Sifat biologis PMMA

4. Sifat biologis PMMA

 

 Gambar 4. Kekasaran permukaan (a) PMMA tidak dilapisi dan (b) dilapisi dengan nanopartikel perak dengan pelapisan spin

 

 

4.1. Aktivitas antimikroba

Seperti disebutkan di atas, teknik saat ini untuk memproses gigi tiruan dasar menghasilkan porositas, yang memungkinkan kolonisasi bakteri [30, 31]. Salah satu cara untuk mendekati masalah ini adalah menutupi permukaan PMMA. Sejak diperkenalkannya agen antimikroba berbasis nanopartikel, ini telah menghasilkan minat yang sangat besar. Berbagai mekanisme untuk menjelaskan aktivitas agen antimikroba telah dibahas, seperti pelepasan ion dari permukaan partikel nano, internalisasi melalui dinding sel, produksi spesies oksigen reaktif [57], dan penghancuran dinding sel oleh pilar nanometrik. di permukaan, antara lain [58]. Misalnya, permukaan sayap serangga seperti capung dan jangkrik menunjukkan tekstur yang dibentuk oleh nanopilar, yang sangat efektif terhadap jenis mikroorganisme patogen tertentu [58, 59]. Kemungkinan mengembangkan permukaan yang memiliki efek antibakteri dengan cepat menjadi subjek penelitian [60].

Karakteristik permukaan benda-benda tertentu membuatnya menjadi tempat yang sangat baik untuk perkembangbiakan mikroorganisme patogen dan dengan demikian mencegah adhesi bakteri. Karakteristik utama permukaan polimer yang terkait dengan adhesi mikroba adalah komposisi kimia dan topografi [61].

Modifikasi permukaan yang berbeda telah disarankan untuk mengurangi adhesi mikroorganisme patogen. Saat ini, salah satu metode yang paling efektif adalah modifikasi permukaan dengan agen antibakteri logam seperti perak, tembaga, dan seng oksida pada skala nanometrik [62, 63]. Telah ditunjukkan bahwa keadaan teroksidasi pada permukaan (melalui anodisasi elektrokimia) menunjukkan penurunan yang signifikan dari beberapa strain bakteri yang ada di rongga mulut dan bakteri yang terlibat dalam proses pembentukan biofilm [64].

Selain itu, lapisan berbasis glikol polimer telah diusulkan untuk mengimobilisasi molekul pada permukaan substrat. Dengan demikian, ini mencegah adhesi bakteri. Modifikasi topografi permukaan menghasilkan kimia permukaan yang tidak menguntungkan untuk adhesi mikroorganisme tertentu dan karenanya kolonisasi permukaan [65, 66].

Pengaturan lapisan polimer dengan agen antibakteri seperti nanopartikel telah dipelajari. Alternatif terbaik adalah bahwa nanopartikel harus terkandung dalam matriks polimer, sehingga pelepasan mereka bertindak pada tingkat pembentukan biofilm [67]. Menurut jenis agen antimikroba dan disposisi di permukaan, itu mungkin menawarkan lebih dari satu fungsi memberantas infeksi akut dan bahkan memberikan periode penindasan proliferasi bakteri [68, 69] yang diperpanjang. Tindakan ini dapat dibedakan tergantung pada mekanismenya dalam pelapis pasif (pelapis yang mencegah adhesi bakteri), pelapis kontak-pembunuh, dan pelapis aktif dengan kemampuan untuk melepaskan agen antibakteri yang tergabung [70]. Lapisan meliputi agen antimikroba yang berbeda, seperti moieties, nanopartikel, dan antibiotik untuk patogen spesifik [66, 71]. Nanopartikel perak sebagai penutup pada PMMA mengurangi kekasaran dari 566,7 nm (tanpa nanopartikel) menjadi 104,08 nm (dengan nanopartikel) (Gambar 4). Di sisi lain, Ziad et al. menemukan bahwa Nystatin memodifikasi kekasaran PMMA sehingga ini dapat mempengaruhi agen antijamur pada permukaan PMMA [66].

Hasil ini menunjukkan bahwa PMMA dengan agen antimikroba berpotensi berguna untuk aplikasi mereka di gigi palsu untuk masa depan. Tidak banyak penelitian yang telah dilakukan dan masih ada ruang untuk studi lebih lanjut di bidang ini.

Selain efek antibakteri, nanopartikel oksida PMMA-logam telah disintesis dengan tujuan meningkatkan kekuatan lentur PMMA juga [63]. Dengan tujuan ini, beberapa karya telah dilakukan dengan menggabungkan nanopartikel TiO2 dan menilai ketergantungan kekuatan lentur pada konsentrasi nanopartikel TiO2. Diamati bahwa dengan meningkatkan konsentrasi nanopartikel, kekuatan lentur nilai PMMA meningkat. Dalam beberapa kasus, nilai kekuatan lentur yang lebih baik ditemukan dibandingkan dengan PMMA saja [72, 73]. Studi tentang peningkatan kekuatan tarik menyimpulkan bahwa peningkatan konsentrasi partikel nano TiO2 memberikan kekuatan tarik yang lebih baik hingga beberapa konsentrasi dan kemudian kekuatan berkurang [74]. Baru-baru ini, Totu et al. mengembangkan bahan PMMA-TiO2 dengan aktivitas antibakteri yang ditingkatkan, untuk pembuatan prosthesis gigi cetak-3D [75].

Nanopartikel oksida logam lain yang juga telah digunakan untuk integrasi mereka ke PMMA adalah nanopartikel besi dioksida [25]. Nanopartikel ini meningkatkan sifat antimikroba dan mekanik dari resin akrilik. Partikel nanopigmented yang dimasukkan ke dalam PMMA juga telah terbukti non-sitotoksik (terhadap fibroblast in vitro) dan menunjukkan sifat fisik dan mekanik yang baik [24]. Dalam kedua kasus, spesimen menunjukkan sifat mekanik dan fisik yang baik dan tidak non-sitotoksik yang menunjukkan penampilan yang mirip dengan resin akrilik komersial.

4.2. Biokompatibilitas

Salah satu faktor terpenting yang membedakan biomaterial adalah kemampuannya untuk hidup dalam atau bersentuhan dengan jaringan tubuh manusia tanpa menimbulkan efek kolateral, di mana biomaterial dan jaringan hidup berdampingan, dan biokompatibilitas dapat terganggu.

Biokompatibilitas mengacu pada kemampuan suatu material untuk melakukan dengan respon host yang sesuai dalam situasi tertentu [76].

Biokompatibilitas suatu material tergantung pada jenis material, di mana ia ditempatkan, dan fungsi yang diharapkan untuk dilakukannya. Oleh karena itu, bahan biokompatibel menimbulkan respons jaringan yang dapat diterima ketika diuji atau digunakan dalam jaringan tertentu dalam kondisi tertentu, termasuk status kesehatan pasien [77]. Penting untuk memahami paradigma biokompatibilitas dengan menentukan mekanisme kimia, biokimia, fisiologis, fisik, atau lainnya, dalam kondisi tertentu, terkait dengan kontak antara biomaterial dan sel atau jaringan tubuh. Interaksi bahan yang bersentuhan langsung dengan tubuh manusia tergantung pada karakteristik inang seperti usia, jenis kelamin, kesehatan umum dan penyakit saat ini, mobilitas fisik, fitur gaya hidup, dan status farmakologis [78]. Dengan demikian, fitur utama yang dipengaruhi dalam host dan respon host generik (ditanamkan atau dalam kontak dengan jaringan) dari biomaterial tercantum pada Tabel 5.

Di sisi lain, resin akrilik berbasis PMMA telah banyak digunakan sebagai bahan gigi, terutama dalam pemrosesan basis gigitiruan karena karakteristik kerjanya yang menguntungkan, kemudahan pemrosesan, kecocokan yang akurat, stabilitas di lingkungan mulut, dan estetika superior dengan peralatan yang murah. Terlepas dari sifat-sifat yang sangat baik ini, ada kebutuhan untuk perbaikan dalam aspek biologis biokompatibilitas. Bagian ini berorientasi untuk merangkum berbagai metode biokompatibilitas PMMA saja dan diperkaya atau dimodifikasi dengan berbagai bahan biomaterial yang bersentuhan dengan sel dan implantasi dalam tubuh hewan yang menyoroti jenis sel atau uji hewan, periode inkubasi atau implantasi, metode analisis, dan hasil . Studi yang tergabung adalah publikasi terbaru yang diindeks pada MEDLINE / PUBMED berdasarkan tinjauan sistematis.

4.2.1. Metode tes

Pengujian untuk kompatibilitas sitok tergantung pada situs penggunaan dan durasi paparan. Biomaterial atau produk terkait lainnya tidak harus menunjukkan kompatibilitas yang sama dengan bahan yang ditempatkan secara permanen ke dalam struktur gigi, digunakan sebagai implan ke dalam tulang atau jaringan lunak, atau digunakan dalam gigi palsu dan peralatan gigi atau ortodontik. Semua tes biasanya dilakukan secara berurutan, dengan jangka pendek, in vitro, atau pengujian skrining yang lebih murah, dan melibatkan penggunaan hewan. Jika suatu bahan tidak menunjukkan biokompatibilitas berdasarkan studi awal, mungkin lebih baik untuk menghilangkannya dari pertimbangan untuk pengujian lebih lanjut untuk aplikasi tertentu [79]. Kekhawatiran biokompatibilitas dan metode pengujian telah dibahas selama lebih dari 40 tahun. Namun, masalah baru dan kemungkinan pengujian baru harus dipertimbangkan untuk berinovasi bahan gigi dan mengevaluasi respon sel terhadap bahan medis di tingkat seluler dan subseluler seperti proliferasi sel atau kematian dalam kontak dengan bahan [80]. Protokol dan metode interpretasi ini dapat digunakan untuk meningkatkan informasi yang diberikan dalam standar Nasional dan Internasional.

4.2.1.1. Pengujian kultur sel

Evaluasi paling umum dan awal dari bahan baru adalah dengan menempatkan bahan atau ekstrak bahan ke dalam kultur sel laboratorium yang sesuai dan dengan mengamati setiap perubahan dalam sel selama beberapa jam hingga beberapa hari [81]. Tes-tes ini dilakukan pada kultur sel primer atau garis sel yang sudah ada (tersedia secara komersial), yang memungkinkan perbandingan pengujian yang dilakukan untuk bahan yang berbeda menggunakan sel kloning yang hampir identik. Penggunaan gigi tiruan berbasis akrilik PMMA telah banyak diselidiki dalam sel kultur saja dan diperkaya dengan bahan yang berbeda. Publikasi yang terdaftar pada Tabel 6 dicari di MEDLINE / PUBMED dengan kata kunci berikut: "Sitotoksisitas dan resin akrilik," "sitotoksisitas dan resin basis gigi tiruan," dan "sitotoksisitas dan prostesis oral." Kriteria inklusi adalah: studi in vitro yang diterbitkan dari 2012 hingga 2017, teks lengkap gratis, dan diterbitkan dalam bahasa Inggris mengevaluasi PMMA dan komponennya, mempertimbangkan aktivitas sitotoksisitas, jenis bahan yang diuji, jenis sel yang digunakan, periode inkubasi, pengujian yang dilakukan, dan hasil biokompatibilitas. Dua pengulas membaca studi yang dipilih, dan informasinya dianalisis dan didiskusikan. Gambar 5 menunjukkan bagan alur strategi pencarian dan jumlah total studi yang dimasukkan.

Variables that could influence the host response	Characteristics of the generic host response to biomaterials
Bulk material composition, micro- (or nano)-structure, morphology	Protein adsorption and sorption characteristics
Crystallinity and crystallography	General cytotoxic effects
Elastic constants	Neutrophil activation
Water content, hydrophobic–hydrophilic balance	Macrophage activation, foreign body giant cell production, granulation tissue formation
Macro-, micro-, nano-porosity	Fibroblast behavior and fibrosis
Surface chemical composition, chemical gradients, surface molecular mobility	Microvascular changes
Surface topography and energy	Tissue/organ-specific cell responses (e.g., osteoclasts and osteoblasts for bone, endothelial proliferation)
Surface electrical/electronic properties	Activation of clotting cascade
Corrosion parameters, ion release profile, metal ion toxicity (for metallic materials)	Platelet adhesion, activation, aggregation
Degradation profile, degradation product form, and toxicity (for polymeric materials)	Complete activation
Leachables, additives, catalysts, contaminants, and their toxicity (for polymeric materials)	Antibody production, immune cell response
Dissolution/degradation profile, degradation product toxicity (for ceramic materials)	Acute hypersensibility/anaphylaxis
Wear debris release profile	Delayed hypersensitivity
	Mutagenic response, genotoxicity
	Reproductive toxicity
	Tumor formation