Ilmuwan India Kembangkan Bahan untuk Implan Medis

PARA ilmuwan India telah mengembangkan bahan baru untuk aplikasi biomedis. Mereka menggabungkan nanomaterial berbasis graphene dengan Hydroxyapatite (HAp), biokeramik yang biasa digunakan dalam implan. Dalam beberapa tahun terakhir, implan biometalik menjadi populer sebagai sarana untuk memperbaiki, merestrukturisasi atau mengganti bagian yang rusak atau sakit dalam prosedur ortopedi dan gigi.

Komponen logam juga digunakan di perangkat seperti alat pacu jantung. Para ilmuwan mengetahui bahwa implan logam menghadapi beberapa keterbatasan dan bukan merupakan solusi permanen.

Mereka bereaksi dengan cairan tubuh dan menimbulkan korosi, melepaskan puing-puing keausan yang menghasilkan racun dan peradangan. Implan logam memiliki ekspansi termal yang tinggi dan kuat.

Tekanan ini dapat menyebabkan rasa sakit karena adanya reaksi dari dalam tubuh. Di sisi lain, biokeramik tidak memiliki batasan ini. HAp secara khusus bersifat osteo-konduktif, dengan struktur berpori seperti tulang yang menawarkan perancah, yang diperlukan untuk pertumbuhan kembali jaringan.

Meski demikian, biokeramik masih rapuh dan tidak memiliki kekuatan mekanik logam. Para peneliti mengatasinya dengan menggabungkan bahan nanopartikel, seperti Zirkonia.

Dalam penelitian terbaru, para ilmuwan telah menggabungkan HAp dengan nanoplatelet graphene. Teknik ini digunakan untuk memberikan tekanan kuat dan tidak menimbulkan sakit di kemudian hari.

“Studi yang dilaporkan sebelumnya hanya berfokus pada sifat struktural dari komposit tersebut tanpa menyoroti sifat biologisnya,” kata Gautam Chandkiram, peneliti utama di Universitas Lucknow, dikutip dari downtoearth.

Chandkiram telah menemukan bahwa penggabungan HAp dengan bahan nanographene dapat meningkatkan kekuatan mekanik. Ini akan memberikan pencitraan biokompatibilitas yang lebih baik tanpa mengubah sifat dasar tulangnya.

Pemurnian bahan dasar keramik merupakan tantangan utama yang signifikan dalam pembuatan komposit. Menurut para ilmuwan, Hydroxyapatite yang biokompatibel sangat efisien dan berhasil disiapkan melalui teknik iradiasi gelombang mikro.

Dalam penelitian ini, komposit yang dihasilkan akan disintesis menggunakan metode reaksi solidstate sederhana. Prosesnya melibatkan pencampuran berbagai konsentrasi bubuk nanoplatelet graphene dan pengeringan, penghancuran, pengayakan dan penggilingan bola bubur yang dihasilkan.

Pada tahap selanjutnya, serbuk komposit halus dikompresi dingin dan disinter pada 1.200 derajat Celsius. Proses ini dibutuhkan untuk mencapai kepadatan yang diinginkan.

Para ilmuwan menemukan bahwa komposit memiliki area antarmuka yang memadai antara nanopartikel dengan nanoplatelet graphene. Keduanya didistribusikan dengan baik ke dalam matriks hidroksiapatit, sementara menunjukkan resistensi fraktur yang tinggi.

Selanjutnya, karakterisasi struktural, pengujian mekanis dan bantalan menunjukkan bahwa sifat 2D graphene meningkatkan efisiensi transfer beban secara signifikan.

Para peneliti juga memeriksa viabilitas sel komposit dengan mengamati aktivitas metabolisme dalam sel-sel spesifik menggunakan prosedur yang dikenal sebagai uji MTT. Peneliti menggunakan jaringan usus larva Drosophila dan selosteoblas primer.

“Studi viabilitas sel keseluruhan menunjukkan bahwa tidak ada efek sitotoksik dari komposit pada semua jenis sel,” kata Chandkiram. Biomaterial digunakan dalam pengiriman obat dan diagnosis bioimaging.

Selain itu, komposit digunakan dalam rekayasa tulang. “Penelitian kami pada komposit menemukan bahwa itu menampilkan perilaku fluoresensi yang lebih baik dibandingkan dengan hidroksiapatit murni, itu menunjukkan memiliki potensi besar dalam rekayasa tulang dan aplikasi bioimaging juga,” tambah peneliti India.

Tim ini merupakan gabungan dari dua universitas di India, yaitu Universitas Lucknow dan Universitas Hindu Banaras. Tim peneliti adalah Sunil Kumar, Gautam Chandkiram, Vijay Kumar Mishra, Ritu Trivedi, Brijesh Singh Chauhan, Saripella Srikrishna, Ram Sagar Yadav, dan Shyam Bahadur Rai. (Fandy)