Senyawa aktif dari kayu manis ternyata bisa masuk ke dalam material pengganti tulang dan mengubah karakteristik permukaannya. Itulah temuan yang dihasilkan Dr. drg. Anne Handrini Dewi, M.Kes. bersama tim peneliti dari Departemen Biomedika Kedokteran Gigi, Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada, yang dipublikasikan dalam International Journal of Technology pada 2020. Penelitian ini menguji bagaimana cinnamaldehyde, senyawa aromatik yang memberi aroma khas kayu manis, memengaruhi sifat permukaan material komposit berbasis plaster of Paris (POP) dan kalsium karbonat (CaCO₃) yang dirancang sebagai substitusi tulang dalam prosedur bedah. Penelitian dilakukan di laboratorium FKG UGM di Yogyakarta, dengan tujuan mengetahui apakah penambahan cinnamaldehyde mengubah karakter topografi, sudut kontak, dan kekasaran permukaan material tersebut.
Masalah Lama di Balik Operasi Tulang
Ketika seorang pasien menjalani operasi untuk memperbaiki kerusakan tulang, dokter bedah sering membutuhkan material pengisi untuk mengisi celah yang ditinggalkan jaringan tulang yang rusak. Salah satu material yang sudah lama digunakan adalah kalsium sulfat, atau yang lebih dikenal sebagai plaster of Paris (POP). Material ini bisa diserap tubuh dan membantu regenerasi tulang. Namun ada satu kelemahan besar: POP terserap terlalu cepat oleh tubuh, sehingga tidak sempat menjadi kerangka tiga dimensi yang cukup kuat untuk menopang pertumbuhan tulang baru.
Solusi yang sudah dikembangkan sebelumnya oleh tim peneliti UGM adalah mencampurkan POP dengan hidrogel kalsium karbonat (CaCO₃), yang lebih tahan lama dan bersifat osteokonduktif, artinya mampu memandu pertumbuhan sel tulang baru. Namun tantangan lain muncul: setiap material yang ditanam ke dalam tubuh berisiko memicu reaksi inflamasi, yaitu peradangan yang merupakan respons alami tubuh terhadap benda asing. Peradangan berlebihan justru bisa menghambat penyembuhan.
Di sinilah cinnamaldehyde masuk sebagai kandidat solusi. Senyawa ini dikenal sebagai agen anti-inflamasi dan antimikroba alami. Pertanyaannya: apakah menambahkan senyawa ini ke dalam komposit POP-CaCO₃ akan mengubah sifat permukaan material secara signifikan? Dan apakah perubahan itu menguntungkan atau justru merugikan?
Permukaan yang Menentukan Nasib Implan
Sebelum menjawab pertanyaan soal inflamasi, penelitian ini terlebih dahulu menjawab pertanyaan yang lebih mendasar: bagaimana sifat permukaan material berubah setelah cinnamaldehyde ditambahkan?
Ini bukan pertanyaan sepele. Ketika sebuah implan ditanam ke dalam tubuh, hal pertama yang terjadi bukan sel menempel pada material, melainkan protein darah yang langsung berinteraksi dengan permukaan implan. Proses adsorpsi protein ini menentukan bagaimana sel-sel tubuh kemudian bereaksi, apakah mereka akan menempel, berkembang biak, dan membentuk jaringan baru, atau justru memicu respons penolakan.
Tim peneliti menyiapkan tiga jenis spesimen: POP murni, POP dengan 25% hidrogel CaCO₃ berisi cinnamaldehyde (POP/HCin-075), dan POP dengan 50% hidrogel CaCO₃ berisi cinnamaldehyde (POP/HCin-050). Ketiga spesimen kemudian dianalisis menggunakan scanning electron microscopy (SEM) untuk melihat topografi permukaan, pengukuran sudut kontak untuk menilai sifat hidrofilik, dan alat uji kekasaran permukaan.
Hasilnya cukup menarik. POP murni menyerap tetesan air begitu cepat sehingga sudut kontaknya tidak bisa diukur sama sekali. Sementara kedua komposit yang mengandung cinnamaldehyde menunjukkan sudut kontak di bawah 90 derajat, yang berarti keduanya bersifat hidrofilik, yaitu ramah terhadap air. POP/HCin-075 sedikit lebih hidrofilik (76,60°) dibanding POP/HCin-050 (85,50°), meski perbedaan ini tidak bermakna secara statistik.
Kekasaran permukaan juga meningkat secara nyata setelah penambahan hidrogel cinnamaldehyde. POP murni hanya memiliki kekasaran 1,216 µm, sedangkan kedua komposit mencapai sekitar 13,80 hingga 14,06 µm. Permukaan yang lebih kasar ini, menurut para peneliti, justru menguntungkan karena meningkatkan porositas yang dibutuhkan sel untuk tumbuh dan berkembang.
Kayu Manis dan Ilmu Permukaan
Peningkatan sudut kontak setelah penambahan cinnamaldehyde sejalan dengan sifat alami senyawa ini. Sebagai minyak esensial, cinnamaldehyde memiliki sifat hidrofobik, yaitu cenderung menolak air. Ketika dimasukkan ke dalam sistem hidrogel, sifat ini sedikit mengurangi kemampuan permukaan material untuk “berbaur” dengan air, meski tidak sampai membuatnya menjadi hidrofobik sepenuhnya.
“Penambahan cinnamaldehyde ke dalam sistem hidrogel meningkatkan sudut kontak, namun tetap di bawah 90 derajat, yang menunjukkan bahwa material ini masih bersifat hidrofilik dan berpotensi mendukung pembentukan tulang,” tulis para peneliti dalam kesimpulan studi tersebut.
Sifat hidrofilik penting karena permukaan yang ramah air lebih mudah berinteraksi dengan protein darah dan sel, sehingga mendukung proses penyembuhan. Di sisi lain, kekasaran mikro pada permukaan material terbukti merangsang makrofag, yaitu sel imun, untuk melepaskan sitokin anti-inflamasi lebih banyak. Kombinasi keduanya, hidrofilik sekaligus bertekstur kasar, menciptakan kondisi ideal untuk regenerasi tulang.
Langkah Berikutnya: Dari Laboratorium ke Tubuh Hidup
Penelitian ini merupakan bagian dari rangkaian panjang studi yang telah dilakukan tim FKG UGM sejak lebih dari satu dekade lalu. Setelah berhasil membuktikan bahwa cinnamaldehyde dapat diintegrasikan ke dalam komposit POP-CaCO₃ tanpa merusak sifat hidrofilik material, tim peneliti menyatakan langkah selanjutnya adalah uji sitotoksisitas in vitro dan uji hewan in vivo.
Ini berarti perjalanan material ini menuju penggunaan klinis masih panjang. Namun fondasi ilmiahnya semakin kuat. Gagasan bahwa senyawa alami dari rempah-rempah dapur bisa menjadi komponen aktif dalam implan tulang masa depan bukan lagi sekadar spekulasi, melainkan sebuah hipotesis yang kini punya data untuk menyokongnya.
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, Hazra Alifia Muharam
Foto: Pixabay
Sumber DOI: https://doi.org/10.14716/ijtech.v11i5.4313
