HONG KONG SAR – Media OutReach – Para peneliti dari Universitas Hong Kong (HKU), Rumah Sakit HKU-Shenzhen dan Universitas Princeton, telah membuat terobosan besar dalam pengembangan hidrogel suntik, mengembangkan a produk yang disebut Fibro-Gel. Hidrogel injeksi yang mengandung air sepenuhnya dapat meningkatkan penyembuhan luka secara signifikan bila digunakan untuk perawatan luka.

Keterangan Foto: Sintesis Fibro-gel. Bahan mentah termasuk molekul obat, fotoinisiator (LAP) dan polimer (PEGDA) diekstrusi melalui nozel kecil untuk membentuk serat mikro, yang kemudian diawetkan hingga panjang tertentu (Lfiber) dengan sinar UV. (Gambar dipublikasikan di bawah ketentuan lisensi Atribusi Creative Commons. © 2023 Shen dkk. Advanced Materials diterbitkan oleh Wiley-VCH GmbH).

Pemberian hidrogel suntik adalah metode pemberian obat yang sangat efektif. Obat dimasukkan ke dalam gel lunak yang kemudian disuntikkan langsung ke tempat yang diperlukan. Keuntungan lain dari metode ini adalah gel melepaskan obat secara bertahap, sehingga memungkinkan kontrol dosis obat yang lebih baik dan lebih tepat.

Hidrogel suntik memiliki sejumlah aplikasi – mulai dari terapi kanker di mana hidrogel ini dapat mengantarkan obat secara langsung ke tumor, mengobati diabetes, meregenerasi jaringan manusia, dan manajemen nyeri kronis. Hidrogel sangat cocok untuk mengobati luka, termasuk luka bakar dan bekas operasi. Hidrogel dapat memberikan faktor pertumbuhan, antibiotik, atau obat antiinflamasi langsung ke luka, sehingga membantu proses penyembuhan.

Namun, ada beberapa tantangan dalam pengembangan hidrogel, seperti tingginya biaya produksi, kesulitan dalam peningkatan skala, dan potensi reaksi yang merugikan pada pasien. Fibro-Gel, yang diciptakan oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Anderson Ho Cheung Shum dari Departemen Teknik Mesin HKU, bersama dengan dua kelompok kolaborator – tim Profesor Michael To dari Rumah Sakit The University of Hong Kong-Shenzhen, dan kelompok Profesor Howard Stone dan Dr Janine Nunes dari Departemen Teknik Mesin dan Kedirgantaraan di Universitas Princeton, mengatasi masalah ini.

Fibro-Gel dibuat dengan cara memeras polimer, yang mengandung molekul obat yang dibutuhkan, melalui saluran sempit (tidak seperti pasta gigi yang diperas dari tabung), dan mematahkan serat mikro dengan menggunakan denyut sinar ultra violet.

Yang membedakan Fibro-Gel dari hidrogel yang ada adalah bahwa ia hanya berbasis air, tanpa menggunakan minyak – yang membuatnya lebih biokompatibel, stabil, dan lebih murah untuk dibuat. Selain itu, Fibro-Gel bersifat biomimetik – mereplikasi sifat-sifat bahan biologis, seperti jaringan yang disuntikkan, yang mencegah reaksi yang merugikan. Hasilnya, Fibro-Gel menyembuhkan luka lebih cepat karena mendorong vaskularisasi – pembentukan pembuluh darah baru, yang memainkan peran penting dalam penyembuhan luka.

Fitur revolusioner dari Fibro-Gel adalah memungkinkan penggunaan obat yang berbeda dalam gel yang sama, sehingga memungkinkan pengontrolan dan penyetelan waktu pelepasannya. Hal ini sangat penting karena proses penyembuhan dan regenerasi jaringan terdiri dari serangkaian tahapan yang berbeda yang memerlukan pemberian faktor pertumbuhan dan obat tertentu.

Akhirnya, produksi produksi Fibro-Gel tidak mahal dan dapat dengan mudah ditingkatkan ke tingkat manufaktur.

Terobosan penting ini dibuat oleh mahasiswa PhD Yanting Shen dan rekan pascadoktoral Dr Yuan Liu dari Departemen Teknik Mesin HKU – para peneliti menyadari bahwa pelepasan obat dari gel dapat dikontrol dan disesuaikan dengan mengatur panjang serat mikro yang ada di dalam gel.

Serat mikro yang lebih panjang menjadi sangat terjerat, menghasilkan gel yang lebih kaku dan kurang cair, dan membutuhkan waktu lebih lama untuk molekul obat dilepaskan darinya. Sebaliknya, Fibro-Gel dengan serat mikro yang lebih pendek memiliki kekakuan yang lebih rendah dan lebih cair, sehingga menghasilkan tingkat pelepasan obat yang lebih cepat.

Dengan memanfaatkan fitur ini, para peneliti merancang sistem pelepasan obat ganda – gel yang terdiri dari beberapa lapisan dengan panjang serat mikro yang berbeda dan mengandung obat yang berbeda. Beberapa obat ini dilepaskan dari gel pada waktu yang berbeda, secara berurutan, untuk mengatasi kelemahan sistem hidrogel yang ada.

Tim peneliti menggunakan model luka kulit tikus untuk pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa Fibro-Gel mempercepat penyembuhan luka dan regenerasi jaringan baru dibandingkan hidrogel komersial. Lebih lanjut melalui model Fibro-Gel lapis ganda, obat yang berbeda dilepaskan pada tingkat pelepasan yang berbeda, dan efek penyembuhan luka dapat lebih ditingkatkan.

Salah satu aplikasi potensial Fibro-Gel adalah regenerasi jaringan otak pada orang yang menderita Parkinson atau Alzheimer.

Profesor Shum mengatakan keberhasilan pengembangan Fibro-Gel merupakan hasil kolaborasi lintas bidang antara tim yang berbeda.
“Kolaborasi penelitian interdisipliner memungkinkan kami mengeksplorasi topik penyembuhan luka dari berbagai sudut, termasuk mikrofluida, hidrogel, dan pemberian obat, untuk mengembangkan Fibro-Gel. Hidrogel baru ini memiliki potensi besar untuk memenuhi kebutuhan medis spesifik berbagai orang,” tuturnya.

Kolaborasi sukses antara Universitas Hong Kong dan Universitas Princeton, yang didukung oleh Research Impact Fund dari Research Grants Council of Hong Kong, menunjukkan kekuatan kolaborasi lintas tim dan menyoroti pentingnya menyatukan keahlian untuk mendorong penelitian terobosan dalam pengobatan regeneratif.

Karya mereka dipublikasikan di Advanced Materials dalam artikel “Fibro-Gel: Hidrogel Berair yang Terdiri dari Serat Mikro dengan Profil Pelepasan yang Dapat Ditala dan Aplikasinya dalam Penyembuhan Luka”.

Publikasi: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211637.