Ikhtisar
Pemilihan material untuk suatu aplikasi sering kali didasarkan pada sifat-sifat massal (bulk) dari material. Namun sesungguhnya, sifat-sifat permukaan material memiliki peran sangat penting dalam menentukan suksesnya pengaplikasian suatu material. Buku ini berfokus pada diskusi tentang material sebagai biomaterial dalam definisinya menurut National Institute of Health dan Konferensi Konsensus Masyarakat Biomaterial Eropa-ll, yaitu sebagai material yang digunakan untuk berkontak melalui antarmuka dengan sistem biologis dalam melakukan penambahan, perawatan, atau penggantian jaringan biologis, organ, atau fungsi bagian-bagian tubuh. BAB I memberikan pengenalan biomaterial kepada pembaca terkait definisi, contoh-contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari, serta secara singkat permasalahan-permasalahan dan respon tubuh yang timbul dalam pemakaian biomaterial oleh manusia.
BAB II memaparkan pentingnya modifikasi permukaan biomaterial untuk meminimalkan respons negatif pada tubuh akibat pemakaian biomaterial. Lebih lanjut, parameter-parameter yang menentukan sifat atau karakter permukaan serta strategi-strategi modifikasi dengan cara adsorpsi molekul di atas permukaan didiskusikan secara komprehensif. Jenis-jenis interaksi antara molekul teradsorpsi dan permukaan biomaterial sebagai substrat, baik secara fisis maupun kimiawi, dibahas dengan detil dan disertai contoh-contoh kasus dan hasil penelitian berdasarkan pustaka.
BAB III menggarisbawahi bahwa polimer merupakan salah satu molekul kunci dalam ilmu modifikasi permukaan material. Polimer dengan sifat-sifatnya yang sangat fleksibel yang dapat dikontrol melalui proses sintesis menggunakan beragam jenis monomer, inisiator, dan gugus terminasi, serta beragam berat molekul hingga arsitektur, didiskusikan dengan menyeluruh. Jenis-jenis reaksi polimerisasi juga disinggung untuk memperdalam pengetahuan pembaca terhadap molekul polimer. Di akhir BAB III dibahas konfigurasi polimer di atas permukaan substrat.
BAB IV memaparkan secara komprehensif klasifikasi sifat permukaan biomaterial berdasarkan respon biomaterial terhadap lingkungan pada antar muka yang mengandung beragam biomolekul seperti protein dan mikroorganisme seperti bakteri, sel, dan sebagainya. Secara garis besar, terdapat permukaan dengan sifat biopasif, bioaktif, serta kombinasi keduanya. Bioaktif sendiri dapat dibagi lagi menjadi beberapa klasifikasi. Beragam contoh dari hasil eksperimen berbagai peneliti di dunia disertakan dalam pemaparan, untuk mempermudah pemahaman pembaca. BAB V menjelaskan beragam metode dalam karakterisasi permukaan material, disertai contoh-contoh kasus yang dapat dievaluasi menggunakan masing-masing metode. Terakhir, BAB VI memaparkan dengan lebih detil interaksi sistem imun dengan permukaan biomaterial, seperti yang telah disinggung secara lebih ringkas dalam BAB I.
Pendahuluan / Prolog
Kata Pengantar
Kami menghaturkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terselesaikannya tulisan kami dalam buku berjudul “PERMUKAAN BIOMATERIAL: STRATEGI MODIFIKASI, KARAKTERISASI, DAN RESPON TUBUH”. Kami menyampaikan terima kasih tak terhingga kepada semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu yang telah menginspirasi dan membantu kami merealisasikan penulisan buku ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Buku ini kami persembahkan untuk Indonesia, khususnya untuk para akademisi, peneliti, pelajar, praktisi, dan semua pihak yang mendalami bidang terkait dengan substansi yang ada di dalamnya. Kami berharap kontribusi kecil ini dapat membantu pembaca membuka wawasan, memperdalam pengetahuan, dan menemukan solusi atas permasalahanpermasalahan terkait strategi modifikasi permukaan material.
Akhir kata, kami terbuka atas saran, kritik, komentar, dan tanggapan dari pihak pembaca, di mana semua itu akan kami jadikan input membangun bagi kami demi tulisan-tulisan dan karya-karya selanjutnya yang lebih baik.
Penulis:
Bidhari Pidhatika (kontributor utama)
Retno Ardhani (kontributor anggota)
Eko Adi Prasetyanto (kontributor anggota)
Penulis
Bidhari Pidhatika - Dr. Bidhari Pidhatika memeroleh gelar Sarjana Teknik dalam bidang Teknik Kimia dari Universitas Gadjah Mada pada tahun 2002. Pada tahun 2003 Bidhari bergabung dengan Kementerian Perindustrian sebagai Aparatur Sipil Negara (ASN) dosen pada Politeknik ATK (dulu: Akademi Teknologi Kulit) Yogyakarta.
Bidhari kemudian melanjutkan studinya dan memeroleh gelar Master of Science dari Chalmers University of Technology (Swedia) pada tahun 2006 serta Doctor of Science dari Laboratory for Surface Science and Technology, ETH Zürich (Swiss) pada tahun 2011. Pada tahun yang sama, Bidhari memeroleh penghargaan L’Oreal-UNESCO for Women in Science national fellowship. Bidhari kembali mengabdi di Kementerian Perindustrian sebagai dosen Politeknik ATK hingga 2013 dan Politeknik STMI (dulu: Sekolah Tinggi Manajemen Industri) Jakarta selama 2014.
Pada tahun 2015, Bidhari bergabung sebagai peneliti di Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik Yogyakarta, masih di bawah Kementerian Perindustrian.
Bidhari merupakan penerima Alexander von Humboldt research fellowship yang dilaksanakannya bersama Professor Jürgen Rühe, Laboratory for Chemistry and Physics of Interfaces, University of Freiburg pada tahun 2016-2018. Bidhari memiliki kepakaran di bidang teknik material, khususnya modifikasi permukaan material dengan lapisan tipis polimer untuk aplikasi yang relevan dengan biomaterial dan biomedis.
Retno Ardhani - Dr. drg. Retno Ardhani, M.Sc.menyelesaikan studi S1 hingga S3 di UGM. Setelah menjadi menjadi dokter gigi pada 2009, ia mulai terjun ke dunia penelitian bidang yang kedokteran regeneratif dan rekayasa jaringan yang menarik minatnya. Pada 2010, ketika menjalani S2, ia mendapat kesempatan meneliti di Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University dan mengantarnya menjalani program S3 Joint Supervision UGMKyoto University-Kyushu University hingga mendapatkan gelar Doktor pada 2017. Pada 2019, Ia menjalankan penelitian kolaboratif dengan Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik (BBKKP) Kementerian Perindustrian dan Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Atmajaya. Kemudian pada 2020 menginisiasi penelitian bersama BBKKP dan Balai Besar Keramik (BBK) Kementerian Perindustrian, serta Center for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Faculty of Medicine, Universiti Kebangsaan Malaysia.
Eko Adi Prasetyanto - Dr. Eko Adi Prasetyanto adalah dosen dan peneliti di Program Studi farmasi, Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan, Unika Atma Jaya sejak tahun 2017. Eko adalah lulusan dari jurusan Kimia Fakultas MIPA UGM pada tahun 2003. Setelah sebentar mengajar pelajaran Kimia di SMA, Eko melanjutkan studi-nya dan mendapatkan gelar S3-nya dari Inha University di Korea Selatan di bawah supervisi Prof. Sang-Eon Park pada tahun 2010.
Dalam periode ini, Eko mengembangkan mesoporous silica, zeolites dan berbagai mixed metal oxide untuk aplikasi katalisis. Setelah lulus, di tahun 2010, Eko bergabung di group riset Prof. Luisa De Cola (University of Muenster, Germany untuk mengembangkan nanomaterials dan hydrogels untuk aplikasi biomedis. Di tahun 2012, group riset yang sama pindah ke Université de Strasbourg, France dan Eko menjadi peneliti senior di Laboratoire de Chimie et des Biomatériaux Supramoléculaires. Dalam karirnya sebagai peneliti, Eko sudah mempunyai hasil Penelitian yang dipublikasikan di lebih dari 60 publikasi internasional terindeks scopus dan beberapa paten yang sudah didaftarkan di beberapa negara. Sebagai peneliti, Eko memiliki keahlian di bidang sintesis, karakterisasi dan aplikasi dari nanomaterials dan hydrogel. Saat ini Eko juga sedang menjabat sebagai Wakil Rektor bidang Penelitian dan Kerja Sama di Unika Atma Jaya.
Daftar Isi
Cover
Kata Pengantar
Daftar Isi
Bab I: Biomaterial dan alat kesehatan (perangkat biomedis)
1. Definisi dan Contoh-Contoh
2. Klasifikasi
3. Standar
4. Perancah 3D
5. “Kendaraan” untuk Pengiriman Obat (Drug Delivery Vehicles)
6. Respons Sistem Imunitas Tubuh terhadap Benda Asing
Bab II: Interaksi antara adsorbat dan substrat pada modifikasi permukaan dengan lapisan molekul
1. Teori adsorpsi
2. Perlekatan Elektrostatik
3. Lapisan Langmuir-Blodgett
4. Fotolitografi (Photolithography)
5. Perlekatan Spontan (Self-assembly) Thiol-emas
6. Reaksi Silanisasi
7. Reaksi Fosfatisasi
8. Reaksi insersi C,H
9. Reaksi Radikal Bebas
10. Reaksi Plasma
Bab III: Polimer sebagai material pelapis biomaterial
1. Klasifikasi dan Arsitektur Polimer
2. Reaksi Polimerisasi
3. Polimer sebagai Kotak Alat Serbaguna (a Versatile Toolbox)
4. Residu Monomer dalam Material Polimer
5. Konformasi Polimer dan Imobilisasi pada Permukaan Substrat
6. Grafting to dan Grafting from
Bab IV: Permukaan biopasif, bioaktif, dan kombinasi
1. Permukaan Biopasif
2. Permukaan Bioaktif
3. Permukaan Antimikroba
4. Permukaan Rekayasa Jaringan Organ (Tissue Engineering)
5. Permukaan Multifungsi
6. Permukaan Alat Diagnostik
Bab V: Alat-alat karakterisasi
1. Prinsip X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) dan Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)
2. Goniometri pada Permukaan
3. Various Angle Spectroscopic Ellipsometry (VASE)
4. Optical Waveguide Lightmode Spectroscopy (OWLS)
6. Electrokinetic (Streaming Current) Measurement
7. Electrophoretic Mobility (Zeta Potential) Measurement
8. Quartz Crystal Microbalance and Dissipation (QCM-D)
9. Scanning Electron Microscopy (SEM)
10. Atomic Force Microscopy (AFM)
11. Phase Contrast, Fluorescence, dan Confocal Fluorescence Microscopy
12. Makrotribologi
13. Ketersediaan Alat-Alat Karakterisasi Permukaan di Indonesia dan di Luar Negeri
Bab VI: Interaksi sistem imun dengan permukaan biomaterial
1. Gambaran Umum Sistem Imun Tubuh Manusia
2. Interaksi Sel dan Jaringan dengan Biomaterial: Reaksi Benda Asing
3. Modifikasi Permukaan Biomaterial untuk Memodulasi Sistem Imun
Daftar Pustaka
Glosarium
Tentang Penulis
