Diabetes melitus merupakan salah satu penyakit kronis yang jumlah penderitanya terus meningkat di seluruh dunia. Selain mengganggu metabolisme gula darah, diabetes juga dapat menimbulkan berbagai komplikasi serius, salah satunya adalah ulkus diabetik, yaitu luka kronis yang umumnya muncul pada kaki akibat gangguan sirkulasi darah dan kerusakan saraf. Luka ini sulit sembuh, mudah terinfeksi, bahkan dapat berujung pada amputasi apabila tidak ditangani dengan baik.
Salah satu penyebab utama sulitnya penyembuhan ulkus diabetik adalah tingginya risiko infeksi bakteri. Kondisi menjadi semakin kompleks karena banyak bakteri penyebab infeksi telah mengalami resistensi terhadap antibiotik, termasuk Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), yang dikenal sebagai salah satu bakteri paling sulit diatasi di rumah sakit. Oleh karena itu, diperlukan inovasi balutan luka (wound dressing) yang tidak hanya melindungi luka, tetapi juga mampu membantu proses regenerasi jaringan sekaligus menghambat pertumbuhan bakteri.
Penelitian ini menawarkan solusi melalui pengembangan balutan luka berbasis nanoserat (nanofiber) yang dibuat dari kombinasi polylactic acid (PLA) dan nanokitosan (nanochitosan/NCS) menggunakan teknologi electrospinning. Berbeda dengan balutan luka konvensional, nanofiber memiliki diameter yang sangat kecil, hanya beberapa ratus nanometer, sehingga membentuk struktur yang menyerupai matriks ekstraseluler (extracellular matrix/ECM) pada jaringan manusia. Struktur biomimetik ini memberikan lingkungan yang lebih ideal bagi sel untuk menempel, bermigrasi, dan membentuk jaringan baru selama proses penyembuhan.
Agar menghasilkan nanofiber dengan kualitas terbaik, penelitian ini tidak hanya mengandalkan proses coba-coba, tetapi menggunakan pendekatan statistik Response Surface Methodology (RSM). Metode ini memungkinkan peneliti menentukan kombinasi parameter electrospinning yang paling optimal dengan jumlah percobaan yang lebih efisien. Variabel yang dioptimalkan meliputi konsentrasi nanokitosan, laju aliran larutan (flow rate), dan tegangan listrik selama proses electrospinning.
Hasil optimasi menunjukkan bahwa kondisi terbaik diperoleh pada konsentrasi nanochitosan sebesar 5,76%, laju aliran 8,03 mL/jam, dan tegangan 21,64 kV. Pada kondisi tersebut dihasilkan nanoserat dengan diameter rata-rata sekitar 397 nanometer yang seragam dan bebas cacat (bead-free). Struktur serat yang homogen sangat penting karena berpengaruh langsung terhadap kekuatan mekanik, porositas, dan kemampuan scaffold mendukung pertumbuhan jaringan.
Penambahan nanochitosan juga memberikan berbagai peningkatan sifat material. Salah satunya adalah meningkatnya elastisitas, yang ditunjukkan oleh nilai elongation at break sekitar 76%. Artinya, balutan menjadi lebih lentur sehingga mampu mengikuti pergerakan kulit tanpa mudah robek. Fleksibilitas ini merupakan karakteristik penting, terutama untuk luka pada area tubuh yang sering mengalami pergerakan.
Selain itu, nanochitosan meningkatkan sifat hidrofilik material. Hal ini terlihat dari penurunan water contact angle dari sekitar 114° menjadi 65°. Permukaan yang lebih hidrofilik memungkinkan balutan menyerap cairan luka dengan lebih baik sekaligus menjaga kelembapan yang diperlukan selama proses penyembuhan. Lingkungan luka yang lembap telah terbukti mampu mempercepat migrasi sel, pembentukan pembuluh darah baru, serta sintesis kolagen sehingga mempercepat regenerasi jaringan.
Keunggulan lain dari nanochitosan adalah sifat antibakterinya. Penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi nanochitosan, semakin kuat kemampuan balutan dalam menghambat pertumbuhan bakteri. Mekanisme ini terjadi karena gugus bermuatan positif pada nanochitosan dapat berinteraksi dengan membran sel bakteri yang bermuatan negatif, menyebabkan kerusakan membran dan akhirnya menghambat pertumbuhan mikroorganisme penyebab infeksi.
Keberhasilan material tidak hanya dibuktikan melalui pengujian di laboratorium, tetapi juga melalui uji in vivo menggunakan tikus diabetes yang sengaja diinfeksi bakteri MRSA untuk menyerupai kondisi ulkus diabetik pada manusia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa balutan nanofiber PLA/nanochitosan mampu mempercepat penyembuhan luka dibandingkan balutan komersial yang umum digunakan.
Percepatan penyembuhan terlihat dari berkurangnya respons inflamasi, menurunnya jumlah koloni bakteri pada area luka, serta terbentuknya deposisi kolagen yang lebih teratur. Kolagen merupakan protein utama penyusun jaringan ikat yang berperan penting dalam mengembalikan kekuatan dan struktur kulit. Semakin terorganisasi susunan kolagen, semakin baik kualitas jaringan baru yang terbentuk.
Penelitian ini juga menunjukkan bahwa keberhasilan suatu biomaterial tidak hanya ditentukan oleh komposisi bahan penyusunnya, tetapi juga oleh proses fabrikasinya. Parameter electrospinning yang tepat menghasilkan struktur nanoserat yang optimal, dan pada akhirnya menentukan performa biologis material ketika diaplikasikan sebagai balutan luka. Hubungan erat antara proses, struktur, sifat material, dan respons biologis inilah yang menjadi salah satu kontribusi ilmiah utama penelitian ini.
Pengembangan balutan luka berbasis PLA dan nanochitosan memiliki prospek yang sangat menjanjikan. Kombinasi PLA dan nanochitosan tersebut menghasilkan balutan luka yang kuat, fleksibel, mampu menjaga kelembapan luka, sekaligus melindungi dari infeksi.
Penelitian ini menunjukkan bahwa optimasi parameter electrospinning menggunakan pendekatan Response Surface Methodology berhasil menghasilkan balutan luka nanofiber PLA/nanochitosan dengan karakteristik mekanik, fisik, dan biologis yang unggul. Keberhasilan mempercepat penyembuhan luka diabetes yang terinfeksi MRSA memberikan harapan baru dalam pengembangan biomaterial untuk terapi luka kronis. Di masa depan, inovasi ini berpotensi menjadi alternatif balutan luka yang lebih efektif, aman, dan berkelanjutan, sekaligus meningkatkan kualitas hidup jutaan penyandang diabetes yang berisiko mengalami ulkus diabetik.
Oleh: Prihartini Widiyanti
