FAKTA! Hidroksiapatit Biomaterial Zeolit ; ​​untuk Implan Tulang

Beberapa sifat biomaterial harus dipertimbangkan dalam rekayasa implan tulang seperti biokompatibilitas dan bioaktivitas, ketahanan terhadap korosi dan keausan, toksisitas, dan beban yang diterapkan. Logam dan paduannya adalah biomaterial yang mendominasi dalam aplikasi rekayasa implan tulang karena sifat mekaniknya yang sesuai, terutama dalam menahan beban.

HA (Hidroksiapatit) Biomaterial Zeolit

Namun, keausan menyebabkan beberapa dari mereka melepaskan ion Co, Cr, Al, Ni, atau V yang berpotensi berbahaya. Oleh karena itu, harus dihindari agar tidak terjadi kegagalan implan. Bahan nonlogam yang banyak digunakan dalam aplikasi biomedis adalah polimer dan keramik. Namun, mereka menunjukkan kelemahan seperti biokompatibilitas rendah, kurangnya sifat mekanik, dan integrasi yang buruk dengan jaringan yang berdekatan.

Untuk mengatasi masalah tersebut, keramik berbahan dasar kalsium fosfat yang merupakan unsur utama tulang manusia mulai dieksplorasi sebagai biomaterial. Tulang sebagai material komposit dengan struktur anisotropik dan hierarkis menunjukkan sifat yang kuat dan ringan.

Komponen dasar tulang terdiri dari kolagen, hidroksiapatit, dan molekul air. Tulang dapat menyesuaikan diri dengan lingkungan mekanik dan biologis melalui proses remodeling tulang. Remodeling eksternal dan internal terjadi secara bersamaan untuk memodifikasi geometri eksternal dan struktur internal.

Proses itu terjadi sebagai respons terhadap perubahan morfologi karena penerapan beban mekanis. Hal ini dilakukan sebagai adaptasi diri terhadap sejumlah perubahan bentuk geometris dan jaringannya. Tulang merupakan material komposit yang terdiri dari komponen anorganik dan organik. Komponen organik terdiri dari kolagen tipe I yang merupakan protein dengan asam amino berulang dalam struktur triple helix (hingga 8%).

Fasa anorganik terdiri dari kalsium fosfat berupa kristal HA (65%-70%) dan air tulang sekitar 8%. HA bersifat getas dan kolagen merupakan kompensator getas sehingga elastisitas tulang dapat dipertahankan. HA adalah keramik kalsium fosfat dengan rumus kimia (Ca10 (PO4)6 (OH)2), yang merupakan senyawa kristal dengan kisi heksagonal.

HA telah banyak digunakan untuk aplikasi biomedis terutama sebagai bahan implan tulang karena komposisi kimianya yang mirip dengan tulang. Namun, beberapa kelemahan dalam HA ditemukan, seperti laju disolusi yang rendah dibandingkan dengan tulang. Selain itu, sifat inheren HA sulit diubah melalui pengaturan struktural dan sintetik.

Oleh karena itu, pengembangan komposit bioaktif melalui perbaikan struktur dan sifat yang kompatibel menjadi sangat penting. HA tidak dapat digunakan untuk aplikasi bantalan beban karena sifat mekanik yang lebih rendah. Untuk mengatasi masalah ini, direkomendasikan untuk menggunakan biomaterial yang dapat mengimbangi kekuatan mekanik yang rendah tetapi memiliki sifat biokompatibilitas dan bioaktivitas yang baik.

Telah dilaporkan bahwa bahan berbasis silika menunjukkan kemampuan yang lebih baik daripada HA saja dalam meningkatkan rekonstruksi jaringan tulang. Juga, bahan berbasis silikat mampu memimpin nukleasi dan pertumbuhan lapisan apatit seperti tulang dalam cairan tubuh yang disimulasikan (SBF).

Dalam tinjauan ini, zeolit, kelas bahan berpori berbasis silika, dipilih sebagai sumber silika dengan mempertimbangkan non-toksisitas, luas permukaan yang besar, porositas yang dapat dimodifikasi, dan kekuatan mekanik yang tinggi. Pada penelitian sebelumnya, dilaporkan bahwa zeolit ​​telah banyak diaplikasikan dalam rekayasa tulang buatan yang dipercaya dapat meningkatkan kualitas perbaikan jaringan tulang.

Dalam aplikasinya untuk rekayasa jaringan tulang, zeolit ​​mampu berperan sebagai reservoir oksigen dan mengirimkannya ke sel serta mampu menghambat resorpsi tulang. Komposit HA-zeolit ​​berpotensi digunakan sebagai pengganti tulang.

Ketersediaan literatur yang cukup diperlukan agar produksi dan karakterisasi komposit HA-zeolit ​​dapat dipahami secara mendalam guna membuat implan tulang. Tujuan dari tinjauan ini adalah untuk memberikan gambaran yang terintegrasi tentang keadaan komposit HA-zeolit ​​saat ini dalam implementasinya sebagai kandidat untuk bahan implan tulang manusia.

Aplikasi Biomedis

Dalam dekade terakhir, semakin banyak penelitian yang berkomitmen untuk menyediakan biomaterial anorganik baru menunjukkan peningkatan minat pada perangkat implan. Biokompatibilitas, non-sitotoksisitas dan sifat mekanik zeolit ​​menyebabkannya tepat digunakan dalam aplikasi biomedis sebagai bahan cangkok tulang, pelapis implan, pembawa obat dan agen antibakteri.

Sayangnya, mekanisme yang terkait dengan reaksi tubuh implan seperti infeksi yang berpusat pada perangkat, pembentukan jaringan fibrotik dan peradangan yang berdekatan dengan berbagai jenis implan tidak dipahami dengan baik. Pemahaman yang buruk ini juga dalam hal respon inflamasi akibat pelepasan histamin oleh sel mast lokal dan adsorpsi fibrinogen ke permukaan implan.

Zeolit ​​​​biokompatibilitas memiliki potensi keberhasilan sebagai bahan scaffolding tulang. Banyak penelitian in vivo dan in vitro telah mengungkapkan bahwa zeolit ​​​​dapat merangsang pertumbuhan tulang dan regulasinya dalam kombinasi dengan pengganti cangkok tulang.

Struktur berpori dan bentuk serbuk merupakan sifat zeolit ​​ yang menjadi pertimbangan utama dalam pengembangannya, namun ketahanan korosi logam secara langsung dipengaruhi oleh sintesis lapisan pelapis zeolit ​​pada permukaan logam. Peneliti ​​telah menunjukkan bahwa MFI silika zeolit ​​​​tinggi (HSZ) dapat menjadi bahan alternatif dalam melindungi korosi Ti6Al4V dan menghambat pembebasan ion sitotoksik.

Lapisan pelapis zeolit ​​​​MFI telah terbukti memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi dan daya rekat yang unggul untuk berbagai substrat logam seperti paduan berbasis titanium. Lapisan zeolit ​​MFI menjelaskan bahwa itu biokompatibel dan osteokonduktif. Terlebih lagi, lapisan MFI pada scaffolds Ti6Al4V secara signifikan meningkatkan osteointegrasi dan mendorong regenerasi tulang setelah implantasi.

Untuk meningkatkan sifat lapisan zeolit, ahli gunakan hidroksiapatit (HA) yang dimasukkan ke dalam lapisan MFI. Penggabungan ini menyebabkan preosteoblas dirangsang menjadi osteoblas dewasa dan meningkatkan proliferasi sel tulang. Permukaan kristal HA diperlukan untuk proliferasi osteoblas yang lebih cepat yang penting untuk merangsang proses penyembuhan tulang.

Penggabungan HA meningkatkan hidrofilisitas lapisan dibandingkan dengan lapisan SS316L, Ti6Al4V, dan MFI murni. Hal ini dilaporkan bahwa substrat dengan lapisan MFI-HA memiliki potensi yang lebih kecil, dan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi dibandingkan SS316L dan Ti6Al4V murni.

Zeolit ​​​​dengan sifat biokompatibel, bioaktif, dan tidak beracun berpotensi untuk memperkuat komposit matriks HDPE sebagai implan rekonstruksi tengkorak. Keberadaan zeolit ​​dalam polimer juga mampu melindungi polimer dari degradasi akibat sinar ultraviolet.

Untuk mengembangkan peran zeolit ​​​​dalam aplikasi biomaterial, Purnomo dan rekan kerja telah menyelidiki sifat mekanik komposit HDPE-zeolit. Perilaku ketangguhan fraktur komposit telah diselidiki berdasarkan kerja penting dari metode fraktur di bawah kuasi-statis serta kondisi dinamis.

Dalam keadaan statis, ketangguhan patah dikaitkan dengan perpindahan pembukaan retak (COD) material. Penyelidikan didasarkan pada pertimbangan bahwa cedera kepala dan patah tulang tengkorak sebagian besar disebabkan oleh gaya benturan yang mengakibatkan patah tulang tengkorak.

Metode Sintesis Komposit Hidroksiapatit-Zeolit

Sintesis HA-zeolit ​​dalam berbagai metode telah dilakukan dalam berbagai aplikasi. Dilaporkan bahwa sintesis HA-zeolit ​​membutuhkan bahan kimia yang mahal dan waktu yang lama untuk siap. Oleh karena itu, metode gelombang mikro diperkenalkan sebagai solusi alternatif untuk mengatasi kelemahan metode sintesis untuk menyediakan nanokomposit dengan waktu pemrosesan yang singkat.

Penggunaan metode presipitasi basah berbantuan gelombang mikro dalam sintesis HA-zeolit ​​diperkenalkan oleh Iqbal et al. Dilaporkan bahwa komposit HA-zeolit ​​berhasil difabrikasi dengan metode ini. Komposit dievaluasi secara in vitro dalam cairan tubuh yang disimulasikan (SBF) dan kemudian dikonfirmasikan bahwa komposit zeolit ​​HA yang terbentuk mendukung adhesi sel osteoblas manusia normal pada permukaannya.

Komposit zeolit, HA, dan HA-zeolit ​​juga disintesis dengan metode hidrotermal. Mereka melaporkan bahwa komposit HA-zeolit ​​yang disintesis dengan proses hidrotermal telah efektif disintesis dari terak baja dengan menambahkan NaOH dan H3PO4 melalui proses aging pada suhu 90oC selama 48 jam. Pada awal proses penuaan, Mg dan Ca direaksikan dengan fosfat dan diendapkan sebagai HA.

Setelah 48 jam aging, zeolit ​​jenis HA dan faujasite yang terkristalisasi dipisahkan dan dibentuk melalui proses kristalisasi. Sifat adsorpsi HA-zeolit ​​yang disintesis mirip dengan sifat zeolit ​​dan HA yang tidak terkontaminasi. Data komposisi kimia dan rasio molar melaporkan bahwa mereka telah berhasil dalam sintesis hidrotermal komposit HA-zeolit ​​​​dari terak tanur tinggi.

Analisis dilakukan pada suhu yang divariasikan, yaitu suhu kamar, 50, 90, 120, dan 150oC. Analisis pengaruh reaksi suhu terhadap sifat (kristalinitas, kandungan, dan dimensi) komposit HA-zeolit ​​​​yang disintesis. Mereka melaporkan bahwa HA dapat disintesis lebih awal (50 °C) daripada zeolit ​​(tipe faujasite) yang dapat disintesis pada 90 °C dan 120 °C.

Juga dilaporkan bahwa kandungan HA dan kristalinitas spesimen meningkat hingga suhu naik hingga 90 °C. Kenaikan suhu berikutnya, tidak ada perubahan pada spesimen yang dapat diamati. Luas permukaan spesifik tertinggi dicapai pada 90 °C sedangkan yang terkecil adalah pada 150 °C.

Penelitian telah berhasil mensintesis komposit HA-zeolit ​​yang diaktifkan oleh abu sawit melalui metode hidrotermal dengan memvariasikan abu sawit dan tungku busur listrik dalam kondisi basa. Dilaporkan bahwa komponen karbon dan zeolit ​​meningkat selama proses sintesis karena peningkatan rasio abu minyak. Akibatnya, luas permukaan dan porositas komposit HA-zeolit ​​meningkat masing-masing sebesar 53% dan 73%.

Berdasarkan karakter akhir material yang diendapkan, dilaporkan bahwa komposit HA-zeolit ​​merupakan kandidat terbaik untuk aplikasi adsorpsi polutan. Teknik sintesis komposit HA-zeolit ​​dalam bentuk suspensi telah diperkenalkan oleh ahli lain.

HA disintesis dari tetrahidrat kalsium nitrat (Ca (NO3) 2.4H2O) dan di-amonium fosfat ((NH4).2HPO4) yang dikombinasikan dengan larutan zeolit ​​yang diperoleh dari pelarutan serbuk zeolit. Kalsium nitrat tetrahidrat dan di-amonium fosfat ditambahkan ke dalam larutan HA-zeolit ​​yang diaduk. Suspensi yang terbentuk adalah nanokomposit HA-zeolit.

BHA telah berhasil ditambahkan ke komposit klinoptilolit-alumina untuk menghasilkan bahan yang diterapkan pada tulang buatan. Komposit akhir dibuat dengan metode sintering pada suhu 1000 ^oC dan 3000 ^oC. Penelitian lebih lanjut telah dilakukan untuk mengevaluasi biokompatibilitasnya melalui pemeriksaan sitotoksisitas dan sitokompatibilitas.

Mereka telah melaporkan bahwa bahan tersebut tidak memiliki efek toksik. Kalkandelen dan rekan kerja merekomendasikan bahwa komposit BHA/klinoptilolit-alumina adalah bahan yang berpotensi digunakan untuk aplikasi rekayasa tulang.

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.

Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

•         0821 2742 4060 (Ghani)

•         0812 2165 4304 (Yanuar)

•         0821 2742 3050 (Rusmana)

•         0821 4000 2080 (Fajri)

•         0812 2445 1004 (Kartiko)

•         0812 1121 7411 (Andri)               

Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.