Berandasehat.id – Seiring bertambahnya populasi lanjut usia dan meningkatnya angka diabetes yang menyebabkan peningkatan luka kronis, kian banyak pula pasien menghadapi risiko amputasi. Untuk meminimalkan amputasi anggota tubuh penyandang diabetes, para peneliti UC Riverside telah mengembangkan gel pengantar oksigen yang mampu menyembuhkan cedera/luka yang apabila tidak diobati dengan semestinya dapat berkembang menjadi kehilangan anggota tubuh.

Cedera yang gagal sembuh selama lebih dari sebulan dianggap sebagai luka kronis. Diperkirakan 12 juta orang di seluruh dunia mengalaminya setiap tahun, dan sekitar 4,5 juta di AS.

Dari jumlah tersebut, sekitar satu dari lima pasien pada akhirnya akan membutuhkan amputasi yang mengubah hidup mereka.

Gel baru ini, yang diuji pada model hewan, menargetkan apa yang diyakini para peneliti sebagai akar penyebab banyak luka kronis: kurangnya oksigen di lapisan terdalam jaringan yang rusak. Tanpa oksigen yang cukup, luka akan terus berada dalam kondisi peradangan yang berkepanjangan, memungkinkan bakteri berkembang biak dan jaringan memburuk daripada beregenerasi. Singkat kata, kekurangan oksigen menghambat penyembuhan

Luka kronis tidak sembuh dengan sendirinya, menurut Iman Noshadi, profesor madya bioteknik UCR yang memimpin tim peneliti.

“Ada empat tahapan dalam penyembuhan luka kronis: peradangan, vaskularisasi di mana jaringan mulai membuat pembuluh darah, remodeling, dan regenerasi atau penyembuhan. Pada setiap tahapan ini, kurangnya pasokan oksigen yang stabil dan konsisten merupakan masalah besar,” terang Iman Noshadi.

Ketika oksigen dari udara atau aliran darah tidak dapat menembus cukup jauh ke dalam jaringan yang cedera, hasilnya adalah hipoksia, yang mengganggu penyembuhan normal.

Pendekatan para peneliti untuk mencegah hipoksia dengan gel dirinci dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Communications Materials.

‘Pabrik’ oksigen elektrokimia mini

Dalam studinya, tim peneliti menggunakan gel lembut dan fleksibel, mengandung air serta cairan berbasis kolin yang antibakteri, tidak beracun, dan biokompatibel.

Ketika dipasangkan dengan baterai kecil yang mirip dengan yang digunakan pada alat bantu dengar, gel tersebut menjadi mesin elektrokimia kecil yang memecah molekul air untuk menghasilkan aliran oksigen yang lambat dan stabil.

Tidak seperti perawatan yang hanya memberikan oksigen di permukaan, gel tersebut menyesuaikan dengan bentuk unik setiap luka, mengisi celah di mana kadar oksigen sering kali paling rendah dan risiko infeksi paling tinggi.

Sebelum mengeras, material tersebut membentuk cetakan yang tepat sesuai kontur jaringan yang rusak.

Tak kalah penting, pengiriman oksigen berlangsung terus-menerus. Vaskularisasi dapat memakan waktu berminggu-minggu, sehingga semburan oksigen singkat tidak cukup.

Nah, sistem baru ini dapat memberikan kadar oksigen berkelanjutan hingga satu bulan, membantu mengubah luka yang tidak kunjung sembuh menjadi luka yang berperilaku seperti cedera normal.

Hasil menjanjikan pada model hewan

Dalam pengujian pada tikus diabetes dan tikus tua (dipilih karena luka mereka sangat mirip dengan luka kronis pada manusia lanjut usia), cedera yang tidak diobati gagal sembuh dan seringkali berakibat fatal.

Dengan plester penghasil oksigen yang diaplikasikan dan diganti setiap minggu, luka menutup dalam waktu sekitar 23 hari, dan hewan-hewan tersebut selamat.

“Kita dapat membuat plester ini sebagai produk di mana gel mungkin perlu diperbarui secara berkala,” kata Prince David Okoro, kandidat doktor bioteknologi UCR di laboratorium Noshadi dan salah satu penulis makalah.

Kimia gel menawarkan manfaat tambahan. Kolin, komponen kunci, memiliki sifat yang membantu memodulasi sistem kekebalan tubuh dan menenangkan peradangan yang berlebihan.

Luka kronis sering kali ‘kewalahan’ oleh spesies oksigen reaktif, yaitu molekul tidak stabil yang merusak sel dan memperpanjang peradangan. Dengan meningkatkan oksigen stabil sekaligus membantu mengendalikan reaksi imun yang berlebihan ini, gel tersebut mengembalikan keseimbangan daripada memicu stres lebih lanjut.

“Ada perban yang menyerap cairan, dan beberapa yang melepaskan agen antimikroba,” kata Okoro. “Tetapi tidak satu pun dari mereka yang benar-benar mengatasi hipoksia, yang merupakan masalah mendasar. Kami mengatasinya secara langsung.”

Membangun organ masa depan

Implikasi proyek ini meluas di luar perawatan luka. Kekurangan oksigen dan nutrisi merupakan tantangan utama dalam upaya menumbuhkan jaringan atau organ pengganti, yang merupakan salah satu tujuan utama laboratorium Noshadi.

“Ketika ketebalan jaringan meningkat, sulit untuk menyebarkan jaringan tersebut dengan apa yang dibutuhkannya, sehingga sel-sel mulai mati,” kata Noshadi. “Proyek ini dapat dilihat sebagai jembatan untuk menciptakan dan mempertahankan organ yang lebih besar bagi orang-orang yang membutuhkannya.”

Ada beberapa faktor yang menyebabkan prevalensi luka kronis yang tidak dapat diatasi dengan gel. Selain meningkatnya angka diabetes dan populasi yang menua, insinyur biologi UCR dan salah satu penulis makalah, Baishali Kanjilal, mencatat faktor-faktor lain.

“Gaya hidup kita yang kurang aktif menyebabkan respons imun kita menurun,” katanya. “Sulit untuk sampai ke akar permasalahan kita di masyarakat. Tetapi inovasi ini mewakili kesempatan untuk mengurangi amputasi, meningkatkan kualitas hidup, dan memberi tubuh apa yang dibutuhkannya untuk menyembuhkan dirinya sendiri.” (BS)