Tulang dapat mengalami cacat akibat resorpsi, kondisi patologis, atau trauma. Cedera tulang mayor memerlukan perawatan canggih dan dianggap sebagai masalah kesehatan di seluruh dunia, meskipun tulang merupakan jaringan alami yang memiliki kapasitas untuk pulih. Untuk menyembuhkan kelainan tulang yang rumit, rekayasa jaringan tulang telah dipelajari dan digunakan secara ekstensif dalam pengobatan. Untuk memfasilitasi adhesi sel, diferensiasi, proliferasi, dan regenerasi jaringan tulang baru, digunakan material dengan kapasitas untuk berfungsi sebagai matriks tiga dimensi.
Transplantasi tulang, baik alami maupun sintetis, mendorong perbaikan tulang di lokasi cacat. Pencangkokan tulang merupakan operasi bedah yang tersebar luas. Hingga saat ini, beberapa material cangkok tulang telah digunakan, termasuk autograft, allograft, xenograft, dan material tulang sintetis. Namun, cangkok autologus masih dianggap sebagai standar emas karena memiliki semua kualitas yang dibutuhkan untuk pembentukan tulang baru. Meskipun kualitasnya lebih unggul, cangkok tulang autologus tidak dipilih karena perlunya pembedahan di lokasi donor serta masalah dan bahaya yang terkait dengan pengambilan.
Para peneliti dan dokter telah meneliti pengganti cangkok tulang, yang merupakan biomaterial sintetis, sebagai bahan cangkok. Biomaterial ini dimaksudkan untuk meminimalkan kebutuhan akan banyak lokasi pembedahan, memperpendek jam operasi, dan mengurangi risiko penularan penyakit, imunogenisitas, dan masalah di lokasi donor. Bahan cangkok tulang sintetis, seperti hidroksiapatit dan trikalsium fosfat, telah dipelajari secara ekstensif untuk aplikasi medis dalam perawatan cacat tulang. Investigasi klinis telah menggunakan β-TCP, bahan cangkok sintetis, sebagai pengganti tulang karena tingkat pertumbuhan tulang baru yang tinggi setelah transplantasi ke lesi tulang. β-TCP memiliki biokompatibilitas, osteokonduktivitas, dan osteoinduktivitas yang unggul. Biomaterial ini telah terbukti meningkatkan diferensiasi dan proliferasi sel. Selain itu, β-TCP menunjukkan kekuatan tekan yang sebanding dengan tulang kanselus setelah resorpsi melalui proses hidrolisis, enzimatik, dan fagositosis. Hidroksiapatit (HA), Ca10(PO4)6(OH)2, adalah kalsium fosfat bioaktif dan bioresorbabel yang tersedia secara luas yang merupakan mayoritas komponen anorganik jaringan tulang. HA tersedia dalam bentuk alami dan sintetis yang secara kimiawi serupa, dengan satu-satunya perbedaan adalah struktur mikro, ukuran kristal, dan porositas. Dalam kasus kekurangan tulang, HA dengan cepat berinteraksi dengan tulang hidup setelah implantasi. Sifat ini memungkinkan vaskularisasi dan proliferasi sel induk yang tepat sambil memandu regenerasi tulang, tidak menyebabkan kerusakan lokal maupun sistemik.
β-TCP menunjukkan osteokonduktivitas yang lebih baik daripada HA. ​​Akan tetapi, osteokonduktivitasnya lebih rendah daripada tulang normal. Menggabungkan β-TCP dengan bahan tambahan meningkatkan osteokonduktivitas dan memperluas potensi terapeutiknya. DCPD, yang memiliki kelarutan tertinggi di antara kalsium fosfat pada kondisi fisiologis, telah dipelajari sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan osteokonduktivitas β-TCP. Perannya dalam pensinyalan sel menginduksi interaksi sel-ke-sel di permukaan sel, yang mengarah pada peningkatan proliferasi dan diferensiasi sel.
Biomaterial dianggap sebagai bahan transplantasi tulang yang efektif jika dapat menawarkan dukungan mekanis sekaligus merangsang osteogenesis. Osteogenesis adalah pembentukan tulang oleh osteoblas dan prekursor yang tetap berada dalam cangkokan setelah panen dan transplantasi. Biomaterial harus mendorong diferensiasi sel punca mesenkimal inang menjadi preosteoblas dan osteoblas, serta menyediakan kerangka kerja untuk pertumbuhan pembuluh darah, osteoblas, dan sel punca baru. Dengan demikian, penting bagi para peneliti untuk menyelidiki kemampuan osteogenesis bahan cangkok tulang sintetis guna menetapkan sifat-sifatnya. Saat ini, belum ada penelitian yang membandingkan kemampuan osteogenesis bahan β-TCP, DCPD, β-TCP yang dicampur dengan DCPD, dan HA. Studi ini berhipotesis bahwa menggabungkan β-TCP dan DCPD akan memiliki aktivitas energi pengikatan negatif yang kuat dengan berbagai indikator osteogenesis. Lebih jauh, studi ini akan menguji kemampuan bahan ini untuk mendorong osteogenesis melalui biomarker yang diekspresikan selama osteogenesis menggunakan docking molekuler, yang merupakan studi in silico. Kompleks tersebut mengaktifkan banyak protein, termasuk BMP-2, BMP4, BMP7, FGF-2, VEGF, TGF-β, IGF1, PDGF, RUNX2, Osterix, ALP, osteocalcin, osteonectin, osteopontin, dan Coll1a1, untuk mendorong osteogenesis. Ketika jalur BTCP+DCPD mengikat semua target dalam hal jumlah rata-rata tetangga dan kepadatan jalur, ia dapat mengaktifkan aktivitas target seperti respons osteogenesis karena ia memiliki skor prediksi >0 dan >0,3.
Menurut studi docking molekuler, BTCP + DCPD memiliki afinitas pengikatan yang lebih tinggi untuk biomarker osteogenik daripada HA, BTCP saja, dan DCPD saja. Biomarker ini meliputi BMP-2, BMP4, BMP7, FGF-2, VEGF, TGF-β, IGF1, PDGF, RUNX2, Osterix, ALP, osteocalcin, osteonectin, osteopontin, dan Coll1a1. Ini menunjukkan bahwa BTCP dan DCPD memiliki potensi yang lebih unggul sebagai bahan pengganti tulang sintetis. Sifat mekanis, biologis, dan kimia dari kombinasi BTCP dan DCPD secara in vitro, in vivo, dan dalam pengaturan studi klinis memerlukan penyelidikan lebih lanjut.
Penulis: Alexander Patera Nugraha
Link lengkap: http://www.jidmr.com/journal/wp-content/uploads/2024/06/2-D24_3072_Alexander_Patera_Nugraha_Indonesia-Exp.pdf
