Biomaterial Termoplastik 'Disesuaikan' untuk Aplikasi Medis
Para peneliti dari Universitas Birmingham Inggris dan Universitas Duke AS telah berhasil 'menyetel sempurna' biomaterial termoplastik baru untuk memungkinkan laju degradasi dalam tubuh dan sifat mekaniknya untuk dikontrol secara independen. Jenis poliester, bahannya telah dirancang untuk digunakan dalam perbaikan jaringan lunak atau bioelektronik fleksibel.
Bahan yang berhasil mereplikasi elastisitas dan kekuatan jaringan biologis yang diperlukan tetapi juga terurai dalam skala waktu yang tepat sangat sulit untuk direkayasa. Ini karena bahan kimia yang digunakan untuk menghasilkan sifat mekanik suatu material biasanya juga akan mengatur kecepatan degradasinya.
Tim peneliti ini telah mengembangkan teknologi dengan menunjukkan bagaimana penambahan asam suksinat – produk yang ditemukan secara alami di dalam tubuh – dapat digunakan untuk mengontrol laju degradasi.
Dalam sebuah studi baru, yang diterbitkan di Nature Communications, peneliti menunjukkan bagaimana biomaterial poliester terdegradasi secara bertahap selama empat bulan, dengan jaringan sehat tumbuh dan akhirnya menggantikan implan. Pengujian pada tikus juga dilakukan untuk memastikan biokompatibilitas dan keamanan bahan. Dengan memvariasikan jumlah asam suksinat, tim dapat mengontrol kecepatan penetrasi air ke material dan kecepatan degradasi. Biasanya, perubahan struktural yang meningkatkan kecepatan degradasi akan menyebabkan hilangnya kekuatan, tetapi bahan ini telah dirancang dengan stereokimia khusus yang meniru karet alam dan memungkinkan sifat mekaniknya dikontrol dengan baik . Ini berarti setiap kehilangan kekuatan dapat dikompensasikan dengan membuat penyesuaian stereokimia yang sesuai. Ini adalah kemajuan signifikan yang sejauh ini belum dicapai dalam biomaterial lain yang dapat terdegradasi.
Rekan penulis studi Profesor Andrew Dove dari Universitas Birmingham menjelaskan:“Jaringan biologis itu kompleks dengan berbagai sifat elastis. Upaya untuk menghasilkan pengganti sintetis yang memiliki karakteristik fisik yang tepat dan juga dapat terdegradasi di dalam tubuh telah berlangsung selama beberapa dekade. Bagian dari tantangannya adalah bahwa pendekatan 'satu ukuran untuk semua' tidak berhasil. Penelitian kami membuka kemungkinan untuk merekayasa implan biologis dengan sifat yang dapat disesuaikan untuk setiap aplikasi tertentu.”
Profesor Universitas Duke, Matthew Becker, yang memegang jabatan ganda di bidang kimia dan teknik mesin dan ilmu material, mencatat bahwa komunitas biomaterial dan kedokteran regeneratif sangat terbatas pada beberapa bahan yang tidak memiliki keragaman sifat yang dilaporkan dalam penelitian ini. “Materi yang kami kembangkan menawarkan kemajuan nyata dalam pencarian berkelanjutan untuk biomaterial baru. Sifat material yang merdu membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi yang berbeda, mulai dari tulang pengganti hingga stent vaskular hingga elektronik yang dapat dikenakan. Pekerjaan tambahan untuk membuktikan biokompatibilitas bahan dan penggunaannya dalam demonstrasi yang lebih maju sedang berlangsung.”
Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation, John S. and James L. Knight Foundation, European Research Foundation, dan National Health and Medical Research Council of Australia.
Sementara itu, teknologi tersebut merupakan subyek dari aplikasi paten internasional yang diajukan oleh University of Warwick dan Akron University.
