Inovasi Perban Luka Berteknologi Smart Textile Yang Mampu Mendeteksi Infeksi

Luka merupakan kondisi dimana terputusnya kontinuitas struktur anatomi jaringan tubuh. Mulai dari yang paling sederhana seperti lapisan epitel kulit hingga bagian lebih dalam seperti jaringan subkutis, lemak dan otot bahkan tulang. Makin dalam lagi berkaitan dengan kerusakan struktur tendon, pembuluh darah dan syaraf akibat trauma luar.

Permasalah paling serius dalam upaya pengobatan luka yaitu sulitnya pengendalian infeksi selama masa perawatan luka. Mengingat bagian luka adalah area yang sangat rentan terkena infeksi. Berkaitan dengan hal tersebut penggunaan perban (wound dressing) sebagai penutup luka menjadi salah satu langkah yang diharapkan bisa mempercepat proses penyembuhan luka.

Hampir semua orang telah mengetahui bahwa perban termasuk perlengkapan medis untuk membalut luka. Perban hadir dalam berbagai bentuk dan cara pemakaian, pemakaiannya pun tergantung jenis luka yang akan diobati.

Terlepas dari jenisnya, secara umum perban wound dressing merupakan perlengkapan medis berbahan tekstil. Salah satunya ialah kain kassa dari tenunan benang berkerapatan jarang.

Kain kassa dan bahan pembalut luka

Semua orang tahu betapa pentingnya perban sebagai penutup luka, tetapi hanya sedikit yang membayangkan mengenai potensi fungsionalisasi perban sebagai pendeteksi infeksi. Atas dasar itulah, para peneliti laboratorium Roxbury Universitas Rhode Island, Amerika Serikat mengembangkan sebuah material perban cerdas yang mampu menjalankan dua fungsi sekaligus, yaitu menyembuhkan dan mendeteksi adanya infeksi pada luka.

Profesor (University of Rhode Island) Daniel Roxbury (kiri) dan mantan mahasiswa pascasarjana Mohammad Moein Safaee memegang bahan serat mikro yang dilengkapi sensor tabung nano karbon produksi lab Roxbury

Para peneliti telah berhasil menyisipkan sebuah nanosensor ke bahan perban tekstil dengan metode pemintalan serat mikro (electrospinning). Sensor itulah yang akan mendeteksi infeksi pada luka secara kontinyu dan non-invasif. Hasil penelitian Asisten Profesor Roxbury dan mahasiswanya tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal Advanced Functional Materials tahun 2021 dan diklaim mampu mendeteksi infeksi secara real-time.

Metode pemantauan luka ini bersifat non-invasif karena tidak menyebabkan trauma atau kerusakan jaringan luka yang bisa menghambat proses penyembuhan.

Sedangkan pemeriksaan invasif dapat menyebabkan kerusakan atau trauma pada jaringan. Contoh sederhana dari proses pemeriksaan invasif adalah pemeriksaan gula darah dengan metode pengambilan sampel darah menggunakan jarum. Proses ini tentu akan meninggalkan luka pada permukaan kulit dan memperlambat pengobatan sehingga lebih baik dihindari.

Bagaimana Perban Cerdas Bisa Mendeteksi Infeksi Pada Luka?

Penyembuhan luka merupakan salah satu proses biologis paling dinamis yang melibatkan sinyal sel terkait spesies oksigen reaktif (ROS) di seluruh tubuh. Selama proses penyembuhan luka, tubuh memproduksi oksigen reaktif untuk membantu melawan mikroorganisme pada luka terbuka.

ROS berfungsi merangsang fase kunci penyembuhan luka dalam proses pembentukan sel, produksi sitokin dan angiogenesis. Peningkatan konsentrasi peroksida menjadi pertanda adanya peradangan dan kronisitas luka.

Jika konsentrasi ROS peroksida relatif tinggi, maka kemungkinan besar luka tersebut mengalami peradangan dan berpotensi terjadi infeksi. Singkatnya, konsentrasi spesies oksigen reaktif merupakan sinyal infeksi atau peradangan.

Menurut para peneliti, konsentrasi spesies oksigen reaktif pada daerah luka dapat diukur guna memantau indikasi terjadinya peradangan. Faktor itulah yang menjadi prinsip dasar inovasi teknologi perban cerdas.

Material Perban Cerdas Pendeteksi Infeksi

Peneliti menggunakan nanomaterial berupa karbon nano tabung (single wall carbon nanotube) yang didoping ssDNA (short single-stranded deoxyribonucleic acids) terenkapsulasi polyethylene oxide lalu disisipkan ke polimer polycaprolactone. Campuran bahan tersebut diolah menjadi serat mikro (microfiber) melalui mekanisme pemintalan berkonfigurasi core-shell fiber dengan teknologi electrospinning.

Proses tersebut menghasilkan serat yang sangat sensitif terhadap keberadaan spesies oksigen reaktif di daerah luka. Ketika material ini disematkan ke perban maka perban akan mampu mendeteksi infeksi. Saat spesies oksigen reaktif luka mencapai konsentrasi tertentu, struktur konformasional akan mengalami perubahan material ssDNA dan sifat optik.

Keberadaan spesies oksigen reaktif akan menghasilkan perubahan konformasi pada material DNA.

Selanjutnya, spektrum emisi akan diukur menggunakan alat NIR flourescene spectrometer berdasarkan konsentrasi spesies. Dalam percobaannya, peneliti telah mencoba fungsi dari serat pada berbagai kadar spesies oksigen reaktif.

Tahapan Percobaan Pada Sel Hidup Hewan

Fungsi perban cerdas yaitu mendeteksi keberadaan infeksi dalam percobaan buatan maupun media sebenarnya. Dalam Laporan penelitian yang telah dipublikasi di jurnal Advanced Functiongal Material, peneliti mengamati performa kain perban cerdas dalam sebuah percobaan sederhana.

Untuk mensimulasi keadaan lingkungan percobaan buatan perban ditempatkan dalam satu wadah sel biakan hidup yang biasa ditemukan pada luka.

“Sel-sel yang akan kami gunakan ini dikenal sebagai fibroblas dan makrofag (sel darah putih) yang menghasilkan hidrogen peroksida di hadapan bakteri patogen,” kata Roxbury dalam posting blog laboratoriumnya.

“Jika semuanya berjalan baik, kami akan beralih ke pengujian ‘in vivo’ pada tikus. Saat itu, kami akan menemukan kolaborator yang berspesialisasi dalam model luka hewan ini.” ujar Roxbury.

Dengan bantuan perban cerdas, perawat kesehatan akan lebih mudah memantau status luka pasien agar bisa melakukan penanganan yang tepat. Meski saat ini percobaan masih terus dilakukan dan uji klinis masih perlu dilaksanakan, peneliti menyatakan bahwa perban cerdas memiliki potensi manfaat medis di masa mendatang.

Peneliti dapat menyimpulkan bahwa inovasi tersebut menciptakan material serat maju yang peka terhadap tanda-tanda infeksi atau peradangan pada luka. Serat ini juga mampu memberikan sinyal ketika disorot spectrometer sederhana.

Dengan begitum, ada atau tidaknya infeksi dapat dipantau tanpa harus membuka perban dan pemeriksaan secara visual. Serat nanopartikel termasuk kelompok tekstil cerdas karena memiliki ciri:

1.       able to sense mendeteksi keberadaan infeksi atau radang pada luka

2.       able to respond berupa sinyal mengenai keberadaan infeksi maupun peradangan

Spektrum emisi yang dipancarkan oleh perban cerdas saat diuji menggunakan spektrofotometer. Pancaran sinya bisa ditampilkan pada layar monitor komputer dan digunakan oleh dokter untuk mengidentifikasi luka pasien secara real-time.

Sumber: Buletin Tekstil Edisi 24