BAB 2
BONE GRAFT DAN JENIS BONE GRAFT
2.1 Defenisi Bone Graft
Graft adalah suatu bagian jaringan yang diambil dari satu tempat dan
ditransplantasikan ke tempat lain, baik pada individu yang sama maupun yang berlainan. Tujuannya adalah untuk memperbaiki suatu cacat yang disebabkan oleh penyakit, kecelakaan, atau anomali pertumbuhan dan perkembangan. Bone graft adalah pilihan yang banyak digunakan untuk memperbaiki kerusakan tulang periodontal. Dengan graft tulang diharapkan ada perbaikan klinis pada tulang periodontal, hal ini lebih baik bila dibandingkan dengan cara bedah pembersihan biasa tanpa penambahan bahan graft.4 Pada kasus-kasus yang regenerasinya kurang dapat diharapkan, misalkan karena tulang alveolar sudah banyak yang hilang dapat dilakukan bone grafting atau yang akhir-akhir ini terkenal dengan menggunakan bahan guided tissue regeneration (GTR). Tujuan dari bone grafting adalah mengurangi kedalaman poket periodontal, peningkatan pelekatan secara klinik, pengisian tulang di daerah defek dan regenerasi tulang baru, semen dan ligamen periodontal dengan demikian akar gigi diharapkan dapat terdukung dengan lebih baik.5
2.2 Fungsi bone graft
Secara garis besar terdapat dua fungsi utama graft terhadap tulang resipien yaitu mendorong terjadinya osteogenesis (pembentukan tulang) dan memberi dukungan mekanis pada kerangka resipien (mechanical support). Fungsi graft dan tulang untuk mendorong osteogenesis dapat melalui 3 cara, yaitu : 1). Membelah diri, yaitu sel dipermukaan graft dan tulang yang masih hidup pada saat dipindahkan, kemudian membelah diri dan membentuk tulang baru. Hal ini dapat terjadi pada
cancelous autograft dan fresh cortical graft. 2). Osteoinduksi, yaitu merupakan
proses menarik sel pluripotensial dari resipien yang terdapat disekitar graft dan tulang. Hal ini terjadi karena graft dan tulang mengandung mediator osteoinduksi, seperti BMP (Bone Morphogenic Protein), merupakan matrik tulang sehingga aktifitasnya tidak dipengaruhi oleh ada tidaknya sel tulang yang hidup, tidak dirusak oleh freezing tetapi rusak oleh oktoklaf. BMP terdapat pada autograft, allograft, dan
fresh bone dan osteogenins, merupakan glikoprotein, dimana protein ini aktif pada demineralized bone matriks. 3). Osteokonduksi, yaitu merupakan proses resorpsi
graft, kemudian diganti oleh tulang baru dari respien secara bertahap. Konstribusi graft dimulai dengan proses osteokonduksi yaitu membuat kerangka sebagai matrik tulang di jaringan resipien. Kemudian dilanjutkan dengan stimulasi pembentukan tulang sebagai proses osteoinduksi.
Graft adalah suatu bahan yang dipakai untuk menggantikan atau memperbaiki kerusakan jaringan. Suatu kerusakan tulang didefinisikan sebagai suatu celah pada
1,2,6
tulang yang membutuhkan pengisian tulang baru. Defenisi tersebut berlaku untuk pengisian tulang pada kerusakan periodontal, pemasangan implan dan ruang yang terjadi setelah operasi.1
2.3.1 Jenis Bone graft dari tulang murni
Jaringan graft termasuk tulang, sudah digunakan secara luas sampai sekarang, karena merupakan salah satu jaringan yang sama, digunakan sebagai pengganti dengan tujuan adanya perbaikan kerusakan jaringan.1
2.3.1.1 Autograft
Autograft, adalah graft yang berasal dari donor sendiri yang hanya di pindah
dari satu tempat ketempat lainnya.7 Secara fisiologis paling unggul karena berasal dari jaringan tubuh sendiri, tetapi mempunyai beberapa kekurangan; jumlahnya terbatas, sulit mengambil material graft, meningkatkan resiko infeksi, meningkatkan resiko kehilangan darah dan menambah waktu anestesi, menyebabkan morbiditas serta kemungkinan resorbsi akar pada daerah donor.
Graft tulang autogenus terbagi atas dua jenis utama; autograft tulang bebas dan autograft berdekatan. Autograft tulang bebas terdiri atas tulang cortical,
cancellous, atau kombinasi dari keduanya, dan bisa didapatkan dari tempat luar
rongga mulut atau di dalam mulut. Autograft tulang contigius (berdekatan), disebut juga bone swaging sudah jarang digunakan untuk mengeliminasi cacat tulang.
1, 4
2
Teknik bone swaging mensyaratkan adanya daerah edentulus sehingga defek pada tulang menyatu sampai ke dasar permukaan akar tanpa menyebabkan fraktur tulang
dasarnya. Oleh sebab itu teknik ini memiliki kesulitan dengan tingkat elastisitas dari tulang. Tulang dengan komposisi cancellous yang lebih besar menjadi lebih fleksibel. Tulang tanpa komposisi cancellous yang cukup cenderung untuk terjadi fraktur.
2.3.1.2 Allograft
8
Allograft (graf alogenik) adalah jaringan yang ditransplantasikan dari
seseorang kepada yang lain baik dalam spesies yang sama maupun spesies yang berbeda. Walaupun allograft mungkin memiliki kemampuan menginduksi regenerasi tulang, bahan ini juga dapat membangkitkan respons jaringan yang merugikan dan respons penolakan hospes, kecuali diproses secara khusus.2 Graft diambil dari tulang cadaver dan disterilkan untuk mencegah penularan penyakit.4
Keuntungan menggunakan allograft dibandingkan autograft adalah pasien tidak perlu mengalami luka bedah tambahan untuk pengambilan donor dari tubuhnya sendiri sementara potensi perbaikan tulangnya tetap sama.2
Salah satu bahan allograft yang sering dipergunakan dalam terapi periodontal adalah Demineralized Freeze-dried Bone Allograft (DFDBA). DFDBA adalah bone graft yang didekalsifikasi dalam asam hidrokoloid kemudian dikeringkan secara beku kering.7
2.3.1.3 Xenograft
Xenograft (xenogenik) adalah bahan graft yang diambil dari spesies yang berbeda, biasanya berasal dari lembu atau babi, untuk digunakan pada manusia.2,4
(Bio-Oss) atau pemanasan tinggi. Proses ini menghasilkan suatu tulang hidroksilapatit alami yang serupa dengan struktur mikroporositas dan makroporositas tulang manusia, dan partikel-partikel nampak diresorbsi sementara tulang dideposisi.2
2.3.2 Jenis Bone graft hasil substitusi material
• Subsitusi graft tulang dengan dasar allograft meliputi tulang allogft, yang digunakan tersendiri atau dalam kombinasi dengan material lainnya.
9
Beberapa kategori substitusi graft tulang dan meliputi berbagai material. Bone graft tersebut banyak dibentuk dari campuran satu atau lebih tipe material, meskipun demikian, campuran biasanya dibangun dari material dasar.
Laurencin et al. (2006) telah mengemukakan klasifikasi dari kelompok-kelompok berbasiskan material, yaitu :
• Subsitusi graft tulang dengan dasar faktor adalah faktor pertumbuhan alami dan recombinant, yang digunakan tersendiri atau dalam kombinasi dengan material lain. Faktor- faktor yang berada dalam matriks extracellular tulang, termasuk TGF-beta, faktor pertumbuhan seprti insulin I dan II, PDGF, FGF, dan BMPs.
• Subsitusi graft tulang dengan dasar sel menggunakan sel-sel untuk menghasilkan jaringan baru tersendiri atau disemaikan kedalam support matrix (contoh mesenchymal stem cell)
• Subsitusi graft tulang dengan dasar keramik meliputi kalsium fosfat, kalsium sulfat, dan biolgass yang digunakan tersendiri atau dalam bentuk kombinasi.
• Subsitusi graft tulang dengan dasar polymer, digunakan tersendiri atau dalam kombinasi dengan material lainnya.
2.3.2.1 Keramik
Sekitar 60% substitusi graft tulang saat ini tersedia termasuk keramik, baik tersendiri atau dalam kombinasi dengan material lain. Ini meliputi kalsium sulfat, glass bioaktif, dan kalsium fosfat.9 Meskipun keramik rapuh dan rentan terhadap fraktur fleksural, keramik merupakan bahan yang logis untuk implan gigi karena sifat biokompatibilitasnya yang unggul.
2.3.2.1.1 Keramik kalsium fosfat 10
Kalsium fosfat adalah nama yang diberikan pada turunan mineral yang mengandung ion kalsium (Ca2+) bersamaan dengan orthophospates (PO43),
metaphospates atau pyrophosphates (P2O74-) dan kadang-kadang ion hydrogen atau
hydroxide. 70% dari tulang terbuat dari hydroxyapatite ( Ca10(PO4)6(OH)2 ), mineral
fosfat kalsium. Enamel gigi juga sebagian gigi juga sebagian besar terdiri dari kalsium fosfat.11
Keramik kalsium fosfat, termasuk didalamnya hydroxyapatite atau Ca10(PO4)6(OH)2 adalah sejenis komponen mineral alami dari jaringan keras
vertebrate. Formula sintetis yang tepat bersifat biocompatible bukan bersifat biosorbable oleh sebab itu tepat pengunaaanya pada restorasi untuk waktu jangka
Dibidang medis dan kedokteran gigi, istilah ”hydroxyapatite” sering digunakan untuk menyatakan setiap bahan kalsium fosfat. Hydroxyapatite (HA) adalah mineral dengan rumus Ca10(PO4)6(OH)2 yang mirip dengan tulang dan gigi.
Hydroxyapatite merupakan kalsium fosfat paling terkenal dan paling banyak dikaji. Telah diterima secara umum bahwa biokeramik ini adalah satu-satunya yang bersifat
osteoconductive yaitu, memiliki kemampuan untuk mendukung pertumbuhan dan
pembentukan jaringan tulang.13,10
Selain itu kalsium fosfat merupakan material yang osteoconductive,
osteointegrative yaitu jaringan termineralisasi yang baru terbentuk membentuk suatu
ikatan erat dengan implan.9
Meskipun demikian, kekuatan dan kelenturan keramik yang tidak memadai sehingga membuat bahan ini terbatas penggunaanya yaitu hanya untuk aplikasi yang mendapat tekanan sangat kecil. Oleh sebab itu penggunaan hydroksyapatite sebagai pelapis untuk substruktur titanium merupakan salah satu cara untuk menutupi kekurangan mekanis dari bahan keramik meskipun bioaktivitasnya (mempunyai suatu pengaruh terhadap, atau menghasilkan suatu respon dari jaringan hidup; bioaktif.) baik.
• Kalsium dihydrogen phosphate; Ca(H
14
Senyawa kalsium fosfat terdiri atas ;
2PO4)2
• Kalsium hydrogen phosphate; CaHPO
,
4
• Trikalsium phosphate (atau tricalcic phosphate); Ca ,
3(PO4)2
• Kalsium phosphate Ca
,
2.3.2.1.2 Bioactive glass dan glass ceramic
Bahan bioactive glass (bioglass) ini pertama kali dikembangkan pada akhir tahun 1960an oleh Larry Hench dan kolega di Universitas Florida selanjutnya dikembangkan oleh tim penelitiannya di Imperial College of London dan para peneliti lain diseluruh dunia.11
Bioactive glass adalah suatu material oxide logam sintentis yang unik bereaksi dalam cairan tubuh untuk mempertinggi dan memperbesar kemampuan penyembuhan diri pada defek tulang. Bioactive glass tidak hanya membantu regenerasi normal akan tetapi juga pada akhirnya akan diserap dalam proses tersebut.15
Bioglass adalah sebuah material keramik yang padat terdiri dari CaO (kalsium oksida), Na2O (sodium oksida), P2O5 (fosfat pentoksida), dan SiO2 (silicon
dioksida). Sejak pengembangannya oleh Hench di University of Florida pada tahun 1967 telah diteliti secara ekstensif pada binatang-binatang dan baru-baru ini dalam percobaan-percobaan klinis manusia. Hasil penelitian oleh Hench telah menegaskan tingkat biokompatibilitas atau kualitas kemampuan biokompatibel (dapat harmonis dengan kehidupan, tidak mempunyai efek toksik atau melukai terhadap fungsi biologis) yang tinggi dari bioglass ketika digunakan sebagai implan gigi. 12
• 45S5 : 46,1 mol% SiO
Bahan material Bioglass memiliki banyak variasi yang telah disetujui oleh Badan Administrasi Makanan dan Obat-obatan. Komposisinya dikenal sebagai 45S5. Komposisi lain ada dalam daftar dibawah ini ;
2, 26.9 mol% CaO, 2.4 mol%Na2O dan 2.5 mol%
• 58S : 60 mol % SiO2,36 mol % CaO dan 4 mol% P2O
• S70C30 : 70 mol %SiO
5 2
Bioactive glass adalah sejenis campuran amorphous. dari satu atau lebih oxide dan biasanya memiliki komposisi yang kaya dengan silica. Glass ini sangat aktif pada permukaan dalam larutan fisiologi; yaitu, mengalami pertukaran ion spontan, cepat, dengan cairan tubuh. Hal ini disebabkan oleh sifat bioactive ini, bersama dengan kandungan silica yang tinggi dan sifat amorphous dari material, dimana Hench menciptakan nama Bioglass. Material bioactive glass telah terbukti menjadi bersifat hemostatis dan mudah dimanipulasi.
, 30 mol% CaO
15
Menurut Hench implan tulang dengan Bioglass telah memperlihatkan bahwa Bioglass adalah sejenis material yang aktif pada permukaan tulang, yaitu bentuk-bentuk hydroxyapatite pada permukaan Bioglass, dan terus berlanjut dengan hydroxyapatite dari tulang host. 12
Bioactive glass memiliki banyak aplikasi tetapi utamanya pada area perbaikan tulang dan regenerasi tulang melalui rekayasa jaringan. Material pencangkokan tulang sintesis digunakan pada bidang orthopedi umum, craniofacial (tulang tengkorak dan wajah), perbaikan maxillofacial dan periodontal (struktur tulang dan gigi pendukung). Bioactive glass ini tersedia dalam bentuk partikel.11
Bioactive glass merupakan glass yang berbasiskan silicate yang secara biologi aktif. Modulusnya yang tinggi dan rapuhnya menyebabkan penggunaannya
terbatas, namun demikian penggunaanya dapat dikombinasikan dengan
polymethylmethacrylate untuk membentuk semen bioactive tulang dan pada implan
logam untuk melapisi bagian yang kekurangan kalsium fosfat terkarbonisasi. Lapisan ini mempermudah pengikatan kimiawi implant pada tulang disekitarnya.
2.3.2.1.3 Kalsium sulfat keramik
9
Kalsium sulfat merupakan bahan yang aman karena bisa diserap, mudah dimanipulasi, dan bisa digunakan sebagai bahan isi atau bahan agglutinant dari implan tulang lain, selain harganya yang murah. Dalam suatu percobaan pada seekor binatang, kalsium sulfat dapat digunakan untuk regenerasi tulang yang memungkinkan terjadinya mekanisme osteogenesis atau pembentukan tulang. Salah satu kelebihan utama yang terkait dengan kalsium sulfat adalah biokompatibilitasnya secara in vitro dan toleransinya terhadap jaringan gingival secara in vivo. Hasil dari percobaan pada seekor binatang, menunjukkan bahwa kalsium sulfat tanpa dikombinasikan dengan bahan lain memiliki kapasitas untuk mempertahankan suatu ruang yang memungkinkan migrasi sel-sel osteogenetik atau sel-sel yang penting dalam pertumbuhan dan perbaikan tulang di tengah-tengahnya. 16
Sesuai dengan perkembangan tehnologi saat ini telah ditemukan sejenis kalsium baru yaitu, campuran kalsium fosfat dengan kalsium sulfat untuk implan jaringan keras, dengan berbagai ukuran dan bentuk yang sesuai untuk aplikasi medis.
2.3.2.1.4 Kalsium aliminates keramik
Salah satu jenis implan nonreaktif yang menunjukkan bukti kesuksesan dalam penelitian klinis adalah yang terbuat dari oksida aluminium (Al2O3), baik
dalam bentuk polikristal maupun kristal tunggal (batu nilam). Walaupun keramik ini dapat ditolerir dengan baik oleh tulang, namun tidak bioaktif karena tidak mendorong pembentukan tulang, tidak seperti keramik kalsium fosfat maupun kaca bioaktif. Meskipun demikian, bahan ini mempunyai kekuatan, kekakuan, dan kekerasan yang tinggi. Implan ini umumnya dirancang dengan sekrup atau bentuk bilah (daun) dan tampaknya dapat bekerja optimal jika digunakan sebagai abutmen (suatu dukungan untuk menerima tekanan lateral dan horizontal) untuk protesa pada rongga mulut yang tidak bergigi sebagian.10
2.3.2.2 Polymers
Polymer dihubungkan secara bersama-sama oleh ikatan kovalen yang primer dalam kekuatan rangkaian utama dengan C, N, O, Si, dll, atom. Contoh yang paling sederhana adalah polyethylene, yang diperoleh dari ethylene (CH2=CH2), dimana atom-atom karbon memiliki elektron dengan dua hydrogen lainnya dan atom-atom karbon: -CH2(CH2-CH2)nCH2, dimana n mengindikasikan jumlah unit-unit yang berulang.14
Akhir dari subsitusi graft tulang adalah kelompok berbasiskan polymer. Polymer memberikan beberapa pilihan yang tidak dimiliki kelompok- kelompok lain. Sebagai contoh, banyak polymer yang merupakan calon potensial untuk subsitusi graft tulang mengambarkan sifat-sifat fisik, mekanik, dan kimia yang berbeda.
Penggunaan polymer dan komposit terus berkembang. Polymer dibuat dalam bentuk porous dan padat untuk perlekatan jaringan dan penguat penggantian dan sebagai lapisan untuk meneruskan tekanan ke jaringan lunak dan keras. Beberapa dari polymer sangat kuat, sehingga polymer digunakan terutama untuk konektor pendistribusi tekanan internal bagi implan osteointegrated jika konektor ini dimaksudkan untuk menirukan fungsi normal gigi dengan lebih baik.10
2.3.2.3 Natural material
Material graft tulang anorganik alami diperoleh dari bovine (diperoleh dari sapi) cancellious dan tulang cortical. Proses yang tepat telah dikembangkan untuk mengeluarkan komponen-komponen organik dari tulang yang menyisakan komponen mineral alami untuk digunakan sebagai material osteokonduksif dalam aplikasi perbaikan tulang.
Karena struktur alaminya, maka mineral tulang anorganik adalah sebanding secara fisik dan secara kimia untuk matriks yang termineralisasi dari tulang manusia.17
