Pengembangan material biomaterial menjadi salah satu upaya progresif guna mengatasi keterbatasan cangkok tulang konvensional dalam menangani kerusakan dan rekonstruksi tulang. Adapun salah satu material yang berpotensi dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut ialah hidroksiapatit (HA), yakni sebuah senyawa atau material keramik yang memiliki komposisi menyerupai mineral utama penyusun tulang dan gigi.
Hal tersebut dikemukakan oleh Prof. Ir. Muhammad Kusumawan Herliansyah, S.T., M.T., Ph.D., IPU., ASEAN Eng., dalam pidato pengukuhannya sebagai Guru Besar dalam Bidang Ilmu Teknologi Pemrosesan Material, yang berlangsung di Balai Senat, Gedung Pusat UGM, Kamis (5/11). Dalam pidatonya yang berjudul “Pengembangan Material Hidroksiapatit untuk Aplikasi Biomaterial”, Kusumawan menjelaskan bahwa senyawa hidroksiapatit mempunyai potensi untuk digunakan sebagai material alternatif guna mendukung perbaikan dan regenerasi jaringan tulang.
Menurutnya, cangkok tulang penting untuk membantu penyembuhan patah tulang, penyatuan tulang pada persendian, serta regenerasi tulang yang hilang akibat trauma atau infeksi. Material tersebut, berdasarkan penelitian yang dilakukan Kusumawan, berfungsi mengisi rongga pada tulang yang rusak serta menyediakan kerangka bagi pertumbuhan tulang baru hingga secara bertahap dapat digantikan oleh jaringan tulang alami.
Selama ini, kata Kusumawan, penanganan kerusakan tulang masih sering mengandalkan cangkok tulang alami, seperti autograft, allograft, dan xenograft. Autograft yang berasal dari tubuh pasien sendiri memiliki keunggulan biologis karena mengandung sel dan faktor pertumbuhan yang mendukung pembentukan tulang. Meski begitu, penggunaannya tetap memiliki keterbatasan sebab memerlukan operasi tambahan yang dapat meningkatkan biaya dan risiko komplikasi pada lokasi donor.
Di sisi yang lain, penggunaan allograft yang berasal dari donor manusia dan xenograft dari spesies lain juga memiliki keterbatasan, antara lain risiko penolakan imun dan penularan patogen. Kondisi tersebut mendorong pengembangan material sintetis sebagai alternatif untuk memenuhi kebutuhan rekonstruksi tulang. “Dengan begini, hidroksiapatit merupakan material keramik paling cocok untuk implan pengganti jaringan keras,” ungkapnya.
Ia menjelaskan bahwa hidroksiapatit memiliki biokompatibilitas yang baik terhadap jaringan tubuh serta mampu berikatan langsung dengan tulang. Perlu diketahui, karakteristik tersebutlah yang menjadikannya potensial untuk digunakan dalam perbaikan dan augmentasi tulang. Akan tetapi, sifat mekaniknya yang cukup rapuh tentu membuat material ini belum ideal untuk aplikasi yang membutuhkan kemampuan menahan beban berat.
Adapun salah satu pendekatan pengembangan hidroksiapatit bisa dilakukan melalui fabrikasi material berpori. Struktur pori yang saling terhubung diperlukan untuk mendukung penetrasi sel, aliran nutrisi, serta pembentukan pembuluh darah dan jaringan tulang baru. “Material yang ada tidak hanya berfungsi mengisi bagian tulang yang rusak, tetapi juga menyediakan lingkungan yang mendukung proses regenerasi,” sambungnya.
Selain pengembangan struktur berpori, Kusumawan juga menyoroti pengembangan komposit berbasis hidroksiapatit sebagai pendekatan untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan material sekaligus mengendalikan sifat biologis implan, seperti bioaktivitas dan biodegradasi.
Menurutnya, penambahan material lain ke dalam matriks hidroksiapatit dapat meningkatkan kekuatan mekanik. Meski begitu, ia juga mengakui bahwa pengembangan komposit perlu mempertimbangkan keseimbangan antara kekuatan, biokompatibilitas, dan kemampuan material untuk terdegradasi secara biologis. “Penguatan HA dengan material bioinert perlu mempertimbangkan keseimbangan antara sifat mekanik dan bioaktivitas serta kesesuaian modulus elastisitas implan dengan tulang untuk menghindari peningkatan beban pada implan,” jelasnya lebih jauh.
Melalui kajian terhadap struktur dan sifat jaringan keras alami serta berbagai metode fabrikasi hidroksiapatit murni dan komposit, pengembangan material Hidroksiapatit diharapkan dapat berkontribusi pada penyediaan material cangkok tulang untuk aplikasi biomedis. “Diharapkan bahwa dengan penelitian ini, beberapa celah dalam literatur dapat diisi dan hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan pencerahan pada pengembangan dan fabrikasi cangkok tulang hidroksiapatit untuk aplikasi biomedis,” tutupnya.
Dengan pengukuhan tersebut, nama Prof. Ir. Muhammad Kusumawan Herliansyah, S.T., M.T., Ph.D., IPU., ASEAN Eng., resmi menjadi salah satu dari 546 guru besar aktif di Universitas Gadjah Mada. Di Fakultas Teknik UGM sendiri, Kusumawan tercatat sebagai salah satu dari 94 guru besar aktif dari total 118 guru besar yang dimiliki fakultas tersebut.
Penulis : Agito Sitepu
Editor : Gusti Grehenson
Foto : Donnie