SURABAYA, ITATS – Perkembangan teknologi kesehatan tidak hanya lahir dari dunia kedokteran. Bidang teknik dan rekayasa material juga memiliki peran penting dalam menghadirkan berbagai solusi kesehatan di masa depan. Salah satunya melalui penelitian material yang berpotensi membantu proses pembentukan dan perbaikan jaringan tulang.
Peluang inilah yang dieksplorasi oleh Frizka Vietanti, dosen Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya (ITATS), melalui penelitian bersama Bing-Xuan Lu dan Yu-Jen Chou dari National Taiwan University of Science and Technology, Taiwan.
Penelitian mereka dipublikasikan dalam jurnal internasional Journal of Non-Crystalline Solids yang diterbitkan Elsevier, Volume 672 tahun 2026, dengan judul “Influence of Vanadium Doping on the In Vitro Bioactivity and Osteoblast Activity of Spray-Dried Bioactive Glass Microspheres.”
Meneliti Material yang Dapat Berinteraksi dengan Jaringan Tulang
Ketika tulang mengalami kerusakan, tubuh sebenarnya memiliki kemampuan untuk memperbaiki dirinya sendiri. Namun, pada kondisi tertentu, seperti kerusakan tulang yang cukup besar, proses pemulihan dapat membutuhkan bantuan material tambahan.
Salah satu material yang menarik perhatian para peneliti adalah bioactive glass atau kaca bioaktif. Berbeda dengan kaca yang biasa digunakan untuk jendela atau peralatan rumah tangga, kaca bioaktif dirancang agar mampu berinteraksi dengan lingkungan biologis, termasuk mendukung terbentuknya lapisan mineral yang berperan dalam ikatan antara material dan jaringan tulang.
Dalam penelitian ini, Frizka dan tim mencoba mengembangkan karakteristik kaca bioaktif dengan menambahkan vanadium, yaitu unsur kimia yang dalam jumlah tertentu diketahui memiliki pengaruh terhadap aktivitas sel pembentuk tulang.
Material tersebut dibuat dalam bentuk partikel-partikel sangat kecil menggunakan teknik spray drying. Teknik ini memungkinkan terbentuknya partikel berbentuk bulat dengan ukuran sekitar dua mikrometer, jauh lebih kecil dibandingkan diameter sehelai rambut manusia.
Ukuran dan bentuk partikel menjadi perhatian karena dapat memengaruhi karakteristik material serta peluang pemanfaatannya dalam pengembangan teknologi biomedis.
Temuan Menarik: Lebih Banyak Belum Tentu Lebih Baik
Untuk mengetahui pengaruh vanadium, tim peneliti membandingkan kaca bioaktif tanpa tambahan vanadium dengan material yang mengandung vanadium pada konsentrasi 1 persen, 3 persen, dan 5 persen.
Hasil pengujian di laboratorium menunjukkan bahwa penambahan vanadium dapat meningkatkan aktivitas sel osteoblas, yaitu sel yang berperan dalam pembentukan jaringan tulang.
Pada pengujian aktivitas sel, material dengan kandungan vanadium 3 persen menunjukkan respons tertinggi, dengan nilai viabilitas sel sekitar 189 persen terhadap kelompok kontrol. Sebagai perbandingan, material tanpa tambahan vanadium menunjukkan nilai sekitar 89 persen.
Namun, penelitian ini juga menemukan hal lain yang tidak kalah menarik. Semakin tinggi konsentrasi vanadium, kemampuan material untuk membentuk hidroksiapatit, mineral yang merupakan komponen penting pada tulang, justru cenderung menurun.
Temuan tersebut menunjukkan bahwa pengembangan material untuk regenerasi tulang bukan sekadar mencari bahan yang mampu meningkatkan aktivitas sel. Komposisi material juga harus diperhitungkan agar berbagai sifat biologisnya tetap bekerja dengan baik.
Dalam penelitian ini, penambahan vanadium pada konsentrasi rendah, khususnya 1 persen, menunjukkan potensi yang menarik karena mampu meningkatkan aktivitas sel osteoblas sekaligus mempertahankan kemampuan material dalam membentuk lapisan mineral.
Langkah Awal Menuju Inovasi Material Kesehatan
Meskipun hasilnya menjanjikan, penelitian ini masih berada pada tahap pengujian laboratorium atau in vitro. Artinya, material yang dikembangkan belum dapat langsung digunakan sebagai bahan implan maupun pengganti tulang pada manusia.
Masih diperlukan penelitian lanjutan untuk mengetahui bagaimana material tersebut bekerja dalam sistem biologis yang lebih kompleks, termasuk menguji keamanan, ketahanan, serta efektivitasnya dalam mendukung pembentukan jaringan tulang.
Namun, justru di sinilah nilai penting penelitian tersebut. Sebuah inovasi tidak selalu dimulai dari produk yang langsung siap digunakan. Banyak teknologi kesehatan yang berkembang saat ini berawal dari penelitian dasar untuk memahami bagaimana suatu material berinteraksi dengan sel dan jaringan tubuh.
Penelitian Frizka dan tim memberikan tambahan pengetahuan mengenai pengaruh komposisi vanadium terhadap karakteristik kaca bioaktif. Hasilnya dapat menjadi salah satu pijakan bagi penelitian berikutnya dalam merancang material yang lebih sesuai untuk kebutuhan rekayasa jaringan tulang.
Dalam jangka panjang, pengembangan material semacam ini memiliki peluang untuk mendukung inovasi di bidang kesehatan, termasuk pengembangan bahan pengganti tulang dan teknologi rekayasa jaringan.
Teknik Mesin dan Kontribusinya bagi Teknologi Masa Depan
Penelitian ini sekaligus memperlihatkan luasnya penerapan ilmu Teknik Mesin. Bidang tersebut tidak hanya berkaitan dengan perancangan mesin, kendaraan, atau proses manufaktur, tetapi juga mencakup rekayasa material yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan, termasuk kesehatan.
Melalui keterlibatan dosennya dalam penelitian bersama akademisi internasional, ITATS turut hadir dalam pengembangan pengetahuan yang berpotensi memberikan manfaat bagi masyarakat.
Hasil penelitian ini memang belum menjadi produk medis yang dapat digunakan secara langsung. Namun, pemahaman baru mengenai perilaku material dan respons sel pembentuk tulang merupakan bagian penting dari perjalanan panjang menuju inovasi tersebut.
Sebab, teknologi yang kelak membantu manusia memulihkan jaringan tulang bisa saja berawal dari penelitian terhadap partikel kaca berukuran beberapa mikrometer di sebuah laboratorium.
Referensi publikasi:
Vietanti, F., Lu, B.-X., & Chou, Y.-J. (2026). Influence of vanadium doping on the in vitro bioactivity and osteoblast activity of spray-dried bioactive glass microspheres. Journal of Non-Crystalline Solids, 672, 123850.