Bayangkan sebuah implan tulang yang ditanam di rahang pasien setelah operasi gigi — bukan sekadar benda pasif yang menunggu tubuh beradaptasi, melainkan struktur cerdas yang secara aktif menolak bakteri, mencegah biofilm, dan memandu regenerasi jaringan sekaligus. Itulah visi yang mendorong Prof. drg. Ika Dewi Ana, M.Kes., Ph.D. dari Departemen Biomedika Kedokteran Gigi FKG UGM bersama koleganya menerbitkan artikel tinjauan komprehensif di jurnal internasional Results in Surfaces and Interfaces pada Maret 2025. Artikel yang ditulis bersama peneliti dari Spartha Medical dan INSERM Strasbourg, Prancis ini menjawab pertanyaan mendesak: mengapa scaffold biomedis — struktur tiga dimensi penyangga pertumbuhan jaringan — masih sering gagal di tubuh pasien, dan apa yang bisa dilakukan untuk mengubahnya?
Ancaman Ganda: Bakteri dan Perubahan Iklim
Scaffold biomedis bekerja dengan meniru matriks ekstraseluler — jaringan protein alami yang menjadi “rumah” bagi sel-sel tubuh. Strukturnya yang berpori memungkinkan sel bermigrasi, nutrisi mengalir, dan jaringan baru tumbuh menggantikan scaffold yang perlahan terdegradasi. Pasar teknologi ini tumbuh pesat: dari USD 1,54 miliar pada 2023, diproyeksikan mencapai USD 4,39 miliar pada 2034.
Namun justru porositas itu yang menjadi titik lemah. Ruang-ruang kecil di dalam scaffold menjadi tempat persembunyian sempurna bagi bakteri. Di sana, bakteri membentuk biofilm — lapisan komunitas bakteri yang terlindungi oleh matriks pelindung, sangat sulit ditembus antibiotik konvensional. Pada implan gigi, kondisi ini memicu periimplantitis, infeksi jaringan di sekitar implan yang menurut data yang dikutip dalam artikel ini menyerang rata-rata 22,1% pasien hingga 23 tahun setelah pemasangan implan.
Yang membuat situasi ini makin rumit adalah perubahan iklim. Bencana alam yang semakin sering, polusi udara, dan perubahan ekosistem meningkatkan paparan manusia terhadap patogen baru dan memperlemah barier imun tubuh. Lebih dari separuh penyakit infeksi yang dikenal pada manusia, menurut sumber yang dikutip dalam artikel ini, berpotensi diperparah oleh perubahan iklim. Resistensi antibiotik pun terus meningkat, membuat senjata lama tidak lagi ampuh.
Tiga Strategi Baru Melawan Infeksi
Tim peneliti merangkum tiga pendekatan utama yang sedang berkembang untuk menciptakan scaffold dengan kemampuan antibakteri bawaan.
Pertama, pelapisan permukaan dengan nanopartikel logam. Perak, seng, dan tembaga telah lama dikenal sebagai agen antimikroba. Dalam bentuk nanopartikel, ketiganya melepaskan ion yang merusak membran sel bakteri dan mengganggu metabolisme mereka. Nanopartikel perak efektif melawan bakteri Gram-positif maupun Gram-negatif, sementara nanopartikel seng punya nilai tambah: selain membunuh bakteri, ia juga merangsang proliferasi sel untuk mendukung penyembuhan luka. Namun ada harga yang harus dibayar — ion logam dalam konsentrasi tinggi bisa bersifat toksik bagi jaringan sehat, memicu reaksi imun, dan mengganggu fungsi protein normal.
Kedua, modifikasi nanotopografi permukaan. Alih-alih mengandalkan bahan kimia, pendekatan ini meniru struktur fisik alam — permukaan kulit hiu, sayap serangga, atau daun teratai — yang secara mekanis mencegah bakteri menempel. Pola mikro dan nano pada permukaan scaffold menciptakan hambatan fisik yang tidak bisa diatasi bakteri, sekaligus tidak memicu resistensi karena tidak menggunakan agen kimia apapun.
Ketiga, peptida antimikroba (AMP). Molekul alami berukuran 10–50 asam amino ini ditemukan dalam sistem imun berbagai organisme, termasuk manusia. Cara kerjanya unik: AMP menyerang membran sel bakteri secara langsung, bahkan terhadap bakteri yang sedang dalam kondisi dorman di dalam biofilm, sesuatu yang tidak bisa dilakukan antibiotik konvensional. Karena mekanismenya tidak spesifik pada satu target molekuler, bakteri jauh lebih sulit mengembangkan resistensi.
“Pendekatan-pendekatan ini tidak hanya meningkatkan biokompatibilitas scaffold, tetapi juga mengurangi risiko komplikasi terkait infeksi, menjadikannya lebih aman dan efektif untuk aplikasi klinis.” — Prof. drg. Ika Dewi Ana, M.Kes., Ph.D., et al., Results in Surfaces and Interfaces, 2025
Dari Laboratorium ke Klinik: Tantangan yang Belum Terjawab
Meski menjanjikan, perjalanan dari riset ke meja operasi masih panjang. Pelapisan polimer yang mengandung antibiotik, misalnya, menyimpan risiko tersendiri: jika konsentrasi antibiotik yang terlepas terlalu rendah dan berlangsung lama, bakteri justru bisa beradaptasi dan menjadi resisten — memperparah masalah yang ingin diselesaikan.
Artikel ini juga menyoroti cakrawala yang lebih jauh: integrasi kimia supramolekular yang memungkinkan permukaan scaffold berubah secara adaptif sesuai rangsangan lingkungan, teknologi cetak 4D yang menghasilkan material berubah bentuk seiring waktu, hingga kecerdasan buatan yang dapat memprediksi kombinasi material optimal dan memantau respons imun pasien secara real-time sebelum implantasi dilakukan.
Kolaborasi antara UGM dan Spartha Medical yang melahirkan artikel ini sendiri merupakan bagian dari program International Joint Research Academy yang didukung Dana Abadi Perguruan Tinggi LPDP — sebuah jembatan antara riset akademik Indonesia dan ekosistem inovasi biomedis Eropa.
Relevansi untuk Kedokteran Gigi
Bagi dunia kedokteran gigi, temuan ini bukan sekadar urusan laboratorium material. Periimplantitis adalah salah satu penyebab utama kegagalan implan gigi jangka panjang. Dengan populasi yang menua, meningkatnya pasien diabetes, dan kondisi tulang yang makin beragam, kebutuhan akan scaffold dan implan yang lebih tangguh terhadap infeksi menjadi semakin nyata.
Scaffold generasi berikutnya, menurut artikel ini, idealnya tidak hanya menjadi penopang pasif bagi pertumbuhan tulang, melainkan berperan aktif sebagai pelindung: menolak bakteri, memoderasi respons imun, dan beradaptasi dengan perubahan lingkungan biologis di sekitarnya. Sebuah misi yang, di atas kertas, terdengar seperti fiksi ilmiah — tapi semakin hari semakin dekat dengan kenyataan.
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, Hazra Alifia Muharam
Foto: Pixabay
Suber DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsurfi.2025.100481
