Jurnal Nanomaterial dan Ilmu Bahan Medis 2015

ELEKTROSPINNING NANOSELULOSA SEBAGAI MATERIAL BENANGOPERASI DAN SISTEM PENGHANTAR OBAT

N. Eko Satriawan, Meidi FerdianProgram Studi Teknobiomedik, Pascasarjana Universitas Airlangga

AbstrakIndonesia kaya akan sumber daya alam, namun minim dalam pemanfaatannya. Peningkatan

daya saing dibidang teknologi terutama bidang medis sangat terbuka untuk dilakukan oleh Indonesiadengan memanfaatkan berbagai sumber kekayaan alam yang ada. Selulosa adalah biopolimer alamyang terdapat di seluruh tanaman berbatang, bakteri dan mikroba. Besarnya sumber selulosa bisadimanfaatkan sebagai bahan baku medis seperti benang operasi yang masih kita impor sepenuhnya.Pemanfaatan selulosa dalam bentuk nano yang disebut nanoselulosa bisa dioptimalkan sebagaipenghantar obat pada berbagai kasus medis. Penerapan ide aplikatif ini bisa dilakukan denganmemanfaatkan metode elektrospinning untuk mengubah serat selulosa yang berhasil diisolasi dariberbagai sumber alam menjadi nanofibril selulola yang kemudian dianyam menjadi helaian benangyang bisa dimanfaatkan sebagai benang operasi. Pencampuran senyawa kimia yang bisa berfungsisebagai obat seperti anti nyeri dan antibakteri bisa dilakukan sebagai inovasi dan pengembanganproduk benang operasi.

Kata kunci : selulosa, nanoselulosa, biopolimer alam, elektrospinning, sistem penghantar obat

A. PENDAHULUAN

Indonesia kaya akan sumber daya alam,

namun minim dalam pemanfaatannya. Alam adalah

penyedia berbagai kebutuhan mahluk hidup untuk

berbagai macam aspek, namun teknologi di

Indonesia belum sepenuhnya mampu untuk

mengolah berbagai kekayaan alam yang ada.

Bidang kesehatan merupakan bidang vital dalam

kajian aspek teknologi bangsa Indonesia, karena

hampir keseluruhan teknologi yang dimanfaatkan

dalam bidang kesehatan adalah teknologi dari

negara luar.

Peningkatan daya saing dibidang teknologi

kesehatan dapat dilakukan oleh bangsa Indonesia

dengan memanfaatkan kekayaan alam yang ada.

Pemanfaatan sumber daya alam sebagai material

dalam berbagai aplikasi teknologi kesehatan akan

memberikan nilai lebih yang sangat besar bagi

kemajuan teknologi Indonesia di mata dunia.

Indonesia akan mampu menjadi pemasok tunggal

untuk berbagai material medis yang dibutuhkan

oleh dunia, sumber daya alam yang besar adalah

lumbung dari polimer alam yang memiliki sifat

terbaharukan dan bersifat berkelanjutan.

Selulosa adalah salah satu polimer alam

yang banyak dimanfaatkan dan telah diteliti

sejak ratusan tahun lalu. Selulosa hampir

terdapat diseluruh jenis tumbuhan berbatang,

dan banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku

kertas (pulp). Pemanfaatan selulosa dalam

bidang kesehatan sudah banyak dilakukan

penelitian di negara lain untuk berbagai aplikasi

medis, namun masih nihil di Indonesia.

Banyaknya kebutuhan material medis

yang masih dipenuhi dengan cara impor oleh

pemerintah perlu menjadi perhatian penuh bagi

kalangan akademisi dari teknologi paling

mutakhir hingga teknologi paling sederhana

seperti benang operasi belum mampu di

produksi secara mandiri. Pemerintah harus

mampu mengubah gaya konsumtif teknologi

menjadi produktif dalam bidang teknologi,

sehingga swasembada teknologi bisa benar-benar

terjadi di Indonesia tercinta ini.

Benang operasi adalah salah satu produk

teknologi medis yang banyak dibutuhkan, hampir

semua tindakan medis bisa berhubungan dengan

benang sebagai penutup luka dengan metode jahit.

Pada berbagai kasus terutama dibidang obgyn

pasien pasca melahirkan selalu merasakan nyeri

berkelanjutan, sehingga perlu adanya inovasi untuk

mengatasi permasalahan ini dengan

mengkombinasikan produk benang operasi yang

digunakan sebagai sebuah media pembawa obat

yang berfungsi secara lokal dan mengatasi

permasalahan yang ada.

Pemanfaatan limbah pertanian sebagai

sebuah alternatif bahan baku pembuatan berbagai

biomaterial dalam bidang medis yang bersifat alami

dan terbaharukan adalah sebuah potensi besar yang

harus dilakukan. Langkah ini juga bisa membuka

potensi bahan alam terbaharukan yang kurang

termanfaatkan dengan memberikan sebuah peluang

pasar secara komersil berbasis non pangan bagi

industri pertanian. Potensi bahan alam yang

terbaharukan ini juga menawarkan keunggulan

dibandingkan produk sintetis dalam aplikasi

medisnya.

Banyaknya manfaat dari biopolimer alam

seperti selulosa yang terdapat melimpah perlu

untuk mendapat kajian khusus sehingga bisa

terserap sepenuhnya dalam berbagai bidang

aplikatif terutama bidang medis untuk mengurangi

ketergantungan negara Indonesia terhadap produk

teknologi medis dari negara lain.

B. SELULOSA DAN NANOSELULOSA

Selulosa adalah polimer alam dengan

rumus kimia [C6H10O5]n merupakan polimer

yang dapat disintesis dari berbagai sumber di

alam baik itu tanaman, bakteri, fungi, dan hewan

laut. Selulosa merupakan biopolimer yang

paling banyak terdapat dialam dan tergolong

sebagai material yang terbaharukan, sumber

selulosa di alam antara lain adalah Limbah

pisang, kedelai, kapas, jerami gandum, sisal,

bakteri, bubur gula, jerami, bubur kentang,

bagasse, batang kaktus, dan algae. [1]

Gambar 1. Struktur Selulosa [2]

Selulosa merupakan golongan karbohidrat

polisakarida yaitu sebuah substansi yang

mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen,

banyak dijumpai di alam sebagai kristal selulosa

I yang terdiri dari alomorfnya berupa selulosa Iα

and Iβ.

Kandungan selulosa dalam beberapa

produk agrikultur yang telah dimuat dalam

penelitian internasional.

Tabel 1. Komposisi Kimia dari beberapa residuagrikultur [3]

Sedangkan potensi di bidang pertanian dari

berbagai belahan benua dapat disajikan dalam tabel

berikut:

Tabel 2. Potensi di bidang pertanian dari berbagaibelahan benua [3]

Potensi bahan terbaharukan yang sangat

tinggi di benua Asia dari berbagai bahan pertanian

bisa menjadi peluang besar dalam proses

pengembangan potensi secara komersil berbasis

non-pangan dalam industri pertanian. Sehingga ada

pemanfaatan dalam area yang lebih luas bagi hasil

samping pertanian sebagai material alam penghasil

biopolimer yang banyak dibutuhkan dalam dunia

medis.

Pada tabel 1 dapat diperoleh informasi

bahwa untuk setiap limbah pertanian terkandung

selulosa yang tinggi dibandingkan dengan

kandungan senyawa lain. Berdasarkan Statistik

Lahan Pertahian tahun 2008-2012 yang dikeluarkan

oleh Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian,

Sekretariat jenderal kementerian Pertanian, luas

sawah di indonesia pada tahun 2012 adalah

8.132.345,91 Ha. Untuk Jawa timur saja, jumlah

lahan sawah mencapai 1.152.874,71 Ha. Jawa

timur memiliki lahan sawah sekitar 12,5% dari luas

sawah nasional. Untuk pulau madura sendiri, dari

keempat kabupaten, Bangkalan, Sampang,

Pamekasan, Sumenep, berturut-turut memiliki luas

lahan 43.062,98 Ha, 54.779,81 Ha, 26.003,67 Ha

dan 26.649,69 Ha.

Dari Badan Statistik Nasional, pada tahun

2013, Jawa timur menghasilkan 12.049.342 ton

beras, dengan rata-rata 29,15 kuintal per Ha.

Dengan produksi beras sebesar itu, salah satu

potensi masalah adalah banyaknya limbah

jerami.diperkirakan tiap tahun terdapat 20 ton

limbah jerami. Sejauh ini, pemanfaatan jerami

hanya sebagai pakan ternak (31-39%), dan

dibakar atau dijadikan pupuk (36-63%).

Sedangkan untuk kebutuhan industri, hanya

sebesar 7-16%.

Potensi besar dari industri pertanian di

Jawa Timur bisa dijadikan sampel bahwa

Indonesia bisa menumbuhkan ruang yang luas

untuk pemanfaatan berbagai limbah pertanian

yang ada dengan sistem tata kelola yang baik.

Dalam tumbuhan letak selulosa dapat

dijelaskan menggunakan gambar berikut:

Gambar 2. Selulosa dalam dinding tanaman [4]

Selulosa merupakan serat paling

sederhana yang terdapat di tumbuhan, yaitu pada

lapisan paling dalam dari dinding tumbuhan.

Molekul selulosa memiliki ukuran dalam skala

nanometer yang sering dikenal dengan nama

Nanoselulosa.

Secara umum nanoselulosa di kenal dengan

tiga jenis yaitu nanofibril selulosa yang berupa

lapisan selulosa dari tumbuhan yang membentuk

fibril, nanokristal selulosa yang merupakan

molekul-molekul selulosa yang berbentuk kristal

serta bakterial dan mikrobial selulosa yaitu selulosa

yang isolasinya diperoleh dari bakteri dan mikroba.

Ketiga jenis nanoselulosa memiliki

karakteristik unik tersendiri secara kimia, fisika dan

biologi, sehingga memiliki banyak peluang besar

yang masih bisa digali dan dimanfaatkan. Eropa

dan Amerika saat ini sedang mencoba

memproduksi berbagai varians nanoselulosa dalam

skala industri, sehingga Indonesia memiliki

peluang besar untuk bersaing didalamnya. Berikut

adalah gambar dari lapisan batang tumbuhan

hingga bentuk molekul selulosa beserta skalanya

dalam nanometer.[5]

Gambar 3. Bentuk molekul Nanoselulosa

1. Isolasi

Secara garis besar isolasi kandungan selulosa

dari bahan dasar dapat dilakukan dengan metode

berikut :

Tabel 3. Metode Isolasi selulosa[2]

Suyati (2008) berhasil mengisolasi

selulosa dari limbah serbuk gergaji kayu

menggunakan metode degradasi basa dengan

tingkat efisiensi 46% dari 10 gram sampel yang

diisolasi[6]. Pada penelitian lain Dian, dkk (2012)

melakukan percobaan ekstraksi selulosa dengan

menggunakan metode hidrolisis asam dari kayu

gelam dan kayu serbuk industri mebel

memperoleh hasil rendemen selulosa dengan

tingkat efisiensi paling tinggi 45% [7].

Berbagai metode isolasi selulosa telah

diimprovisasi dengan penggabungan beberapa

metode konvesional dan memberikan hasil yang

lebih optimal. Selulosa juga telah diisolasi dari

serat daun nanas menggunakan kombinasi antara

metode mekanik dan kimia yaitu dengan

perlakuan uap yang digabungkan dengan

hidrolisis asam dengan memperoleh tingkat

efisiensi hasil 69% [8].

Berbagai metode isolasi selulosa dari

material dasar telah banyak dilakukan dengan

berbagai metode yang ada dengan tingkat

efektifitas yang berbeda.

2. Biokompatibilitas dan Biodegradabilitas

Biokompatibilitas dapat diartikan sebagai

kemampuan material diluar tubuh yang

diimplankan memiliki harmoni dengan jaringan

tubuh tanpa menyebabkan perubahan yang

merupakan syarat utama yang dibutuhkan sebagai

material medis. Biodegradabilitas merupakan

kemampuan sebuah material untuk hancur dan di

serap dalam lapisan jaringan tubuh tanpa

menimbulkan efek aktivitas dari imun tubuh.

Penelitian tentang biokompatibilitas dan

biodegradabilitas dari selulosa memberikan hasil

yang berbeda bergantung pada penggunaan metode

dan penggunaan yang berbeda. Belum ditemukan

laporan penelitian yang secara spesifik membahas

tentang biokompatibilitas dan biodegradibilitas dari

selulosa. Namun, untuk beberapa turunan senyawa

selulosa ataupun pemanfaatan beberapa jenis

nanoselulosa seperti kristal nanoselulosa, bakterial

selulosa, dan nanofibril selulosa terdapat beberapa

laporan penelitian yang terkait.

Secara umum selulosa dapat dikatakan

biokompatibel karena tidak terdapatnya respon

imun secara in vivo ketika material berbasis

selulosa digunakan dalam tubuh. Selulosa juga

dikatakan biodegradabel secara umum walaupun

dalam beberapa laporan penelitian disebutkan

terdegradasi dalam waktu yang sangat lama.

Penelitian biokompatibilitas dan biodegradabilitas

yang ditemukan banyak berbahan dasar selulosa

dari mahluk hidup seperti bakteri dan mikroba yang

dikenal dengan bakterial selulosa dan mikrobial

selulosa.

Pada beberapa laporan penilitian

biokompatibilitas secara in vivo seperti yang

dilakukan oleh Helenius dkk pada tikus diketahui

bahwa bakterial selulosa diimplankan pada tikus

selama 12 minggu tanpa adanya reaksi imun dari

tubuh tikus[9]. Gama et al juga melakukan

implantasi membran tipis berbahan dasar bakterial

selulosa pada kambing selama 1-32 minggu tanpa

ditemukan perbedaan yang signifikan dengan

variabel kontrol yang digunakan[10].

3. Toksikologi

Toksikologi merupakan isu penting dalam

pemanfaatan material dalam aplikasi medis,

berikut tabel rangkuman hasil penelitian

toksikologi dari selulosa dan turunan selulosa

dalam berbagai bentuk dan sumber.

Tabel 4. Toksikologi selulosa dan turunannya[5]

4. Sifat fisik dan mekanik

Dalam berbagai pemanfaatan perlu

untuk memperhatikan sifat fisik dan mekanik

yang akan dimanfaatkan. Berikut beberapa data

sifak fisik dan mekanik dari selulosa yang

diperoleh dari beberapa sumber hasil industri

pertanian.

Tabel 5. Data mekanik dari serat dan lapisanselulosa dari berbagai sumber alam[2]

Cvc

Gambar 4. Kurva Stress – Strain selulosa[2]

Selulosa dan senyawa turunannya dapat

dikategorikan memiliki sifat fisik dan mekanik

yang baik, saat ini nanoselulosa baik itu kristal

nanoselulosa maupun nanofibril selulosa

dilaporkan dalam beberapa penelitian memiliki

sifat yang baik sebagai bahan penguat dalam matrik

Bibin M.C., dkk melaporkan bahwa

Nanokomposit dari nanoselulosa dan PU bisa

menjadi bahan yang serba guna dalam berbagai

aplikasi medis, termasuk implan kardiovaskular,

scaffold untuk rekayasa jaringan, memperbaiki

tulang rawan artikular, pembuluh darah buatan,

kateter uretra, buah dada prostetik, penis prostetik,

penghambat perlekatan, dan kulit buatan[8].

C. ELEKTROSPINNING

Elektrospinning merupakan teknik untuk

menghasilkan serabut dengan skala mikro sampai

nano, dari larutan atau leburan polimer.

Elektrospinning merupakan teknik yang sederhana

dan mudah untuk menghasilkan serabut yang

terpintal, atau lembaran berupa serabut yang

terputus-putus, yang berpotensi untuk digunakan

dalam bidang medis. Belakangan ini teknologi

nano juga sudah mengadopsi teknik

elektrospinning untuk menghasilkan struktur

serabut nano, yang bisa digunakan untuk medis,

misalnya untuk penyembuhan luka, rekayasa

jaringan, dan penghantar obat.

Bahan dasar untuk elektrospinning

adalah sistem untuk menyalurkan larutan atau

leburan polimer, sumber energi, dan pengumpul

atau target. Sebuah alat semprot atau tabung

kapiler yang diisi larutan atau lelehan polimer

dengan konsentrasi tertentu, dan sumber energi

untuk memberikan potensial listrik untuk

menghasilkan jet polimer. Kolektor atau target

diletakkan dalam jarak tertentu untuk

menampung serabut nano. Untuk menghasilkan

aliran leburan atau larutan polimer yang stabil,

diperlukan pompa untuk alat semprotan yang

dapat di program.

Gambar 5. Ilustrasi skematik elektrospinning[11]

Gambar 6. Ilustrasi Skema elektrospinningmodel lain[12]

Metode elektrospinning memiliki beberapa

keunggulan dibandingkan metode lain dalam

pembentukan nanomaterial, berikut tabel

perbandingan elektrospinning dengan beberapa

metode lain untuk menghasilkan nanofiber:

Tabel 6. Perbandingan elektrospinning denganbeberapa metode lain

Tabel 7. Keunggulan dan kelemahanelektrospinning serta metode lain

Konsentrasi polimer memainkan peranan

penting pada elektrospinning. Larutan polimer

dengan konsentrasi tinggi akan lebih kental

daripada larutan polimer konsentrasi rendah, dan

dapat membentuk serat dengan elektrospinning.

Saat jet keluar dari jarum, larutan polimer akan

meregang sepanjang perjalannya menuju

pengumpul. Selama peregangan ini, belitan dari

rantai polimer ini akan mencegah jet terputus,

sehingga akan menghasilkan larutan jet yang

kontinu. Akibatnya, larutan yang monomer tidak

akan menghasilkan serat.

Berat molekul dari polimer menunjukkan

panjang rantai polimer, karena panjang polimer

menunjukkan banyaknya belitan dari rantai

polimer, ini akan menentukan viskositas dari

larutan.cara lain untuk meningkatkan viskositas

adalah dengan meningkatkan konsentrasi

polimer dalam larutan. Peningkatan konsentrasi

akan meningkatkan jumlah belitan dari rantai

polimer, yang akan menyebabkan kontinuitas

dari jet selama elektrospin.

Percobaan Nanofiber berbahan dasar

Selulosa dengan elektrospinning yang dilakukan

oleh Youn Mook diperoleh hasil bahwa Polimer

berbahan dasar selulosa telah sukses disiapkan

dengan metode elektrospinning dengan ukuran

hasil berkisar 100-200 nm bergantung pada

pengaruh parameter terkait seperti konsentrasi

dan viskositas, voltase elektrik, flow rate, dan

jarak[14].

Elektrospun nanofiber selulosa memiliki

sifat kimiafisika yang bagus, sehingga bisa

menjadi potensi yang baik sebagai material

scaffold untuk rekayasa jaringan[15]. Adapun

jenis pelarut yang bisa digunakan dalam proses

elektrospinning polimer berbahan dasar selulosa

dan turunannnya adalah seperti yang tercantum

pada tabel berikut:

Tabel 8. Pelarut selulosa dan turunanyang bisa digunakan pada elektrospinning[16]

D. BENANG OPERASI

Benang operasi adalah material yang

digunakan untuk meligasi atau mengaproksimasi

jaringan dan menahannya sampai jaringan

mengalami penyembuhan. Penggunaan benang

sebagai penutup luka sudah dilakukan sejak 2000

tahun SM dengan memanfaatkan material sekitar

seperti rambut dan bulu binatang.

Secara umum benang operasi saat ini

dibedakan menjadi 2 jenis yaitu bersifat absorable

dan non-absorable seperti pada diagram berikut.

Gambar 7. Diagram benang operasi secara umumberdasarkan sifatnya

Secara tahapan produksi benang operasi

dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu;

1. Melt Spinning

2. Dry Spinning

3. Wet Spinning

4. Dry Jet Wet Spinning

5. Gel Spinning

Pemanfaatan selulosa sebagai bahan dasar

benang operasi telah berhasil dilakukan seperti

pada gambar berikut:

Gambar 8. Gambar SEM benang operasiberbahan dasar selulosa[17]

Pengembangan penelitian biomedis ke

arah sistem penghantar obat telah banyak

dilakukan antara lain dengan menggabungkan

prinsip kerja benang operasi dengan drug

delivery system untuk pengobatan lokal yang

memiliki penyembuhan jaringan dengan tingkat

efisiensi yang tinggi.

E. DRUG DELIVERY SYSTEM

Sistem penghantar obat adalah sebuah

metode yang digunakan untuk mengatur

perjalanan obat agar sampai ke tujuan dengan

effisiensi yang tinggi. Dalam sistem penghantar

obat terdapat dua komponen terkait yang tidak

bisa dipisahkan dan saling mempengaruhi yaitu

jenis obat yang digunakan serta Carrier atau

pembawa obatnya yang berupa material-material

seperti logam, polimer, atau larutan.

Keuntungan terbesar dari controlled

sistem penghantar obat adalah pelepasan obat di

tubuh akan lebih terkontrol. Untuk mempercepat

naiknya dosis mencapat dosis terapi, kadar obat

yang dimasukkan harus ditingkatkan. Namun,

efeknya, konsentrasi obat dalam plasma bisa

meningkat hingga ambang batas berbahaya,

sehingga bisa menimbulkan efek samping yang

tidak diinginkan. Untuk itu, saat ini dikembangkan

alat untuk menyalurkan obat secara terkontrol,

untuk menjaga kadar obat dalam batas tertentu

selama waktu tertentu, tanpa naik ke batas

berbahaya atau menurun dibawah dosis terapi.

Tabel 9 menunjukkan beberapa jenis sistem

penghantar obat terkontrol. Namun pada artikel ini

kami hanya akan membahas 2 tipe sistem

penghantar obat terkontrol, yaitu diffusion

controled drug delivery system dan drug contain

with a biodegradabel core.

Tabel 9. Jenis sistem penghantar obat[18]

Diffusion Control Drug Delivery System

Sistem pengontrol ini bisa menggunakan monolitik

device maupun membran terkontrol. Pada sistem

ini, obat terlarut disela-sela matriks polimer, dan

larut melalui metoda diffusi terkontrol dari matriks.

Pada membrane controlled device, obat

dimasukkan ke dalam core yang dibungkus dengan

selaput dari polimer yang tipis, dan pelepasan ke

sekitar melalui diffusi yang dikendalikan oleh

membran.

Gambar 9. Membran controlled device

Gambar 10. Membran controlled device untukpenggunaan transdermal

Drug containing with a biodegradable

polymer

Sistem ini serupa dengan sistem reservoir diatas,

namun pada sistem ini menggunakan polymer

yang bisa biodegradasi. Sistem ini memiliki

keunggulan untuk terapi jangka panjang,

pelepasan terkontrol berdasarkan degradasi

polymer hingga polimernya habis. Sistem ini

sudah digunakan untuk alat kontrasepsi steroid.

Alat yang digunakan adalah kapsul poly(e-

caprolactone) yang mengandung levonelgestrel,

yaitu suatu bahan kontrasepsi steroid. Alat ini di

desain untuk melepaskan levogestrel dengan

dosis tetap selama 1 tahun, dan akan

terdegradasi sepurna dalam 3 tahun.

Umumnya, pelepasan obat dari

biodegradabel polimer dikendalikan oleh diffusi

dari obat, dan atau erosi dari polimer. Biasanya,

keduanya mempengaruhi kecepatan pelepasan

obat.

Jurnal Nanomaterial dan Ilmu Bahan Medis 2015

F. DISKUSI

Pemanfaatan sumber daya alam untuk

membuka potensi biopolimer alam yang bersifat

terbaharukan dan kontinu merupakan peluang besar

bagi Indonesia untuk turut andil dalam teknologi

biomedis serta memberikan peluang komersialisasi

pada industri pertanian untuk produk berbasis non

pangan.

Melimpahnya sumber daya alam Indonesia

harus benar-benar bisa dimanfaatkan secara

optimal guna kepentingan bangsa serta

diaplikasikan dalam berbagai teknologi baru.

Swasembada pangan yang sedang ingin dicapai

pemerintah Indonesia sangatlah sesuai jika

disandingkan dengan program swasembada

teknologi, khususnya dalam bidang medis sehingga

dapat mengurangi ketergantungan kita terhadap

teknologi dan produk medis dari negara lain.

Pemanfaatan nanoselulosa yang diisolasi

dari berbagai limbah pertanian yang kurang

termanfaatkan secara optimal di Indonesia

merupakan alternatif yang menjanjikan khususnya

dalam bidang biopolimer alam.

Selulosa merupakan kekayaan tersendiri

yang telah diteliti sejak ratusan tahun lalu dengan

sifat kimia, fisika, dan biologi yang dimiliki[19].

Pemanfaatan selulosa dan turunan selulosa sebagai

bahan dasar benang operasi telah banyak diteliti

menggunakan berbagai macam metode.

Pemanfaatan metode elektrospinning dalam

prosesnya dinilai memiliki lebih banyak

keunggulan dibandingkan metode lain antara lain

secara jangka panjang bisa diaplikasikan dalam

skala industri dengan hasil yang lebih baik.

Penggunaan metode elektrospinning

untuk aplikasi medis di Indonesia juga masih

jarang, karena alatnya masih tergolong baru

sehingga perlu adanya kajian lebih mendetail

terkait banyaknya variabel yang mempengaruhi

pada pelaksanaan metode ini.

Skema bangun dari alat elektrospinning

juga harus bisa disesuaikan dengan produk akhir

yang diinginkan baik itu secara morfologi serta

sifat mekanis yang dihasilkan nanti.

Pengembangan nanoselulosa sebagai

biopolimer dasar benang operasi dan sistem

peghantar obat adalah sebuah aplikasi yang

dibutuhkan dalam dunia medis, terutama

dibidang Obgyn untuk membantu para ibu pasca

melahirkan yang masih merasa nyeri pada lokasi

jahitan.

Pengembangan ini tidak bisa dijalankan

dalam satu tahapan karena banyaknya variabel

yang mempengaruhi sehingga memerlukan

karakterisasi terlebih dahulu sebagai prototipe

pengembangan ke arah lebih lanjut.

Karakterisasi morfologi menggunakan

SEM-EDAX, AFM atau bahkan TEM untuk

melihat bentur fibril yang dihasilkan selama

proses isolasi serta melihat ukuran fibril yang

harus disesuaikan dengan target dan kebutuhan.

Kandungan obat yang harus dihantarkan

dalam produk benang operasi harus bisa

dibuktikan baik itu menggunakan XRD atau

HPLC. Mekanisme paling penting yang harus

diperhatikan dalam pelaksanaan adalah seberapa

tingkatan biodegradabilitas dan kompatibilitas

dari selulosa yang digunakan sebagai bahan

dasarnya.

Jurnal Nanomaterial dan Ilmu Bahan Medis 2015

Dalam pembahasan diperoleh informasi

bahwa selulosa sulit atau lama dalam proses

degradasi dalam tubuh sehingga kajian lebih

mendalam perlu dilakukan agar bisa dilakukan

penyesuaian konsep terhadap metode penghantaran

obat yang cocok untuk diterapkan.

Tentunya ide awal ini masih perlu kajian

mendalam pada setiap aspek karakteristiknya

sehubungan dengan minimnya informasi aplikasi

selulosa. Walaupun sudah banyak pemanfaatan

turunan selulosa sebagai berbagai bahan dasar

aplikasi medis namun secara kimia akan

berdampak pada sifat fisik dan mekanis yang

dihasilkan.

G. KESIMPULAN

Penelitian pemanfaatan nanoselulosa

sebagai bahan dasar surgical suture dan drug

delivery berpotensi untuk dilakukan dan

diaplikasikan dalam dunia medis. Namun,

penelitian tidak bisa dilakukan secara 1 tahapan

untuk menghasilkan produk yang aplikatif. Banyak

parameter terkait yang mempengaruhi dalam setiap

tahap prosesnya.

Proses isolasi selulosa dari fiber alam

terutama memanfaatkan limbah pertanian perlu

menjadi proses awal yang bisa dipelajari untuk

memperoleh hasil isolasi yang optimal dengan

langkah yang efektif dan low cost.

Pelaksanaan proses elektrospinning juga

memberikan andil besar terhadap parameter terkait

penelitian ini, sehingga optimalisasi parameter pada

proses elektrospinning wajib dilakukan pada proses

lanjutan setelah proses isolasi.

Tehnik pemintalan ataupun model

pemintalan fiber hasil elektrospinning adalah

parameter selanjutnya yang harus dioptimalisasi

sehingga akan memberikan pengaruh pada sifat

biodegradabilitas, kekuatan, kelenturan dan sifat

fisik lain dari produk surgical suture yang

diinginkan.

Parameter terakhir adalah tentang drug

delivery system yang diinginkan bisa

disesuaikan dengan kebutuhan dan aspek medis

yang dibutuhkan.

Jurnal Nanomaterial dan Ilmu Bahan Medis 2015

H. DAFTAR PUSTAKA

1. Feng Jiang, You-Lo Hsieh. 2013. Chemically and mechanically isolated nanocellulose and theirself-assembled structures. Elsevier, Susheel Kalia, B.S. Kaith, I. Kaur, 2011. Cellulose Fibers:Bio- and Nano-Polymer composites Green Chemistry and Technology. Springer

2. D. Klemm, B. Philipp, T. Heize, U. Heinze, W. Wagenknecht. 1998. Comprehensive CelluloseChemistry Volume 1 Fundamentals and Analytical Methods. Wiley-VCH

3. Tong-Qi Yuan and Run-Cang Sun. 2010. Cereal straw as resource for sustainable biomaterialsand biofuels. Elsevier

4. Susheel Kalia, B.S. Kaith, I. Kaur, 2011. Cellulose Fibers: Bio- and Nano-Polymer compositesGreen Chemistry and Technology. Springer

5. Ning Lin, Alain Dufresne. 2014. Nanocellulose in biomedicine: Current status and futureprospect. Elsevier

6. Suyati. 2008. Tesis: Pembuatan Selulosa Asetat Dari Limbah Serbuk Gergaji Kayu DanIdentifikasinya. ITB

7. Dian Monariqsa, Niken Oktora, Andriani Azora, Dormian A N Haloho, Lestari Simanjuntak,Arison Musri, Adi Saputra, dan Aldes Lesbani. 2012. Ekstraksi Selulosa dari Kayu Gelam(Melaleuca leucadendron Linn) dan Kayu Serbuk Industri Mebel. Jurnal Penelitian Sains

8. Bibin Mathew Cherian , Alcides Lopes Leão, Sivoney Ferreira de Souza, Ligia Maria ManzineCosta, Gabriel Molina de Olyveira, M. Kottaisamy , E.R. Nagarajan , Sabu Thomas.2011.Cellulose Nanocomposites with Nanofibres Isolated from Pineapple Leaf Fibers for MedicalApplications. Elsevier

9. Helenius G, Bäckdahl H, Bodin A, Nannmark U, Gatenholm P, Risberg B. In vivobiocompatibility of bacterial cellulose. J Biomed Mater Res A 2006;76:431–8

10. Andrade FK, Alexandre N, Amorim I, Gartner F, Maurício AC, Luís AL, et al. Studies on thebiocompatibility of bacterial cellulose. J Bioact Compat Polym 2012;28:97–112

11. Lucy A. Bosworth and Sandra Downes. 2011. Electrospinning for tissue regeneration.Woodhead Publishing Limite

12. Z. X. Meng, X. X. Xu, W, Zheng, H. M. Zhou, L. Li, Y. F. Zheng, X. Lou. 2010. Preparation andcharacterization of electrospun PLGA/gelatin nanofibers as a potential drug delivery system.Elsevier

13. Seeram Ramakrishna, Kazutoshi Fujihara, Wee-Eong Teo.Teik-Cheng Lim & Zuwei Ma. 2005.An Introduction to Electrospinning and Nanofibers. World Scientific

14. Youn-Mook Lim, Hui-Jeong Gwon, Joon Pyo Jeun and Young-Chang Nho. 2010. Preparation ofCellulose-based Nanofibers Using Electrospinning. Intechopen

15. Xu He, Long Cheng, Ximu Zhang, Qiang Xiao, Wei Zhang, Canhui Lu. 2014. Tissueengineering scaffolds electrospun from cotton cellulose. Elsevier 485-493

16. Kuen Yong Lee, Lim Jeong, Yun Ok Kang, Seung Jin Lee, Won Ho Park. 2009. Electrospinningof polysaccharides for regenerative medicine. Elsevier

17. Christopher B. Weldon, Jonathan H. Tsui, Sahadev A. Shankarappa, Vy T. Nguyen, Minglin Ma,Daniel G. Anderson, Daniel S. Kohane. 2012. Electrospun drug-eluting sutures for localanesthesia. Elsevier

18. Xiaoling Li, Bhaskara R. Jasti. 2006. Design of Controlled Release Drug Delivery System. McGraw-Hill.

19. Kenji Kamikade. 2004. Cellulose and cellulose Derivatives20. David N. S. Hon, Nobuo Shiraishi. 2001. Wood and Cellulosic Chemistry, Second edition

revised and expanded. Marcel Dekker .Inc

Jurnal Nanomaterial dan Ilmu Bahan Medis 2015

21. Run Chang Sun. 2010. Cereal Straw as a resource for sustainable Biomaterials and Biofuelschemistry, extractives, lignins, hemicelluloses, and cellulose. Elsevier

22. W. N. Chang . 2009. Nanofibers : Fabrication, performance, and applications. Nova SciencePublisher

23. Aeseun Loh. 1987.Tesis: Controlled Release of Drugs from Surgical Suture. MassachusettsInstittute of Technology

24. Wen Hu, Zheng-Ming Huang. Development of Functional Sutures through Electrospinning25. Hadi Hasanjanzadeh, Sahab hedjazi, Alireza Ashori, Saeed mahdavi, Hossein Yousefi. 2014.

Effects of hemicellulose pre-extraction and cellulose nanofiber on the properties of RiceStraw Pulp. Elsevier

26. Madalina V. Natu, Herminio C. De Sousa, M. H. Gil. 2013. Effects of drug solubility, state andloading on controlled release in bicomponent electrospun fibers. Elsevier

27. Shaoliang Xiao, Runan Gao, Yun Lu, Jian Li, Qingfeng Sun. 2014. Fabrication andcharacterization of nanofibrillated cellulose and its aerogels from natural pine needles.Elsevier

28. Anupama Kaushik, , Mandeep Singh. 2011. Isolation and characterization of cellulose nanofibrilsfrom wheat straw using steam explosion coupled with high shear homogenization. Elsevier

29. Guozhi Fan, Min Wang, Chongjing Liao, Tao Fang, Jianfen Li, Ronghui Zhou. 2013.Isolation of Cellulose from rice straw and its conversion into cellulose acetate catalyzed byphosphotungstic acid. Elsevier

30. Man Jiang, Mengmeng Zhao, Zuowan Zhou, Ting Huang, Xiaolang Chen, Yong Wang. 2011.Isolation of cellulose with ionic liquid from steam exploded rice straw. Elsevier

31. Daniel Greenwald, Scott Shumway, M.D. Paul Albear, Lawrence Gottleb M. D. 1994.Mechanical Comparison of 10 suture materials before and after in vivo Incubation. AcademicPress

32. Ping Lu, You-Lo Hsieh. 2012. Preparation and characterization of cellulose nanocrystalsfrom rice straw. Elsevier

33. Mami Hamori, Shiori Yoshimatsu, Yuki Hukuchi, Yuki Shimizu, Keizo Fukushima, NobuyukiSugioka, Asako Nishimura, Nobuhito Shibata. 2014. Preparation and pharmaceuticalevaluation of nano-fiber matrix supported drug delivery system using the solvent-basedelectrospinning method. Elsevier

34. Xiaolang Chen, Jie Yu, Zhibin Zhang, Canhui Lu. 2011. Study on structure and thermal stabilityproperties of cellulose fibers from rice straw. Elsevier

35. Ji Eun Lee, Subin Park , Min Park, Myung Hun Kim, Chun Gwon Park, Seung Ho Lee, SungYoon Choi, Byung Hwi Kim, Hyo Jin Park, Ji-Ho Park, Chan Yeong Heo, Young Bin Choy.2013. Surgical suture assembled with polymeric drug-delivery sheet for sustained, local painrelief. Elsevier

36. Matthew J. Smith, Michael J. McClure, Scott A. Sell, Catherine P. Barnes, Beat H. Walpoth,David G. Simpson, Gary L. Bowlin. 2007. Suture-reinforced electrospun polydioxanone–elastinsmall-diameter tubes for use in vascular tissue engineering: A feasibility study. Elsevier