Pemanasan menggunakan microwave meningkatkan kualitas tulang buatan

Tulang adalah bagian yang sangat penting di tubuh manusia, bayangkan jika tidak ada tulang dalam tubuh manusia.  Namun, bagaimana jika tulang rusak? sebuah tulang buatan yang dihasilkan oleh para peneliti di Korea Selatan dapat meningkatkan pengobatan kerusakan tulang dan cacat melalui cangkok tulang.

gambar tulang buatan

Secara tradisional, cangkok tulang membutuhkan bahan yang akan ditransplantasikan baik dari tulang pasien lain atau dari donor. Cangkok buatan menawarkan proses lebih mudah dan lebih kurang berisiko, memberikan perancah buatan di mana sel-sel tulang dapat tumbuh. Namun, mengembangkan bahan dengan karakteristik yang ideal telah terbukti sulit. Struktur tulang alami memberikan kompromi yang optimal antara berat badan dan kekuatan, dan perancah alami berpori untuk memungkinkan ingrowth dari sel-sel tulang. Pengganti buatan yang ideal akan menciptakan semua aspek.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Lee Byong Taek di Soonchunhyang University telah menciptakan sebuah perancah buatan yang erat meniru struktur tulang kecil seperti yang ada di jari tangan dan kaki. Menulis dalam edisi terbaru Sains dan Teknologi Bahan Advanced, mereka menjelaskan bagaimana perancah juga memungkinkan pertumbuhan yang efisien sel tulang pada permukaannya, sehingga memenuhi kriteria baik kekuatan dan biokompatibilitas diperlukan untuk digunakan pada pasien.

Untuk mencapai hal ini, para peneliti memanfaatkan keuntungan dari dua bahan yang berbeda. Kedua keramik sudah digunakan dalam tulang buatan, masing-masing dengan manfaat yang berbeda. Yang pertama adalah hidroksiapatit, bahan yang didasarkan pada kalsium fosfat dan yang merupakan konstituen utama dari tulang alami. Sementara hidroksiapatit mendorong ingrowth sel tulang, ketika berpori seperti tulang alami, itu adalah mekanik lemah. Bahan kedua, zirkonium dioksida, lebih kuat tetapi sel tidak tumbuh di atasnya. Perancah baru memiliki struktur berlapis: hidroksiapatit pada permukaan luar untuk mendorong pertumbuhan sel, dan zirkonium dioksida bawah untuk memberikan kekuatan.

Usaha-usaha sebelumnya di struktur komposit yang sama telah menderita karena proses produksi tradisional untuk keramik membutuhkan pemanasan temperatur sangat tinggi, dan ekspansi yang tidak sama dari bahan yang berbeda dapat menyebabkan retak. Menggunakan microwave untuk pemanasan memungkinkan para peneliti untuk menghasilkan perancah yang lebih stabil, dan lapisan gradien antara hidroksiapatit dan zirkonium dioksida, yang memiliki sifat menengah, meringankan efek ekspansi yang berbeda.

Untuk menilai interaksi perancah akhir dengan sel, tim pertama menginkubasi sel di hadapan keramik dan diuji untuk penanda genetik pertumbuhan. Mereka menemukan tidak ada perbedaan bila dibandingkan dengan sel-sel tumbuh dalam kondisi kontrol, yang berarti keramik tidak mencegah pertumbuhan sel-sel.

Untuk menguji bagaimana sel-sel tumbuh di perancah sendiri, tim diinkubasi sel-sel tulang berbudaya di permukaan untuk jangka waktu yang berbeda. Sel yang melekat pada permukaan dalam waktu 30 menit dan selama beberapa hari, mereka terus tumbuh dan membelah. Setelah seminggu, sel menutupi permukaan perancah dan hampir penuh pori-pori dalam struktur keramik.
Kompatibilitas dengan pertumbuhan sel berarti bahwa, bersama dengan kekuatan yang diberikan oleh struktur komposit, tulang buatan yang baru memenuhi persyaratan untuk cangkok buatan lebih lengkap daripada pilihan saat ini.

Referensi :
  • Dong-Woo Jang, Thi-Hiep Nguyen, Swapan Kumar Sarkar, Byong-Taek Lee.Microwave sintering andin vitrostudy of defect-free stable porous multilayered HAp–ZrO2artificial bone scaffoldScience and Technology of Advanced Materials, 2012; 13 (3): 035009 DOI: 10.1088/1468-6996/13/3/035009

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel