Profil Radiogram, Hemogram, Dan Kimia Darah Implantasi Titanium Ti-6Al-7Nb Pada Tulang Femur Tikus

Abstract

Tulang merupakan jaringan tubuh yang berfungsi sebagai penopang tubuh, alat gerak, pembentuk rangka, lokasi sumsum tulang, hematopoiesis, pengaturan dan penyimpanan mineral, serta pelindung organ vital tubuh. Kerusakan pada tulang dapat mengurangi fungsi mekanis tubuh. Salah satu kerusakan tulang yang sering ditemukan adalah fraktur. Penyembuhan fraktur dapat ditangani dengan pemasangan biomaterial berupa implan ortopedi. Sediaan implan yang digunakan harus memiliki biokompatibilitas yang baik agar dapat diterima oleh tubuh. Salah satu jenis implan yang saat ini banyak digunakan untuk aplikasi biomedis adalah paduan titanium. Paduan titanium yang banyak digunakan berupa Ti-6Al-7Nb karena memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan aman digunakan dalam tubuh manusia. Sediaan biomaterial Ti-6Al-7Nb sudah beredar dan banyak digunakan di Indonesia. Bahan biomaterial yang beredar ini merupakan produk luar negeri yang menjadikan Indonesia bergantung pada ketersediaan produk impor. Pusat Teknologi Material Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (PTM-BPPT) Indonesia mengembangkan biomaterial implan Ti-6Al-7Nb produk lokal Indonesia agar dapat menyediakan kebutuhan implan titanium di dalam negeri. Sebagai bahan biomaterial yang baru, sediaan paduan titianium Ti-6Al-7Nb ini harus memiliki sifat biokompatibilitas yang baik sebelum digunakan secara klinis pada manusia. Biokompatibilitas merupakan kemampuan suatu biomaterial untuk berkontak dengan jaringan tubuh tanpa menyebabkan efek samping, baik lokal maupun sistemik. Serangkain uji yang dilakukan terdiri dari uji in vitro dan uji in vivo. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan uji biokompatibilitas Ti-6Al-7Nb secara in vivo melalui parameter gambaran profil radiogram, hemogram dan kimia darah. Penelitian menggunakan 30 ekor tikus jantan jenis Sprague Dawley. Tikus dibagi menjadi tiga kelompok perlakuan, yaitu kelompok implantasi titanium impor yang sudah ada di pasaran sebagai kontrol positif (kelompok titanium komersial), kelompok implantasi Ti-6Al-7Nb lokal yang dikembangkan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (kelompok titanium BPPT Ti-6Al-7Nb) serta kelompok tanpa implantasi sebagai kontrol negatif. Tikus diberikan tindakan operatif dengan memberikan defek sebagai tempat implantasi implan titanium Ti-6Al-7Nb pada os femur kanan tikus. Pengambilan data gambar radiografi dilakukan pada H0 dan H+30. Pengambilan data profil darah dilakukan pada H+2 dan H+30. Parameter yang diamati dalam penelitian ini, yaitu: (1) densitas radiogram meliputi densitas implan, densitas os femur, densitas otot pada femur, densitas peri-implan tulang, dan densitas peri-implan otot. (2) Hemogram meliputi jumlah eritrosit, kadar hemoglobin, nilai hematokrit, nilai indeks eritrosit (mean cospuscular volume/MCV, mean corpuscular hemoglobin/MCH, mean corpuscular hemoglobin concentration/MCHC), jumlah trombosit, total leukosit, limfosit, monosit, dan granulosit. (3) Profil kimia darah meliputi enzim alkaline phosphatase (ALP), Alanine Aminotransferase (ALT), Aspartate Aminotransferase (AST), total protein,

blood urea nitrogen (BUN) dan kreatinin. Data diolah menggunakan ImageJ® dan SPSS. Berdasarkan penilaian pada densitas radiogram, hasil menunjukkan tidak adanya perubahan nilai densitas yang signifikan pada H+30 dibandingkan dengan H0. Hasil penelitian menunjukkan tidak ada degradasi yang berlebih dari implantasi sediaan implan Ti-6Al-7Nb pada tikus. Secara keseluruhan nilai hematologi tidak menunjukkan adanya perubahan parameter yang signifikan. Nilai hematologi darah pada H+2 mengalami peningkatan dari nilai normal pada parameter total leukosit, limfosit, dan granulosit. Hasil pengamatan H+30 menunjukkan adanya peningkatan nilai granulosit dari rataan nilai normal. Peningkatan nilai leukosit dan diferensialnya merupakan respon tubuh terhadap tahapan inflamasi pada persembuhan luka. Berdasarkan pemeriksaan kimia darah, seluruh parameter uji berada dalam kisaran nilai normal dan tidak menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan. Material implan titanium Ti-6Al-7Nb dinilai tidak memberikan respon degradasi yang berlebihan, inflamasi dan kerusakan pada organ hati dan ginjal. Pengujian lebih lanjut diperlukan seperti pengamatan klinis dan pemeriksaan histopatologi untuk memberikan untuk mendukung hasil pemeriksaan radiografi dan profil darah sehingga biokompatibilitas titanium Ti-6Al-7Nb dapat disimpulkan secara komprehensif.

Bone is a body tissue that has a function as a support for the body, a means of locomotion, skeleton formation, the location of the bone marrow, haematopoiesis, the location of minerals settings and storage, also as a protector of the body's vital organs. Bone damage can reduce the body's mechanical functions. One of the most common damage to the bone is a fracture. Fracture healing can be treated by using biomaterial as orthopedic implants. The implant must have good biocompatibility in order to be accepted by the body. Implant that is currently widely used for biomedical applications is titanium alloy. The titanium alloy that is widely used is Ti-6Al-7Nb because it has excellent corrosion resistance and it is safe for human body. The Ti-6Al-7Nb alloy has been used widely in Indonesia. This biomaterial is a foreign product that makes Indonesia dependent on the availability of imported products. The Center for Material Technology of the Agency for the Assessment and Application of Technology of Indonesia (PTM-BPPT) has developed a local product of Indonesia's Ti-6Al-7Nb implant biomaterial in order to suffice the domestic demand for titanium implants. As a new biomaterial, Ti-6Al-7Nb must be ensured to have a good biocompatibility before being used clinically in humans.

Biocompatibility is the ability of a biomaterial to contact with body tissues without causing local or systemic side effects. A series of tests were carried out consisting of in vitro and in vivo tests. This study aims to test the biocompatibility of Ti-6Al-7Nb through the parameters of the radiographic profile, haemogram and blood chemistry by in vivo test. The research used 30 male Sprague Dawley strain rats. The rats were divided into three treatment groups, namely the imported titanium implantation group which was already on the market as a positive control (commercial titanium group), the local Ti-6Al-7Nb implantation group developed by PTM-BPPT (the BPPT Ti- 6Al-7Nb titanium group) and the group without implantation as a negative control. The rats were given surgery by providing a defect as a site for the implantation of titanium Ti-6Al-7Nb implants in the right os femoral rat. Radiographic image data were collected on H0 and H+30. Blood profile data were collected on H+2 and H+30. The parameters observed in this study were: (1) radiogram density including implant density, femoral bone density, muscle density in the femur, peri-implant bone density, and peri-implant muscle density. (2) The hemogram includes erythrocyte, hemoglobin level, hematocrit value, erythrocyte index value (mean corpuscular volume/MCV, mean corpuscular hemoglobin/MCH, mean corpuscular hemoglobin concentration/MCHC), platelet count, total leukocytes, lymphocytes, monocytes, and granulocytes. (3) Blood chemistry profile includes alkaline phosphatase (ALP) enzyme, Alanine Aminotransferase (ALT) enzyme, Aspartate Aminotransferase (AST) enzyme, total protein, blood urea nitrogen (BUN) and creatinine. The data are processed using ImageJ® and SPSS. Based on the assessment of the density of the radiogram, the results showed that there was no significant change in the density value at H+30 compared to H0. The results showed that there was no excessive degradation of the Ti-6Al-7Nb implant in rats. Overall, the hematological values did not show any significant changes in parameters. The value of total leukocyte, lymphocyte and granulocyte at H+2 increased from the normal value. The value of granulocyte increased from the normal value at H+30. The increase in leukocyte value and its differential is the body's response to the inflammatory stage in wound healing. Based on blood chemistry examination, all parameters were within the normal range and did not show any significant difference. Titanium alloys Ti-6Al-7Nb showed no excessive response to degradation, inflammation, and damage to the liver and kidneys. Further testing is needed such as clinical observation and histopathological examination to provide support for the results of radiographic examination and blood profiles, so that the biocompatibility of titanium Ti-6Al-7Nb can be concluded comprehensively.