1 USULAN PENELITIAN PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6 ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG DIAPLIKASI KIRSCHNER WIRE TITANIUM DENGAN KIRSCHNER WIRE STAINLESS STEEL NILTON DO CARMO DA SILVA PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR USULAN PENELITIAN
43
Embed
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR ... - · PDF fileSel yang sangat berperan pada resorbsi tulang adalah osteoblas dan osteoclas ... Korosi Galvanik adalah perbedaan potensial elektrokimia antara
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
USULAN PENELITIAN
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6
ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG
DIAPLIKASI KIRSCHNER WIRE TITANIUM
DENGAN KIRSCHNER WIRE STAINLESS STEEL
NILTON DO CARMO DA SILVA
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
USULAN PENELITIAN
2
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6
ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG
DIAPLIKASI KIRSCHNER WIRE TITANIUM
DENGAN KIRSCHNER WIRE STAINLESS STEEL
NILTON DO CARMO DA SILVA
Pembimbing;
1. Prof. Dr.dr Ketut Siki Kawiyana SpB, SpOT (K)
2. dr. I Ketut Suyasa SpB, SpOT (K) Spine
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
3
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6
ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG
DIAPLIKASI KIRSCHNER WIRE TITANIUM
DENGAN KIRSCHNER WIRE STAINLESS STEEL
NILTON DO CARMO DA SILVA
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
4
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6
ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG
DIAPLIKASI KIRSCHNER WIRE TITANIUM
DENGAN KIRSCHNER WIRE STAINLESS STEEL
Tesis untuk memperoleh Gelar Magister
Pada Program Magister, Program Studi Biomedik
Combined Degree
Program Pascasarjana Universitas Udayana
NILTON DO CARMO DA SILVA
1114118105
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER SPESIALIS I
BAGIAN/SMF ORTHOPAEDI DAN TRAUMATOLOGI
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2015
5
PERBEDAAN EKSPRESI KADAR INTERLEUKIN 6
ANTARA TULANG TIBIA TIKUS YANG DI
APLIKASI KIRSCHNER WIRE BERBAHAN
TITANIUM DENGAN DI FIKSASI KIRSCHNER WIRE
BERBAHAN STAINLESS STEEL
Tesis untuk memperoleh Gelar Spesialis Orthopaedi dan Traumatologi
Pada Bagian/SMF Orthopaedi dan Traumatologi
Fakultas Kedokteran Universitas Udayana
Rumah Sakit Umum Pusat Sanglah Denpasar
NILTON DO CARMO DA SILVA
1114118105
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER SPESIALIS I
BAGIAN/SMF ORTHOPAEDI DAN TRAUMATOLOGI
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2015
6
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengunaan implan dibedah orthopedi secara umum digunakan untuk
fiksasi fraktur, rekonstruksi patah tulang yang tidak menyambung (non union),
pergantian persendian, rekonstruksi tulang belakang. Tujuan utama dari
pengunaan implan adalah stabilisasi secara mekanik sehingga fungsi tulang dan
persendian yang optimal dapat tercapai. Implantasi biomaterial umumnya dengan
mengunakan prosedur pembedahan.
Biomaterial yang saat ini banyak digunakan dibidang bedah orthopedi
adalah stainless steel, titanium murni dan titanium alloy (Koller et al., 2006,
Bombac et al., 2007). Implan yang digunakan untuk osteosintesis harus memiliki
sifat sifat yang inert sehingga respon tubuh minimal. Idealnya, implan tersebut
harus memiliki properti biomekanik yang sesuai tanpa adanya suatu efek samping.
Untuk bahan-bahan yang dipergunakan sebagai implan mempunyai prinsip prinsip
yang harus diperhatikan seperti sifat corrosion resistance, biocompatibility,
biofunctionality, osseointegration (Bombac et al., 2007). Implantasi implan pada
tulang dapat menyebabkan respon biologi lokal dan sistemik. (Korkusuz et al.,
2004)
Implan yang digunakan akan memberikan respon inflamasi dihubungkan
dengan reaktivasi makrofag masih dijadikan sebagai fokus penilitian dalam 40
tahun terakhir. Penelitian terbaru mendemostrasikan predominan respons
7
makrofag M1 terhadap implan yang memproduksi mediator – mediator
proinflamasi yang mengakibatkan terpaparnya jaringan periimplan (Landgraeber
et al., 2014).
Permukaan biomaterial memainkan peran penting dalam modulasi reaksi
benda asing dalam dua sampai empat minggu setelah implantasi dari perangkat
medis. Pemahaman tentang reaksi benda asing penting dikarenakan reaksi benda
asing dapat berdampak pada biokompatibilitas dari perangkat medis, prostesis
atau biomaterial yang ditanamkan dan secara signifikan dapat mempengaruhi
respon jaringan jangka pendek dan jangka panjang. (Anderson et al., 2008).
Aseptic loosening dan periprostetik osteolisis masih merupakan penyebab
terbanyak kasus revision surgery pada operasi pergantian sendi. (Schmidt. et al.,
2003)
Adanya loosening pada pengunaan implan sering disebabkan oleh resorbsi
tulang. Sel yang sangat berperan pada resorbsi tulang adalah osteoblas dan
osteoclas. Osteoblas akan meregulasi aktivitas osteoclas dengan transmisi sinyal
osteolisis. Osteoclas diaktivasi oleh hormon parathyroid, vitamin D3, interleukin
(IL-1, IL-6, IL-11), tumor nekrosis faktor alfa dan prostaglandin E2. (Schmidt. et
al., 2003).
Interleukin enam (IL-6) disekresi oleh osteoblas sebagai respon terhadap
ion metal. Konsentrasi ion metal yang berhubungan dengan respon toksik
osteoblas dapat dideteksi pada jarignan periprostetik (Hallab et al., 2004). IL-6
juga dikenal sebagai stimulator potent osteoclast-mediasi resorbsi tulang. (Huang,
8
R.L. et al., 2015) Selama fase akut inflamasi, konsentrasi IL-6 mencapai puncak
dengan cepat dan kembali ke level yang normal juga dengan cepat bila
dibandingkan dengan c – reactive protein. (Villacis et al., 2014).
Sebagaimana telah diuraikan sebelumnya, Interleukin enam (IL-6) disekresi
oleh osteoblas sebagai respon terhadap ion metal dan partikel dari implan
orthopedi mempengaruhi ekspresi protein ekstraselular osteoblas. Atas dasar
uraian diatas peneliti ingin mengetahui perbedaan ekspresi interleukin 6 (IL-6)
pada sel sel tulang tibia tikus yang diaplikasi K-wire titanium dengan K-wire
stainless steel.
1.2 Rumusan Masalah
Dari uraian latar belakang masalah tersebut diatas, maka dibuatlah rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Apakah ada perbedaan ekspresi Interleukin 6 (IL -6) pada sel sel tulang
tibia tikus yang diaplikasi K-wire titanium dengan K-wire stainless steel
yang di ukur pada hari ke 21?
1.3 Tujuan Penelitian
a. Tujuan umum
Untuk mengetahui ekspresi Interleukin 6 (IL -6) pada sel sel tulang tibia
tikus yang diaplikasi K-wire titanium dengan K-wire stainless steel.
9
b. Tujuan khusus
Untuk membuktikan adanya perbedaan ekspresi IL -6 pada sel sel tulang
tibia tikus yang diaplikasi K–wire titanium dengan K–wire stainless steel.
1.4 Manfaat Penelitian
a. Manfaat akademis
Jika penelitian ini benar maka akan memberikan sumbangan kepada
akademisi bahwa adanya perbedaan ekspresi IL -6 pada sel sel tulang tibia
tikus yang diaplikasi K- wire titanium dengan K- wire stainless steel.
b. Manfaat praktis
Dengan membandingkan ekspresi IL -6 pada sel sel tulang tibia tikus yg
diaplikasi K-wire titanium dengan K-wire stainless steel dapat dipilih
implan yang lebih baik dari keduanya.
Dengan memperhatikan penghematan biaya, keuntungan dan resiko
pengunaannya pada pemilihan implan untuk fiksasi patah tulang, hasil dari
penilitian ini di harapkan untuk dijadikan masukan dalam pemilihan
implan.
10
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Biomaterial
Implan orthopedi umumnya digunakan untuk fiksasi patah tulang dan non
union, koreksi dan stabilisasi deformitas, pergantian sendi dan untuk pengunaann
lain dalam bidang orthopedi. Tujuan dari implan adalah untuk stabilisasi mekanik
sehingga allignment, fungsi tulang dan persendian yang optimal selama loading
fisiologik dapat tercapai. Dengan adanya stabilisasi tulang dengan implan
orthopedi secara tidak langsung mempengaruhi penyembuhan tulang secara
biologis (Goodman et al., 2011).
Pemilihan implan dengan material yang tepat mempunyai efek yang cukup
baik terhadap proses penyembuhan dan mencegah terjadinya kegagalan (failure)
(Taheri et al., 2011). Desain implan difokusukan terhadap properti mekanik dan
fungsi implan. Pada fiksasi patah tulang, patah tulang akan menyambung dengan
sendirinya bila di stabilisasi dengan baik. Pengunaan cementless pada pergantian
sendi tidak selalu osteointegrate dengan tulang sekitar sehingga dapat
menimbulkan loosening (Goodman et al., 2011).
Biomaterial yang baik harus non toksik, non immonogenik, non
thrombogenik, non carcinogenic dan lain – lain. Berdasarakan reaksi jaringan
terhadap biomaterial diklasifikasikan dalam tiga kategori. Pertama; Materi
biotolerant – yang memisahkan jaringan tulang dan jaringan fibrous, Kedua;
11
Materi Bioactive – yang memiliki kemampuan ikatan antara jaringan tulang dan
materi kimiawi. Kolagen dan fase mineral tulang deposit secara langsung pada
permukaan implan. Ketiga; Material bioinert – dalam kondisi tertentu terjadi
ikatan langsung dengan jaringan tulang. Tidak ada reaksi kimiawi (Bergmann.,
2013).
Gambar 1.1 Contoh materi biomedik yang digunakan dalam kedokteran
(Bergmann et al., 2013)
Biomaterial yang saat ini banyak digunakan dibidang bedah orthopedi
adalah stainless steel (AISI 316L), titanium murni (CP-Ti) dan titanium alloy
(TiA16V4)(Koller et al., 2006). Implan yang digunakan untuk osteosintesis harus
memiliki fungsi yang sesuai dengan tubuh manusia. Idealnya, implan tersebut
harus memiliki properti biomekanik yang sesuai tanpa adanya suatu efek samping.
12
Hal prinsip yang harus diperhatikan adalah sifat sifat corrosion resistance,
biocompatibility, biofunctionality, osseointegration. (Bombak et al., 2007)
2.1.1. Corrosion resistance
Korosi dalam biomaterial orthopedi adalah suatu kompleks multifaktoral
yang tergantung pada geometric, metallurgical, mechanical dan parameter
kimiawi. Dua hal penting yang mempengaruhi korosi implan, yang pertama
adalah thermodinamik driving forces dan kinetic barriers (Joshua et al., 1998).
Thermodinamik driving forces menyebabkan korosi (oksidasi dan reduksi)
sebagai respon terhadap kebutuhan eneregi atau pelepasan selama reaksi. Ada dua
sumber utama energi pada proses ini yaitu chemical driving force dan positive and
negative charges. Barier kinetic berhubungan dengan faktor yang menghambat
reaksi korosi dari tempat asal. Proses ini tidak memerlukan mekanisme energi
tetapi dengan limitasi fisik pada saat terjadi reaksi oksidasi dan reduksi (Joshua et
al., 1998).
Korosi masih merupakan masalah untuk ahli orthopedi. John Chanrnely
menyebutkan masalah utama korosi ada pada desain implan trauma dan
artroplasti. Idenya mengambarkan perbedaan metal tidak dapat digunakan
bersama dalam satu implan karena korosi galvanik (Urish et al., 2013).
Korosi Galvanik adalah perbedaan potensial elektrokimia antara dua metal
yang tidak sama. Teorinya, satu metal anoda dan yang lain adalah katoda, metal
aktif adalah yang anodanya adalah memiliki tahanan yang kuat terhadap korosi.
Passivation layer adalah komponen utama yang membolehkan komposisi multi
13
alloys untuk mencegah galvanic corrosion. Korosi dalam bidang orthopedi
diakibatkan oleh rusaknya passivation film (Urish et al., 2013).
Korosi masih merupkan masalah di bidang orthopedi dalam empat dekade
terakhir. Passivation layer mencegah korosi galvanik antara beberapa pasangan
metal yang dicampur, fretering korosi kontributor utama debris pada desain baru
(Urish et al., 2013).
2.1.2. Biocompatibilty
Biocompatibility secara tradisional didefiniskan sebagai implan yang
tertanam dalam tubuh manusia dalam jangka waktu yang lama (Williams, 2008).
The Williams Dictionary of Biomaterial, biocompatibility didefinisikan sebagai
kemampuan suatu materi yang dapat menyesuaikan dengan host dalam kondisi
tertentu (Bregmann, 2013).
Gambar 1.2, Reaksi jaringan terhadap implant dan biomaterial inisiasi
osteolitik
(Hallab et al., 2004)
14
Penggunaan implan untuk fiksasi fraktur umumnya hanya satu metal, untuk
pergantian sendi materi metal untuk implan lebih dari satu bahan metal yaitu
ceramic dan polymer. Komplikasinya tinggi pada kasus kasus pergantian sendi.
Tipe metal, manufaktur dan standar, komposisi, kondisi prosesing mempengaruhi
properti mekanik antara metal dan tulang. Pengunaan jangka panjang
berhubungan dengan integrasi antara tulang dan implan (Korkusuz, 2004).
2.1.3. Biofunctionality
Ketika tulang rusak akibat trauma atau penyakit, diperlukan tambahan
support untuk mengantikan fungsi mekanik. Contoh, penyakit tulang belakang
yang disebabkan oleh degenerasi mengakibatkan instabilitas atau deformitas yang
menahun. Implan yang digunakan tujuannya tidak hanya koreksi secara anatomis
tetapi dapat menciptakan kondisi mekanikal yang cocok untuk fusi tulang. Tulang
dan implan harus memiliki tahanan terhadap loading. Metal adalah material yang
umum dikenal untuk load bearing (Kroeze et al., 2009).
Dibanding dengan bidang lain pembedahan pada tulang belakang, material
permanen seperti metal untuk pengunaan jangka panjang masih memiliki
komplikasi seperti migrasi, reaksi benda asing dan infeksi. Reaksi inflamasi dalam
beberapa kasus disebabkan oleh korosi (particle disease). Dalam
perkembangannya metal pada implan spine adalah sangat radiopaque secara
radiologis, sehingga secara umum digunakan untuk imaging paska bedah spine.
Tidak hanya pada x ray tetapi juga pada computer axial tomography scaning dan
magnetic resonance imaging. Radiolucent pada implan spine umumnya dibuat
dari non degradable polymer (Kroeze et al., 2009).
15
Kekuatan mekanik harus diperhatikan dalam pemilihan implan, karena
polymer memiliki kekuatan yang terbatas dibanding metal. Sebuah implan dapat
berfungsi sebagai non load bearing atau load transducing scaffold untuk
pertumbuhan sel atau dapat berfungsi sebagai load bearing scaffold untuk
mempertahankan stabilitas mekanik dan integritas. (Kroeze et al., 2009).
Sistem skeletal manusia, dalam hal ini spine dan tulang panjang memiliki
range dinamik loading yang besar, polymer dalam kondisi teretentu degradasinya
cepat. Kehilangan integritas yang lebih awal mengakibatkan instabilitas pada
segmen spinal, non union dan clinical failure (Kroeze et al., 2009).
2.1.4. Osseointegration
Implan osseointegration awalnya didefinisikan sebagai kontak langsung
antara tulang yang hidup dengan implan secara mikroskopik. Pada tahun 1985
osseointegrasi didefiniskan sebagai hubungan secara fungsional dan struktur
antara tulang yang hidup dengan permukaan implan. Untuk mendapatkan
osseointegrasi yang baik faktor – faktor berikut harus diperhatikan;
biocompatibility material, desain implan, kondisi permukaan implan, kondisi host,
teknik pembedahan, kondisi loading paska operasi (Carriso et al., 2004, Plecko et
al., 2012).
Pengalaman di bidang orthopedi adanya osteolisis, walaupun stabilitas
inisial dari implan sudah tercapai akan tetapi dapat terjadi isolasi implan terhadap
tulang, hal ini disebabkan oleh (Carriso et al., 2004);