Kemajuan teknologi menjadi pendorong peningkatkan kualitas hidup. Cedera akibat kecelakaan lalu lintas memerlukan perhatian serius, karena cedera yang ditimbulkan seringkali bersifat berat, salah satunya adalah fraktur atau patah tulang, berdampak terhadap kualitas hidup penderita. Penanganan fraktur tulang parah kerap melibatkan prosedur pencangkokan tulang atau bone grafting, baik dengan metode autograft, allograft, maupun xenograft dengan beberapa risiko infeksi, potensi penolakan oleh tubuh, dan prosedur bedah tambahan yang coba diatasi melalui pendekatan rekayasa jaringan tulang (bone tissue engineering).
Komponen penting dalam rekayasa jaringan adalah penggunaan scaffold, yaitu struktur berpori yang berfungsi sebagai penyangga sementara pertumbuhan sel dan jaringan baru. Teknologi 3D printing telah membawa revolusi besar dalam pembuatan scaffold medis dengan desain pori dengan arsitektur kompleks dan terkontrol secara digital. Metode Fused Deposition Modeling (FDM) merupakan salah satu teknik pencetakan scaffold. FDM bekerja dengan cara mengekstrusi filamen material termoplastik seperti PLA yang dilelehkan dan dicetak lapis demi lapis sesuai desain model tiga dimensi yang dibuat dengan Computer-Aided Design(CAD) Keunggulan metode ini terletak pada kemampuannya mencetak struktur dengan geometri rumit, proses fabrikasi yang cepat, serta efisiensi biaya dan ramah lingkungan. Desain CAD yang fleksibel juga memungkinkan peneliti untuk menguji berbagai bentuk permukaan dan morfologi scaffold dalam rangka mengoptimalkan kinerja biologis dan mekanisnya.
Selain bentuk dasar scaffold, perhatian juga diberikan pada modifikasi permukaan, karena topografi permukaan sangat berpengaruh terhadap kemampuan adhesi sel, laju degradasi, dan interaksi dengan jaringan tubuh. Beberapa penelitian melaporkan bahwa variasi geometri permukaan, seperti bentuk phyramid, rhombicuboctahedron, dan icosahedron, memiliki pengaruh yang signifikan terhadap performa scaffold di lingkungan biologi. Model geometri rhombitruncated cuboctahedron memiliki keunggulan berupa luas permukaan kontak yang lebih luas, berpotensi meningkatkan interaksi antara scaffold dan jaringan tulang.Adapun untuk meningkatkan performa scaffold hasil cetak 3D, pelapisan permukaan dengan kombinasi hidroksiapatit dan gelatin. Pelapisan ini berperan penting dalam meningkatkan bioaktivitas dan hidrofilisitas permukaan scaffold berbasis PLA yang secara alami bersifat hidrofobik, diharapkan adhesi dan proliferasi sel tulang dapat meningkat secara signifikan.
Proses desain, pencetakan, dan karakterisasi scaffold hasil 3D printing geometri rhombitruncated cuboctahedron yang dimodifikasi dengan berbagai variasi komposisi lapisan hidroksiapatit:gelatin 55:45, 60:40, 65:35, 70:30 dan 75:25 berhasil dilakukan. Massa hasil cetak scaffold rata-rata 0,8812 ± 0,0119 gram dengan dimensi panjang, lebar, dan tinggi masing-masing sekitar 26,86 ± 0,02mm, 19,11± 0,02 mm, dan 3,71 ± 0,02 mm. Karakteristik penting scaffold, struktur permukaan diperoleh ukuran pori 1158 ± 008 µm sebelum pelapisan menjadi antara 216 ± 086 sampai 682 ± 166 µm. Nilai kekasaran (surface roughness) berkisar antara 3,294 – 22,127 µm menunjang adhesi sel dalam regenerasi jaringan tulang. Adapun terkait hidrofilisitas (sudut kontak air) menunjukkan perubahan karakteristik permukaan dari hidrofobik dengan sudut kontak (91,57 ± 0,43)derajad tanpa pelapisan menjadi lebih hidrofilik 49,75 ± 0,46 sampai 86,11 ± 0,24 derajad. Hasil uji porositas menunjukkan bahwa scaffold PLA memiliki porositas rata-rata sebesar (63,28 ± 0,21)%, dengan nilai adhesi dan laju degradasi yang berada dalam kisaran ideal untuk aplikasi rekayasa jaringan tulang.
Secara keseluruhan, karakterisasi scaffold menunjukkan bahwa proses pelapisan hidroksiapatit-gelatin memberikan peningkatan sifat fisik dan biofungsional scaffold PLA, tanpa mengorbankan struktur makro dan fungsi utamanya. Karakteristik ini mendukung potensi scaffold sebagai kandidat material untuk aplikasi rekayasa jaringan tulang yang lebih lanjut.
Informasi selengkapnya dapat dibaca pada artikel di bawah ini.
Grace Constella Anastasya Firdauz; Dyah Hikmawati* ; Ersyzario Edo Yunata, 2025,
The effect of hydroxyapatite-gelatin coating variations on 3D printing poly lactic acid (PLA) scaffold with rhombitruncated cuboctahedron models. AIP Conf. Proc. 3346, 040002 (2025)
