Membran Electrospun Renacer (5 x 5 cm). Kredit: Fraunhofer ISC
Para peneliti Fraunhofer telah berhasil menggunakan Renacer silika gel yang dapat diserap tubuh untuk menghasilkan membran elektrospun yang tidak bersifat sitotoksik terhadap sel maupun genotoksik. Model ini meniru struktur berserat yang ditemukan di jaringan ikat dan karenanya sangat cocok untuk aplikasi regeneratif, seperti untuk penyembuhan luka yang lebih baik.
Perawatan luka besar dan luka dalam sangat menantang dan bisa menjadi proses yang sangat panjang. Para peneliti di Fraunhofer Institute for Silikat Research ISC dan Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine ITEM telah mengembangkan membran bioresorbable untuk penggunaan ini. Membran ini mendukung penyembuhan luka dan terurai sepenuhnya di dalam tubuh menjadi zat alami.
Dasar membran baru ini adalah fiber fleece yang dikembangkan di Fraunhofer ISC. Fleece ini telah disetujui sebagai perangkat medis untuk mendukung regenerasi luka kronis, seperti kaki diabetik. Selama proses penyembuhan, bahan tersebut larut sepenuhnya dalam waktu enam sampai delapan minggu. Menggunakan metode electrospinning, para peneliti sekarang berhasil mengurangi diameter serat 50 mikrometer dengan faktor lebih dari 50, menghasilkan serat dengan diameter kurang dari satu mikrometer (µm). Hal ini memungkinkan untuk memutar sol gel silika menjadi membran gel silika bertautan terbuka yang terdiri dari serat dengan diameter sekitar satu µm. Dalam beberapa kasus, diameter yang dicapai sekecil 100 nanometer.
“Sistem serat ini meniru matriks ekstraseluler, struktur serat yang ditemukan di jaringan ikat, di dalam tubuh dan ditoleransi dengan sangat baik oleh sel manusia untuk regenerasi jaringan. Mereka tidak menyebabkan reaksi benda asing dan tidak ada jaringan parut internal. Membran silika gel inovatif hanya melepaskan satu produk degradasi, asam orto-silikat. Ini memiliki efek regeneratif pada jaringan dan mempercepat penutupan luka,” jelas Dr. Bastian Christ, seorang ilmuwan di Fraunhofer ISC di Würzburg. Bersama rekan-rekannya, dia bertanggung jawab atas sintesis dan pemrosesan materi.
“Sementara fiber fleece asli setebal 50 µm dimasukkan ke dalam luka kronis dari luar, fiber fleece yang lebih tipis juga cocok untuk penggunaan internal. Secara teoritis, dapat ditempatkan pada bahan pengisi yang digunakan untuk cacat tulang di rahang hingga mempercepat penyembuhan luka,” adalah bagaimana Dr. Christina Ziemann, ilmuwan penelitian di Fraunhofer ITEM yang bertanggung jawab atas evaluasi biologis bahan tersebut, menjelaskan salah satu dari banyak aplikasi yang mungkin. “Pada prinsipnya, membran dapat direkatkan ke dalam tubuh dengan perekat biodegradable.”
Menggunakan mikroskop confocal, mikroskop cahaya khusus, dimungkinkan untuk menunjukkan bahwa membran berjaring kecil, yang berfungsi sebagai demonstran, menunjukkan fungsi penghalang. Ini mencegah lewatnya sel jaringan ikat untuk jangka waktu setidaknya tujuh hari tanpa mengganggu proliferasi sel. Selain itu, membran dapat diserap kembali, bukan sitotoksik atau genotoksik sehingga tidak menyebabkan kerusakan langsung pada jaringan atau DNA.
Fibroblas (sel jaringan ikat) pada membran Renacer elektrospun di bawah mikroskop confocal (merah: sitoskeleton sel, biru: inti sel). Kredit: Fraunhofer ISC
Diameter serat dan ukuran mesh mempengaruhi perilaku sel
Diameter serat tipis 100 nanometer dengan jaring tipis dipilih untuk digunakan sebagai penghalang adhesi untuk mencegah adhesi dan jaringan parut pasca operasi. Dengan konfigurasi ini, hanya nutrisi yang bisa melewati fiber fleece, tapi sel jaringan ikat tidak bisa. Sebaliknya, dengan diameter serat satu mikrometer dan jaring yang lebih lebar, sel tumbuh menjadi jaring serat, berkembang biak di sana dan memiliki efek regenerasi pada jaringan di sekitarnya.
“Dengan menyesuaikan sifat material, seperti diameter serat dan ukuran jaring, perilaku sel dapat dipengaruhi sesuai keinginan,” kata Christ. Peralatan yang diperlukan untuk memintal serat dirancang di Fraunhofer ISC untuk memenuhi aplikasi dan kebutuhan khusus pelanggan. Bentuk dan ukuran fiber fleeces juga dapat disesuaikan dengan spesifikasi pelanggan.
Luka hanya sembuh dengan cepat dan efektif jika jaringan yang terluka mendapat suplai nutrisi yang cukup. Pada saat yang sama, produk metabolisme harus dikeluarkan. Berbeda dengan banyak produk di pasaran yang memungkinkan transportasi nutrisi hanya setelah biodegradasi dimulai, membran Renacer dengan jaring terbuka mendorong transportasi ini langsung setelah implantasi, sementara tidak memungkinkan lewatnya sel.
Membran dengan karakter anorganik
Ada keuntungan lain: Membran Renacer larut sepenuhnya menjadi asam orto-silikat tidak beracun yang hampir netral pH, satu-satunya bentuk silika yang larut dalam air. Secara fisiologis hadir dalam tubuh dan telah terbukti merangsang pembentukan jaringan ikat kulit dan pembentukan tulang. Produk yang tersedia saat ini tidak menunjukkan sifat bioaktif tersebut.
Banyak bahan biodegradable larut menjadi asam organik, seperti asam laktat atau asam glikolat. Hal ini dapat menyebabkan pengasaman lokal pada jaringan, yang kemudian memicu reaksi peradangan pada sistem kekebalan tubuh. “Pengujian kami menunjukkan bahwa produk disolusi, asam orto-silikat, juga tidak beracun dan sepenuhnya biokompatibel dengan sel,” kata Ziemann. “Membran terurai menjadi molekul tunggal—asam orto-silikat.”
Selanjutnya, obat dapat dikapsulkan ke dalam matriks serat gel silika, untuk dilepaskan selama resorpsi bahan. “Misalnya, antibiotik dapat diberikan ke luka setelah mengoleskan membran Renacer yang mengandung obat untuk mencegah pembentukan koloni bakteri,” jelas Christ. Di Fraunhofer ISC, proyek GlioGel sedang menguji apakah platform material Renacer dapat digunakan sebagai depot zat aktif dalam pengobatan tumor otak.
Disediakan oleh Fraunhofer-Gesellschaft
Kutipan: Membran bioresorbable untuk penyembuhan luka internal dan eksternal (2023, 3 Februari) diambil 4 Februari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-02-bioresorbable-membrane-internal-external-wounds.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.