMIA

Metode perlakuan kimia yang dapat mebuat ikatan lebih baik adalah plasma spray, laser, electrophoretic sputtering, chemical deposition,slurry dipping dan spraying. Perendaman dalam larutan asam setelah proses mekanis seperti electro-erotion, eletro-polishing dan anodi-sation akan menghasilkan defect yang merata dipermukaan substrat yang dihasilkan oleh reaksi redoks antara asam dengan permukaan substrat.

Penambahan komposisi lain (deposisi) di permukaan substrat implan merupakan modifikasi pada permukaan implan yang sering digunakan. Penambahan komposisi baru ini sebelumnya harus diberi perlakuan fisika dahulu agar komposisi baru ini tidak terkelupas dan dapat berikatan secara fisika maupun kimia dengan substrat titanium.

Jenis pelapis senyawa logam berupa senyawa oksida dan keramik sering diaplikasikan dalam bentuk uap ke dalam substrat implan untuk mendapatkan sifat bioaktif. Dengan pertimbangan substrat berinterasi dengan jaringan tulang, substrat dilapisi hidroksiapatit (HA), untuk memperbaiki integrasi dengan lingkungan biologis. Penambahan HA akan membuat modulus young implan sama dengan tulang. Melalui perlakuan kimia dan pemanasan logam implan terbukti setelah diuji dalam rendaman dalam cairan tubuh terdapat apatit. Apatit yang mengendap berikatan kuat sehingga terjadi inisiasi ikatan yang kuat antara tulang dengan jaringan tubuh.

 

 

 

METODE PERLAKUAN BIOKIMIA

Perlakuan secara biokimia merupakan tahap untuk mengontrol tahap –tahap kompleks fenomena biokimia interface antara implan dengan jaringan biologi untuk mendapatkan osseointegrasi. Permukaan implan sangat menentukan jumlah sel yang melekat, poliferasi, diferensiasi dan kualitas sel yang berkembang. Komposisi kimia dan kekasaran sangat mempengaruhi performa osseo integrasi implan.

Pemberian molekul spesifik dapat menjadikan permukaan bioaktif. Molekul – molekul ini berperan sebagai faktor pembuluh dan pelekat pada membran sel dan matrik secara ekstra seluler. Berdasarkan hasil penelitian diantaeranya famili TGF-β (transforming growth factor-beta) dan BNPs (bone morphogenetic proteins).

Akhir-akhir ini diperkenalkan suatu “bioactive peptide” yang memberikan stabilitas dan kelarutan yang lebih baik, dan dapat diproduksi secara sintesa kimia dan harganya jauh relatif lebih murah. Salah satu peptida yang dipakai adalah asam amino Arg-Gly-Asp (RGD). Secara umum terdapat tiga metode perlakuan biokimia pada permukaan implan yaitu adsorpsi fisika kimia molekul aktif pada permukaan, berikatan kovalen, bioresorbarble melalui molekul aktif.

 

  IV.        HASIL PENELITIAN DAN JURNAL

            Osteokonduksi bahan implan dapat diperoleh dengan metode perlakuan secara fisika dan kimia yaitu dengan mendapatkan struktur permukaan bahan implan yang kasar dan berporus sebagai retensi sel-sel tulang yang tumbuh dan berkembang disekitar permukaan implan. Sedangkan osteoinduksi dapat diperoleh dengan perlakuan kimia dan biokimia yaitu dapat merangsang sel-sel tumbuh dan berkembang di sekitar bahan implan.

 

    V.        PEMBAHASAN DISKUSI

Karakteristik suatu bahan implan haruslah memiliki bikompatbilitas, biomekanis dan          dapat berosseointegrasi di dalam tubuh. Untuk berosseointegrasi suatu implan haruslah memiliki osteoinduktif dan osteokonduktif. Osteoinduktif adalah kemampuan dari material       graft untuk menginduksi stem sel agar dapat berdeferensiasi menjadi sel-sel tulang            dewasa. Proses ini biasanya berkaitan dengan adanya faktor pertumbuhan tulang dalam     material graft atau suplemen pendukung dalam graft tulang. Bone morphogenic protein             (BMP) dan mineralisasi matriks tulang merupakan bahan pokok osteoinduktif (Muschleret            al. 1990).

Osteokonduktif adalah sifat fisik dari graft dalam menjalankan fungsi sebagai scaffold untuk mendukung dalam persembuhan tulang. Osteokonduktif memungkinkan untuk pertumbuhan neovaskularisasi dan infiltrasi sel-sel prekursor osteogenik ke dalam ruang graft. Sifat osteokonduktif ditemukan di autograft dan allograft, demineralisasi tulang matrik, hidroksiapatit, kolagen dan kalsium fosfat (Kalfas 2001).

Untuk mendapatkan osseointegrasi yang baik osteoinduktif dan osteokonduktif suatu implan haruslah dipenuhi. Untuk meningkatkannya dapat dilakukan perubahan pada permukaan implan dengan perlakuan fisika,kimia dan biokimia.

 

  VI.        KESIMPULAN

1)    Material implan yang baik haruslah memiliki sifat bikompatbilitas, biomekanis dan             dapat berosseointegrasi di dalam tubuh.

2)    Untuk mendapatkan osseointegrasi yang baik diperlukan osteoinduksi dan osteokonduksi.

3)    Untuk meningkatkan osteoinduktif dan osteokonduktif pada implan dapat dilakukan modifikasi permukaan dengan perlakuan fisika,kimia dan biokimia.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s