Terobosan BRIN! Implan Magnesium Biodegradable Percepat Penyembuhan Tulang dan Cegah Infeksi

PusakoNews.com, Tangerang Selatan - Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) terus mendorong lahirnya inovasi di bidang biomaterial melalui pengembangan teknologi implan biodegradable berbasis paduan magnesium. Inovasi tersebut dikembangkan untuk menghasilkan implan medis yang lebih aman, memiliki ketahanan korosi yang lebih baik, mampu terurai secara terkendali di dalam tubuh, sekaligus mendukung proses penyembuhan tulang tanpa memerlukan operasi pengangkatan implan setelah masa terapi selesai.

Peneliti Ahli Madya Pusat Riset Metalurgi BRIN, Aprilia Erryani, mengungkapkan bahwa pengembangan tersebut berfokus pada modifikasi permukaan paduan magnesium melalui teknologi multifunctional coating atau pelapisan multifungsi. Pendekatan ini dirancang untuk mengatasi salah satu tantangan terbesar penggunaan magnesium sebagai material implan, yakni laju korosi yang terlalu cepat ketika berada di lingkungan fisiologis tubuh.

Menurut Aprilia, implan medis pada dasarnya terbagi menjadi dua kelompok, yaitu implan permanen dan implan sementara atau biodegradable. Implan permanen digunakan untuk menggantikan maupun memperbaiki fungsi tulang dalam jangka panjang, sedangkan implan biodegradable dirancang hanya selama masa penyembuhan dan akan terurai secara alami setelah fungsi biologisnya selesai.

Magnesium menjadi salah satu kandidat material yang sangat menjanjikan untuk aplikasi tersebut. Material ini memiliki karakteristik mekanik yang mendekati tulang manusia, bersifat biokompatibel, serta mampu mengalami degradasi alami di dalam cairan tubuh. Namun demikian, kecepatan korosi magnesium masih menjadi kendala utama yang harus diatasi agar material tersebut dapat dimanfaatkan secara optimal dalam dunia medis.

"Magnesium memiliki sifat mekanik yang paling mendekati tulang serta biokompatibilitas yang sangat baik. Tantangan utamanya adalah laju korosi yang terlalu cepat, khususnya pada lingkungan dengan tingkat keasaman (pH) rendah. Karena itu diperlukan modifikasi permukaan agar proses degradasinya berlangsung lebih terkendali," jelas Aprilia dalam webinar ORNAMAT #90.

Untuk menjawab tantangan tersebut, tim peneliti mengembangkan sistem pelapisan multifungsi yang tidak hanya berfungsi sebagai pelindung terhadap korosi, tetapi juga mampu memberikan efek antibakteri, antiinflamasi, sekaligus mengatur pelepasan senyawa bioaktif secara bertahap selama proses penyembuhan berlangsung.

Teknologi pelapisan tersebut dibangun melalui kombinasi berbagai jenis material, mulai dari keramik, polimer, logam hingga material komposit. Proses pembentukannya memanfaatkan beragam metode, di antaranya pelapisan termal, mekanik, elektrikal, serta kimia. Kombinasi tersebut diharapkan mampu meningkatkan performa implan sekaligus mempercepat regenerasi jaringan tulang.

Aprilia menjelaskan bahwa keberadaan implan di dalam tubuh berpotensi memicu infeksi bakteri maupun respons inflamasi akibat prosedur pembedahan. Oleh sebab itu, pelapisan multifungsi dikembangkan agar mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme penyebab infeksi sekaligus mengurangi reaksi peradangan yang dapat menghambat proses penyembuhan.

Dalam penelitian ini, BRIN menggunakan paduan magnesium tipe WE43 sebagai material dasar yang kemudian dilapisi hidroksiapatit dan senyawa bioaktif alami quercetin. Hidroksiapatit dipilih karena memiliki komposisi kimia yang menyerupai mineral penyusun tulang sehingga mampu meningkatkan bioaktivitas permukaan implan.

Sementara itu, quercetin dimanfaatkan karena memiliki sifat antibakteri dan antiinflamasi. Senyawa tersebut dilepaskan secara perlahan melalui lapisan silika yang dibentuk menggunakan metode sol-gel, sehingga mampu memberikan efek biologis secara berkelanjutan selama proses penyembuhan berlangsung.

Aprilia menambahkan bahwa pembentukan lapisan hidroksiapatit dilakukan menggunakan metode hidrotermal sehingga menghasilkan lapisan yang melekat kuat pada permukaan magnesium. Kombinasi berbagai teknik tersebut menghasilkan sistem multilayer coating yang efektif mengendalikan degradasi material tanpa mengurangi fungsi biologisnya.

Hasil pengujian laboratorium menunjukkan teknologi pelapisan multifungsi berhasil meningkatkan ketahanan korosi paduan magnesium hingga memenuhi kebutuhan sebagai material implan biodegradable. Selain itu, pembentukan gas hidrogen yang biasanya muncul selama proses degradasi magnesium juga dapat ditekan, sehingga mengurangi potensi gangguan terhadap proses penyembuhan jaringan.

Pengujian biologis turut memperlihatkan hasil yang menggembirakan. Lapisan multifungsi mampu meningkatkan viabilitas dan pertumbuhan sel, sekaligus menunjukkan efektivitas antibakteri dalam menghambat pertumbuhan Staphylococcus aureus maupun Escherichia coli hingga mendekati 90 persen.

Tidak hanya itu, hasil pengujian antiinflamasi menunjukkan bahwa sistem pelapisan tersebut mampu menekan respons peradangan sekaligus mendukung regenerasi jaringan tulang melalui mekanisme pelepasan quercetin yang berlangsung secara terkontrol.

Menurut Aprilia, capaian tersebut membuka peluang besar bagi pengembangan biomaterial generasi baru yang lebih aman, efektif, serta memiliki kinerja biologis lebih baik dibandingkan teknologi sebelumnya.

Ia menegaskan bahwa pengembangan pelapisan multifungsi pada paduan magnesium merupakan langkah strategis dalam menciptakan material implan biodegradable dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi, kemampuan biologis yang optimal, serta tingkat keamanan yang lebih baik bagi pasien.

"Penelitian ini diharapkan menjadi fondasi penting dalam pengembangan biomaterial generasi berikutnya guna mendukung kemajuan layanan kesehatan dan teknologi implan medis di masa depan," tutup Aprilia.
[PusakoNews.com/red]