Pengaruh Konsentrasi PVA-Hydroxyapatite terhadap Sifat Mekanik dan Bioaktivitas Scaffold PVA/Collagen/Hydroxyapatite untuk Penggantian Auricular Cartilage

Nuzula, Nabila Firdausi (2025) Pengaruh Konsentrasi PVA-Hydroxyapatite terhadap Sifat Mekanik dan Bioaktivitas Scaffold PVA/Collagen/Hydroxyapatite untuk Penggantian Auricular Cartilage. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6011241009-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Auricular cartilage atau tulang rawan telinga luar adalah struktur yang membentuk daun telinga. Tulang rawan ini bersifat avaskular dan tidak memiliki kemampuan regenerasi alami. Oleh karena itu, prosedur rekonstruksi bedah sering diperlukan untuk memulihkan bentuk dan fungsi telinga pada kasus kerusakan, seperti luka bakar atau kelainan bawaan seperti mikrotia. Salah satu metode yang umum digunakan adalah tulang rawan autogen, akan tetapi metode ini memiliki kekurangan, seperti potensi komplikasi pada daerah donor dan risiko operasi yang lebih besar akibat terbatasnya jumlah ahli bedah. Sebagai alternatif, hidrogel, yang berfungsi sebagai scaffold, dapat digunakan sebagai alternatif penggantian auricular cartilage. PVA, yang merupakan polimer dengan sifat biokompatibel dan biodegradable tinggi, sering dimanfaatkan dalam pembuatan hidrogel. Namun, penggunaan PVA sering kali menghasilkan sifat mekanik yang tidak menyerupai tulang rawan asli, sehingga perlu digabungkan dengan bahan lain. Collagen dan Hydroxyapatite merupakan bahan alami yang memiliki sifat biokompatibilitas yang tinggi, sifatnya yang biodegradable, kemampuannya dalam meningkatkan kekuatan mekanik, serta risiko imunologis yang rendah. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh penambahan konsentrasi PVA (20% dan 25%) dan hydroxyapatite (2, 4, dan 6%) terhadap struktur mikro, modulus tekan, sifat fisik, dan bioaktivitas sebagai bahan scaffold untuk penanganan mikrotia. Metode utama yang digunakan sebagai fabrikasi scaffold PVA/Coll/HAp pada penelitian ini ialah metode freeze-thaw (-20°C selama 18 jam dan suhu ruang selama 6 jam) dengan tiga kali pengulangan siklus. Analisis FTIR dan XRD mengkonfirmasi integrasi semua komponen dan mengungkap interaksi antarmolekul dan kristalinitas. Hasil SEM menunjukkan bahwa scaffold PVA20 memiliki pori-pori yang lebih besar dan interconnected, sementara PVA25 menunjukkan struktur yang lebih padat. Uji swelling menunjukkan penyerapan air yang lebih tinggi pada PVA20 dengan pembengkakan optimal pada 2% HAp. Pengujian mekanis menunjukkan kekuatan tekan maksimum 9,31 ± 0,40 MPa pada PVA25/Coll/HAp4, sementara PVA20/Coll/HAp2 menunjukkan properti keseluruhan terbaik dengan modulus 2,01 ± 0,12 MPa dan viabilitas sel tertinggi (97,27 ± 2,20%). Hasil ini menyoroti potensi hidrogel PVA/Coll/HAp yang dioptimalkan untuk rekayasa jaringan tulang rawan aurikular.
===============================================================================================================================
Auricular cartilage is the structure that forms the outer ear. This cartilage is avascular and lacks natural regenerative capacity. Therefore, surgical reconstruction procedures are often required to restore the shape and function of the ear in cases of damage, such as burns or congenital abnormalities like microtia. One commonly used method is autogenous cartilage; however, this method has limitations, such as potential complications at the donor site and higher surgical risks due to the limited number of available surgeons. As an alternative, hydrogel, which functions as a scaffold, can be used as a replacement for auricular cartilage. PVA, a polymer with high biocompatibility and biodegradability, is frequently utilized in hydrogel production. However, the use of PVA often results in mechanical properties that do not resemble those of native cartilage, necessitating its combination with other materials. Collagen and Hydroxyapatite are natural materials that have high biocompatibility, biodegradability, the ability to increase mechanical strength, and low immunological risk. This study aims to analyze the effects of adding PVA concentrations (20% and 25%) and hydroxyapatite (2, 4, and 6%) on the microstructure, compressive modulus, physical properties, and bioactivity as scaffold materials for microtia treatment. The main method used for fabricating the PVA/Coll/HAp scaffold in this study is the freeze-thaw method (-20°C for 18 hours and room temperature for 6 hours) with three cycles of repetition. FTIR and XRD analyses confirmed the integration of all components and revealed intermolecular interactions and partial crystallinity. SEM results showed that PVA20 scaffolds had larger, interconnected pores, while PVA25 exhibited denser structures. Swelling tests indicated higher water absorption in PVA20 with optimal swelling at 2% HAp. Mechanical testing showed maximum compressive strength of 9.31 ± 0.40 MPa in PVA25/Coll/HAp4, while PVA20/Coll/HAp2 exhibited the best overall performance with a modulus of 2.01 ± 0.12 MPa and highest cell viability (97.27 ± 2.20%). These results highlight the potential of optimized PVA/Coll/HAp hydrogels for auricular cartilage tissue engineering.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Collagen, Hydroxyapatite, Mikrotia, PVA, Auricular Cartilage. Auricular Cartilage, Collagen, Hydroxyapatite, Microtia, PVA.
Subjects:	R Medicine > RD Surgery > RD130 Artificial organs; Prosthesis R Medicine > RD Surgery > RD132 Implants, Artificial. R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Material & Metallurgical Engineering > 27101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Nabila Firdausi Nuzula
Date Deposited:	28 Jul 2025 01:01
Last Modified:	28 Jul 2025 01:01
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/121792

Actions (login required)

View Item