HOLLOW-FIBER POLY L-LACTIC ACID
(PLLA) SEBAGAI KANDIDAT PEMBULUH DARAH
Dio Nur din Setiawan1, Pr ihar tini Widiyanti2, Djoni Izak R.3
1,2,3Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya ionurdin10@gmail.com
Organisasi kesehatan dunia (WHO) tahun 2010 telah mencatat sekitar 30% jumlah penduduk di Indonesia meninggal akibat penyakit jantung dan pembuluh darah. Penggunaan pembuluh darah sintetis merupakan salah satu penanganan pada penyakit jantung dan pembuluh darah. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui konsentrasi glutaraldehid terbaik dari hasil karakterisasi morfologi dan memahami prosesnya. Proses pembuatan hollow-fiber Poly L-Lactid Acid (PLLA) coating kitosan-glutaraldehid sebagai kandidat pembuluh darah dengan menggunakan metode spinneret dan dip coating. Hasil uji morfologi didapatkan ukuran diameter antara 3,062 mm – 3,572 mm dimana ukuran ini sesuai dengan diameter pembuluh darah sintetik yang dapat digunakan pada pembuluh darah jantung, serta ukuran pori glutaraldehyde 0,01 M (2,101 - 5,973 µ m) mendekati nilai pembuluh darah sintetis aplikasi yaitu sekitar 5 µ m. Berdasarkan hasil karakteristik morfologi pada penelitian ini, hollow-fiber Poly L-Lactid Acid (PLLA) coating kitosan- glutaraldehid memiliki potensi sebagai kandidat pembuluh darah.
Kata kunci: Poly L – Lactic Acid, hollow-fiber, spinneret, glutaraldehid pembuluh darah
PENDAHULUAN
Pada tahun 2010 organisasi kesehatan dunia (WHO) juga telah mencatat sekitar 30% jumlah penduduk di Indonesia yang meninggal akibat penyakit kardiovaskular, angka tersebut akan terus bertambah dikarenakan pola hidup yang kurang sehat, yaitu salah satunya budaya konsumsi junk food atau makanan cepat saji. Adapun kelainan pembuluh darah salah satunya ialah penyempitan pembuluh darah diakibatkan tingginya LDL/kolesterol atau biasa disebut aterosklerosis (Rosyid, 2009). Aterosklerosis sendiri dalam dunia kesehatan di terapi dengan menggunakan obat, namun apabila telah parah dapat digunakan teknik rekayasa jaringan. Berdasarkan data yang ada, penanganan kasus aterosklerosis dengan melalui operasi baik sten atau pembuluh darah buatan cukup tinggi. Banyak material sintetis yang dapat digunakan sebagai pembuluh darah, salah satu kandidatnya dari golongan polimer. Polimer tersebut ialah Poly L-Lactic Acid (PLLA).
Pemanfaatan PLLA digunakan untuk mengatur laju biodegradasi pada vascular graft, serta pada PLLA sesuai dengan tes kultur sel pada aplikasi stem cell pembuluh darah (Pavia et al, 2010). Penambahan coating kitosan pada kandidat pembuluh darah ini ditujukan untuk meningkatkan sitokompatibilitas serta meningkatkan proliferasi dan cell attachment pada permukaan kandidat vascular graft. Dalam bidang kesehatan, kitosan memiliki kemampuan untuk menurunkan jumlah kolesterol, antikoagulan dalam darah serta digunakan sebagai agen anti bakteri (Wiyarsi, 2007). Penambahan variasi glutaraldehid pada hollor-fiber ini diharapkan berkontribusi pada perbaikan karakteristik morfologi pembuluh darah sintetis (Prabaharan, et al, 2006).
BAHAN DAN METODE BAHAN
Bahan yang digunakan untuk pembuatan hollow-fiber Poly L-Lactic Acid (PLLA) coating kitosan sebagai kandidat pembuluh darah dengan pengaruh variasi penambahan glutaraldehid adalah PLLA produk polysitech, toluena, kloroform, kitosan dari cangkang kepiting deasetilasi lebih dari 80% berat molekul 430.000 dengan konsentrasi 1% wt, asam asetat, glutaraldehid 25% Merck, dan aquades
METODE
Pembuatan sediaan untuk sempel hollow-fiber ini pertama diawali membuat campuran antara PLLA dan pelarutnya. 0,9 gr PLLA dalam larutan kloroform dan toluena (5:1) dengan memanfaatkan magnetic stirrer sampai PLLA larut dan sedikit kental. Pada pembuatan kitosan dengan penambahan variasi glutaraldehid sebagai larutan coating, pertama 1 wt% kitosan dilarutkan dalam 1% asam asetat, lalu kitosan dilarutkan hingga homogen dengan magnetic stirrer selama kurang
lebih 3 jam dengan suhu 25 ˚C. Variasi konsentrasi
glutaraldehid yang digunakan adalah 0,01 M (sampel B), 0,05 M (sampel C), 0,1 M (sampel D) dan 0,15 M (sampel E). PLLA hollow-fiber yang sudah jadi sebelumnya dicoatingkan dengan kitosan yang telah dicampur dengan glutaraldehid dengan berbagai variasi persentase konsentrasi 0,01 M (sampel B), 0,05 M (sampel C), 0,1 M (sampel D) dan 0,15 M (sampel E). Metode coating yang digunakan ialah dip coating atau perendaman. Proses coating sekitar 30 menit, kemudian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mengetahui struktur morfologi dari sampel ini dilakukan pengujian scanning electron microscope (SEM). Hasil uji SEM berupa struktur permukaan dan ukuran pori dari sampel dengan variasi konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Hasil pengujian SEM dari sampel hollow- fiber PLLA coating kitosan-glutaraldehid dengan variasi komposisi glutaraldehid (A) 0 M (B) 0,01 M (C) 0,05 M
(D) 0,1 M, dan (E) 0,15 M
Ukuran diameter, ketebalan dan pori pada sampel hollow-fiber PLLA coating kitosan-glutaraldehid dapat diukur menggunakan garis skala yang terdapat pada gambar hasil SEM. Pengukuran diameter hollow- fiber, diameter pori dan ketebalan dinding pada kelima sampel hollow-fiber tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.2. Sedangkan hasil pengukuran diameter sampel, diameter pori, dan ketebalan sampel hollow-fiber PLLA coating kitosan-glutaraldehid disajikan pada Tabel 4.2. Dari hasil Tabel 4.2 menunjukkan bahwa pada semua sampel hollow-fiber, ukuran diameter sampel rata - rata menunjukkan angka sekitar 3 mm. Pembentukan diameter sampel pada rata – rata 3 mm, salah satunya
sangat dipengaruhi oleh pemilihan ujung jarum spinneret (Peng et al, 2012).
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran diameter sampel, diameter pori, dan ketebalan sampel hollow-fiber PLLA coating kitosan-glutaraldehid
Sampel Variasi Konsentrasi Glutaraldehid Diameter Sampel (mm) Diameter Pori (μm) A 0 M 3,062 8,951 – 13,07 B 0,01 M 3,148 2,101 – 5,973 C 0,05 M 3,522 3,128 – 4,522 D 0,1 M 3,198 1.287 – 2.923 E 0,15 M 3,572 1,282 – 2,683
Berdasarkan hasil SEM didapatkan nilai ukuran diameter sampel A hingga E, pada diameter sampel A (0 M) tanpa pemberian konsentrasi glutaradehid 3,062 mm. Pada sampel B dengan perlakuan variasi konsetrasi glutaraldehid 0,01 M hingga sampel E secara berurutan 0,05 M, 0,1 M dan 0,15 M memiliki hasil sekitar 3 mm. Menurut Zilla and Greisler tahun 1999, hasil ini sesuai dengan standar diameter pembuluh darah sintetis yang dapat diaplikasikan untuk pembuluh darah jantung ialah sekitar 3 - 4 mm.
Pada pengukuran diameter pori didapatkan rentang ukuran pori yang semakin menurun sesuai dengan bertambahnya variasi glutaraldehid. Pada saat proses pembuatan larutan coating, semakin banyak variasi glutaraldehid, maka semakin banyak kitosan yang berikatan secara kimia dengan glutaraldehid. Seperti pada sampel A, yang hanya diberi coating kitosan diameter pori yang terbentuk rentang 8,951 – 13,07 μm. Kemudian pada sampel B dapat dilihat hasil dari penambahan glutaraldehid diameter pori yang terbentuk rentang mengecil yaitu 2,101 – 5,973 μm. Pori yang terlihat semakin mengecil sesuai gambar SEM, sampel C dengan variasi glutaraldehid 0,05 M memiliki rentang pori 3,128 – 4,522 μm, sampel D (0,1 M) memiliki rentang pori 1.287 – 2.923 μm dan Sampel E (0,15 M) yaitu 1,282 – 2,683 μm. Semakin banyak konsentrasi glutaraldehid yang diberikan maka semakin kecil ukuran pori yang akan dihasilkan.
Pengaruh variasi konsentrasi glutaraldehid pada sampel membran hollow-fiber akan memberikan perbedaan terhadap struktur permukaan pada sampel (Ramachandran et al, 2011). Semakin kecil ukuran pori pada sampel, maka material tersebut mempunyai sifat yang cenderung lebih kuat pada uji kekuatan tarik, sedangkan semakin besar besar pori, maka sampel akan mempunyai sifat rapuh. Menurut Zhang et al (2004), pada pembuluh darah sintetis memiliki ukuran pori terendah sekitar 5 μm, sehingga yang mendekati hasil terdapat pada sampel B yaitu 2,101 – 5,973 μm. Hasil dari struktur morfologi kelima sampel yang tersaji pada SEM, dapat terlihat bahwa morfologi ukuran pori dan diameter sampel sudah sesuai dengan pembuluh darah arteri yang dapat diaplikasikan.
KESIMPULAN
Uji morfologi pada variasi coating kitosan- glutaraldehid terhadap hollow-fiber poly l-lactic acid (plla) memiliki ukuran pori semakin kecil dan rapat sesuai dengan penambahan variasi, diameter hollow- fiber yang terbentuk telah sesuai dengan diameter pembuluh arteri sehingga memiliki potensi sebagai kandidat pembuluh darah
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak yang telah membantu menyelesaikan penyusunan artikel ilmiah ini diantaranya Dr.Prihartini Widiyanti, drg, M.Kes, Drs. Djoni Izk R, M.Si, Zahrina Mardina, S.T, Riki Siswanto, S.T dan teman – teman Teknobiomedik angkatan 2010.
DAFTAR PUSTAKA
Pavia, Francesco Carfi. Salvatrice, R. Vincenzo, L C. Gianluca, A M. Giulio, G. Valerio, B. 2012. Poly Lactic Acid Based Scaffolds for Vascular Tissue Engineering. AIDIC, DOI: 10.3303/CET1227069
Peng, Na. Natralia, Widjojo. Panu, Sukitpaneenit. May, May Teoh. G, Glenn Lipscomb. Tai-Shung, Chung. Juin-Yih, Lai.Evolution of Polymeric Hollow Fiber as Sustainable technologiest: Past, Present, and Future. Progpolymsci.2012.01.001
Prabaharan, M. M, A Rodriguez-Perez.J, A de Saja. J. F Mano. 2006. Preparation and Characterization of Poly (L-Lactic Acid)- Chitosan Hybrid Scaffold With Drug Release Capability.Wiley InterScience DOI 10;1002/jbm.b.30680.
Ramachandran, S. Satyamoorthy, N. Magharla, Dasaratha D. 2011. Formulation and Characterization of Glutaraldehyde Cross- Linked Chitosan Biodegradable Microspheres Loaded with Famotidine. Trop J Pharm Res, June 2011;10 (3):310.
Rosyid, Fahrun Nur. 2009. Peranan Lipoprotein Terhadap Terjadinya Aterosklerosis pada Arterikoronaria. Surabaya : Universitas Muhammadiyah Surabaya.
Wiyarsi, Antuni. Erfan, Priyambodo. 2007. Pengaruh Konsentrasi Kitosan dari Cangkang Udang Terhadap Efisiensi Penyerapan Logam Berat.Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Matematika dan IPA, Universitas Negeri Yogyakarta.
Zhang, Ze. Zhaoxu, W. Shuqin, L. Makoto, K. 2004. Pore size, tissue ingrowth, and endothelialization of small-diameter microporous polyurethane vascular prostheses. Biomaterials Volume 25, Issue 1, January 2004, Pages 177–187
Zilla, Peter. Greisler, Howard P. 1999. Tissue Engineering of Vascular Prosthetic Grafts. R G Landes Company. Austin, Texas USA