Titanium dan aloinya telah lama menjadi tulang punggung dalam dunia implan gigi karena kombinasi kekuatan mekanik, ringan, ketahanan korosi, dan biokompatibilitasnya. Namun, sebagai bahan inert, titanium sendiri memiliki keterbatasan dari sisi osseointegrasi dan aktivitas biologis tambahan seperti antimikroba atau interaksi seluler lanjutan. Oleh karena itu, banyak penelitian difokuskan pada modifikasi permukaan atau pembentukan lapisan biomaterial tambahan agar implan titanium tidak hanya bertahan dengan baik secara mekanis, tetapi juga lebih “aktif” secara biologis.
Salah satu modifikasi yang menarik adalah pelapisan aluminium oksida (Al₂O₃) melalui teknik sputtering dan perlakuan etsa asam, dalam penelitian yang dilakukan oleh Adella Syvia Maharani dengan bimbingan drg. Murti Indrastuti, M.Kes., Sp.Pros(K) dan Dr. drg. Suparyono Saleh, Sp.Pros(K) berjudul “Pengaruh Lama Etsa Asam pada Implan Gigi Titanium dengan Pelapisan Alumunium Oksida (Al2o3) Metode Sputtering terhadap Persentase Hemolisis (Kajian In Vitro)” dikaji dari sudut hemolisis (reaksi darah). Penelitian itu memberikan dasar penting untuk memahami keamanan modifikasi permukaan titanium terhadap sel darah.
Pokok Penelitian: Lama Etsa Asam + Lapisan Al₂O₃ dan Hemolisis
Dalam penelitian tersebut, implan titanium dilapisi dengan Al₂O₃ menggunakan metode sputtering. Kemudian, permukaan tersebut diberi perlakuan etsa asam selama durasi tertentu untuk memodifikasi topografi atau tingkat kekasaran permukaan. Tujuan utamanya adalah mengevaluasi berapa lama etsa dapat diterapkan tanpa meningkatkan hemolisis (kerusakan sel darah merah) secara signifikan karena terdapat risiko bahwa permukaan kasar atau reaktif bisa merusak sel darah ketika terjadi kontak awal atau saat implantasi.
Hasil penelitian ini penting karena menunjukkan bahwa modifikasi permukaan biomaterial harus diseimbangkan antara meningkatkan sifat osseointegrasi dan menjaga keamanan hemokompatibilitas (compatibility dengan darah).
Strategi Inovasi Biomaterial pada Implan Titanium
Berikut beberapa pendekatan modifikasi dan inovasi yang berkembang di bidang implan titanium:
- Pelapisan Bioaktif / Coating
- Lapisan bioactive glass, hidroksiapatit (HA), atau gelas kalsium silikat pada permukaan titanium dapat merangsang pembentukan tulang di interface implan.
- Teknik seperti magnetron sputtering, electrophoretic deposition, dan dip-coating sering digunakan untuk mengaplikasikan lapisan tipis tersebut. Frontiers+1
- Modifikasi Permukaan Kimia / Ion Implantation
- Doping titanium dengan ion seperti kalsium (Ca), silikon (Si), atau unsur lain lewat teknik seperti ion implantation atau ECRIS dapat meningkatkan bioaktivitas dan mengurangi hemolisis.
- Struktur permukaan nano-mikro dapat dibentuk agar sel osteoblas merespon lebih baik serta memperkuat ikatan tulang.
- Pelapisan Al₂O₃ / Keramik / Komposit Metal-Oksida
- Kombinasi lapisan Al₂O₃ atau film keramik pada permukaan titanium dapat menciptakan karakteristik kekasaran dan kekerasan yang menguntungkan.
- Penelitian pelapisan bersamaan dengan material TiB₂ (bahan keramik nanokomposit) pada permukaan titanium dilaporkan dapat memperbaiki sifat korosi, biokompatibilitas, dan ketahanan aus. ScienceDirect
- Desain Permukaan Antibakteri / Ion Antimikroba
- Implan titanium yang dilengkapi unsur antibakteri seperti tembaga (Cu) atau ion logam lainnya telah dipelajari untuk menekan biofilm dan infeksi peri-implan.
- Desain permukaan yang melepaskan ion dalam jumlah terkendali dapat menghambat kolonisasi bakteri namun tetap aman bagi jaringan tulang.
- Teknik Laser / Tekstur Mikro-nano
- Penggunaan laser berpulsa ultracepat (femtosecond) atau teknik tekstur mikro-nano dapat menciptakan pola permukaan yang menguntungkan bagi sel dan resistensi bakteri.
- Permukaan kasar mikro-nano bisa meningkatkan wettability dan memungkinkan difusi protein pelapis awal yang mendukung osseointegrasi.
Tantangan & Pertimbangan
- Hemokompatibilitas (compatibility dengan darah)
Modifikasi permukaan harus diuji agar tidak meningkatkan hemolisis (seperti di dalam penelitian Al₂O₃ + etsa), terutama pada fase kontak awal dengan aliran darah. - Kesetimbangan antara kekasaran & konservasi permukaan inert
Permukaan terlalu kasar dapat memicu stres mekanis atau retakan mikro, sementara terlalu halus bisa mengurangi adhesi tulang. - Kestabilan lapisan & delaminasi
Lapisan pelapis harus bertahan dalam kondisi mulut (korosi, beban siklik) tanpa terlepas atau lapisan mikro. - Dosis ion / pelepasan ion terkendali
Ion antimikroba atau doping harus dilepaskan dalam kadar yang aman (tidak toksik) tetapi efisien untuk aktivitas antibakteri. - Validasi klinis jangka panjang
Banyak penelitian baru masih di tahap in vitro atau hewan. Uji klinis manusia jangka panjang diperlukan agar inovasi biomaterial diterapkan aman dan efektif.
***
Inovasi biomaterial untuk implan gigi berbasis titanium terus berkembang dari modifikasi permukaan hingga pelapisan fungsional yang aktif. Penelitian yang mengkaji efek perlakuan seperti etsa asam pada titanium dengan lapisan Al₂O₃ dengan pengukuran hemolisis menunjukkan bahwa aspek keamanan biologis tidak boleh diabaikan saat merancang surface implant. Kombinasi teknologi pelapisan bioaktif, doping ion, tekstur mikro-nano, dan elemen antimikroba futuristik membuka peluang implan titanium yang lebih “cerdas” secara biologis dan fungsional.
Referensi
Adella Syvia Maharani, drg. Murti Indrastuti, M.Kes., Sp.Pros(K) ; Dr. drg. Suparyono Saleh, Sp.Pros(K), Pengaruh Lama Etsa Asam pada Implan Gigi Titanium dengan Pelapisan Alumunium Oksida (Al2o3) Metode Sputtering terhadap Persentase Hemolisis (Kajian In Vitro), https://etd.repository.ugm.ac.id/penelitian/detail/226609
Penulis: Rizky B. Hendrawan | Foto: Freepik
