ad astra per aspera

Dua dasa warsa terakhir ini banyak dikembangkan material Hidroksiapatit (HA) dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 sebagai tulang sintetis. Di samping sifat-sifat yang menonjol dari Hidroksiapatit adalah berpori, terserap ulang (resorpsi), bioaktif, tidak korosi, inert dan tahan aus. Akan tetapi kelemahan sifat-sifat pada Hidroksiapatit adalah getas, mudah patah, ini menjadi kendala dalam desain.
 

Upaya untuk itu telah dilakukan penelitian sintesis Ti-HA dengan mensubstitusi titanium pada Hidroksiapatit dengan cara basah/ larutan di Laboratorium. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik ditinjau dari aspek porositas, densitas, daya serap air, kuat tekan, kekerasan, kuat tarik dan modulus elastisitas.

Pada penelitian ini dilakukan sintesis Hidroksiapatit yaitu mereaksikan suspensi 0,5M Ca(OH)2 dan 0,3M H3PO4 (Mo). Sintesis Ti-HA dilakukan dengan mereaksikan 0,3M H3PO4 dengan konsentrasi tetap yang telah dicampur dengan larutan TiCl3 dengan variasi ; 0,490M Ca(OH)2 dan 0,010M TiCl3 (Ml); 0,485M Ca(OH)2 dan 0,015M TiCl3 (M2) ; 0,480M Ca(OH)2 dan 0,020M TiCl3 (M3) ; 0,475M Ca(OH)2 dan 0,025M TiCl3 (M4).

Reaksi dilakukan dalam reaktor dengan pengadukan terus menerus dan dimonitor pH, saat reaksi suhu dipertahankan 40-50°C. Reaksi dilakukan selama 2½ jam dan dilakukan replikasi 4 kali. Hasil dicuci dengan aquades supaya bebas khlor, disaring kemudian dipanasi pada suhu 110°C. Hasilnya dihaluskan berupa serbuk dan dicetak dalam bentuk kubus untuk uji kuat tekan, silinder tipis untuk uji kekerasan dan sifat fisika, bentuk balok untuk uji degradasi. Dari kelima senyawa hasil sintesis M0, M1, M2, M3, M4 diidentifikasi komposisi kimianya dengan sinar-x.

Pada senyawa hasil sintesis Titanium-Hidroksiapatit substitusi 0,025M TiCl3 (M4) dilakukan analisis DTA dan TGA untuk menentukan suhu pembakaran yaitu 800°C, 1000°C, 1100°C, 1200°C. Hasil pembakaran, pada Hidroksiapatit suhu 1200°C, dan hasil sintesis Titanium-Hidroksiapatit suhu (M4) 1000°c, 1100°c, 1200°c diidentifikasi komposisi kimianya dengan sinar-x. Hasil komposisi kimia dari Hidroksiapatit adalah Ca5(PO4)3OH; Ca3(PO4)2.xH2O ; Ca3(PO4)2, sedang hasil komposisi kimia dari sintesis Titanium-Hidroksiapatit (M4) adalah CaS(PO4)30H; Ca Ti(PO4)6; Ca3(PO4h .xH20 ; Ca5(PO4)3OH; Ca Ti(PO4)6; Ca3(PO4)2.xH2O; Ca3(PO4)2.

Kemudian dilakukan pengujian sifat mekanik yang meliputi porositas, densitas, daya serap air, kuat tekan, kekerasan, kuat tarik dan modulus elastisitas. Pengujian didapat makin tinggi suhu pembakaran dan makin tinggi substitusi titanium pada HA makin kecil porositasnya. Harga densitas makin besar dengan makin tingginya suhu pembakaran dan makin tingginya substitusi titanium pada HA. Harga daya serap air makin kecil dengan makin tingginya suhu pembakaran dan makin tingginya substitusi titanium pada HA Harga daya serap Ti-HA (M4) pada suhu 1200°C adalah 0,49% lebih kecil dibanding dengan Hidroksiapatit (M0) adalah 3,28%. 

Harga kuat tekan makin tinggi dengan makin tingginya suhu pembakaran dan makin tingginya substitusi titanium pada HA. Harga kuat tekan pada Ti-HA (M4) suhu 1200°C adalah 36,268 MPa dan lebih tinggi dibanding dengan Hidroksiapatit (M0) 24,162 MPa . Harga kekerasan makin tinggi dengan makin tingginya suhu pembakaran dan makin tinggi substitusi titanium pada HA. Harga kekerasan pada Ti-HA (M4) pada suhu 1200°C adalah 18,093 MPa dan pada HA (M0) adalah 11,878 MPa. Harga kuat tarik makin tinggi dengan makin tingginya suhu pembakaran dan makin tingginya substitusi titanium, demikian pula harga modulus elastisitas makin naik dengan makin naiknya suhu pembakaran dan makin tinggi substitusi titanium pada HA Harga kuat tarik pada Ti-HA (M4) pada suhu 1200°C adalah 4,690 MPa dan pada HA (M0) adalah 2,542 MPa. Adapun harga Modulis Elastisitas pada Ti-HA (M4) pada suhu 1200°C adalah 53,295 MPa dan pada HA (M0) adalah 30,622 MPa.

Pengujian degradasi dilakukan dengan merendam senyawa hasil dengan larutan SBF/ Syntetic Body Fluid selama 12 minggu, hasil bentuk fisik HA maupun Ti-HA tetap seperti semula, tidak terdekomposisi dan tidak terdegradasi.

Pengujian biokompatibilitas dilakukan dengan pengujian toksik dan penumbuhan sel fibroblast (cell line BHK 21 clone 13) secara in vitro, dengan hasil pengujian HA(M0) maupun Ti-HA (M4) pada suhu 1200 °C tidak toksik dan dapat ditumbuhi sel, pertumbuhan sel yang terbanyak adalah Ti-HA (M4) pada suhu l000°C. Hasil sintesis substitusi titanium pada Hidroksiapatit pada penelitian ini adalah meningkatkan sifat mekanik meliputi porositas, densitas, daya serap air dan kuat tekan, kekerasan serta memenuhi persyaratan sebagai biomaterial tulang sintetis. Adapun senyawa Ti-HAyang diperoleh M1, M2, M3, M4 dapat digunakan sebagai tulang sintetis alternatif: yang dalam aplikasinya harus disesuaikan dengan peruntukan dan tempat implannya perlu dikaji lebih lanjut.

Potensi untuk menghasilkan tulang buatan ini terbuka luas, mengingat Indonesia sangat kaya akan mineral, yakni gipsum dan batu kapur. Dengan memakai bahan gipsum dan batu kapur ini biayanya bisa ditekan sehingga harganya bisa lebih murah, menjadi Rp 200.000 per gram.

Cara ini juga ramah lingkungan dan tak berisiko sebagaimana halnya bila memakai tulang manusia. Terlebih lagi, proses penyerapan oleh jaringan tubuh berjalan lancar. Sehingga remodeling tulang menjadi sempurna. Hal ini disebabkan zat karbonat apatit sesuai jaringan tubuh.

Berdasarkan riset yang telah dilakukan, proses penggantian tulang cedera menggunakan karbonat apatit lebih bagus jika dibandingkan dengan cara kimiawi yang sudah digunakan yang disebut dengan hidroksi apatit yang menunjukkan remodeling tulang berjalan lambat. Jika menggunakan hidroksi apatit dalam waktu 2-4 minggu masih tersisa hidroksi apatitnya. Tetapi jika menggunakan karbonat apatit setelah empat minggu tulang baru yang benar-benar bersih sudah dapat menggantikannya.

Pembuatan tulang dari gipsum dan batu kapur ini menggunakan teknik karbonasi dan fosfatisasi. Dengan cara itu, batu kapur dan gipsum bisa diubah menjadi karbonat apatit yang memiliki kandungan yang sesuai dengan sistem metabolisme dan jaringan tulang manusia.

Dalam sistem kimiawi dasar, gipsum merupakan kalsium solfat, sedangkan kapur adalah kalsium hidroksida. Ketika dicampur air, sesuai sifatnya gipsum akan menjadi bahan yang mudah dibentuk. Sedangkan kapur ketika bereaksi dengan karbon dioksida akhirnya bisa membentuk kalsium karbonat. Selanjutnya dengan fosfatisasi akhirnya membentuk karbonat apatit. Gipsum disini hanya membentuk setting-nya untuk pembentukan tulang sesuai yang dibutuhkan.

\\