Electrospinning adalah metode yang paling efektif untuk memfabrikasi serat nano. Electrospinning telah banyak dimanfaatkan pada bidang medis sebagai metode pembuatan scaffold rekayasa jaringan, wound dressing dan drug delivery. Ada beberapa parameter yang dapat mempengaruhi morfologi dan diameter pori pada serat hasil electrospinning, seperti parameter larutan, alat dan lingkungan. Parameter larutan meliputi konsentrasi, viskositas, berat molekul, konduktivitas dan lain-lain, sedangkan parameter alat seperti tegangan tinggi, jarak antara jarum spuit dengan kolektor, dan kecepatan alir. Parameter lingkungan terkait suhu dan kelembapan.
Kelembaban merupakan salah satu parameter yang dapat mempengaruhi transformasi dari larutan polimer menjadi serat nano pada metode electrospinning. Kelembaban didefinisikan sebagai konsentrasi uap air yang ada di udara. Kelembaban yang dimaksud dalam penelitian ini adalah kelembaban relatif. Kelembaban berkaitan dengan sifat higroskopis polimer yang merupakan parameter penting untuk memastikan uap air yang mampu terjebak di dalam polimer mengalami evaporasi dan diharapkan pori-pori sebagai tempat tumbuhnya sel dapat terbentuk.
Pembuatan membran serat nano dengan menggunakan metode electrospinning ditujukan untuk membuat scaffold pada rekayasa jaringan kulit. Secara biologis, membrane tersebut harus mendukung aplikasi teknis dalam penggantian organ yang mendukung pengobatan regeneratif. Salah satu bahan yang sering digunakan adalah Polivinilalkohol (PVA). PVA sendiri biasanya dikombinasikan dengan bahan alam seperti Aloe vera untuk meningkatkan sifat yang dihasilkan dari membrane serat nano tersebut. Aloe vera telah digunakan selama lebih dari 5000 tahun sebagai bahan terapi beberapa penyakit seperti radang sendi, jerawat, radang kulit dan luka. Gel Aloe vera memberikan hasil yang memuaskan pada luka insisi dan luka bakar karena berpotensi sebagai agen anti inflamasi. Penggunaan PVA di sini akan memudahkan pengaplikasian Aloe vera untuk aplikasi rekayasa jaringan.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan PVA, membrane serat nano mampu disintesis. Hasil uji morfologi menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) mampu menunjukkan serat nano yang telah dibentuk pada beberapa kelembapan relatif. Hasil tersebut menunjukkan bahwa penambahna Aloe vera mampu memperbesar ukuran serta yang dihasilkan. Namun, ketika kelembapan meningkat, diameter serat nano yang didapatkan menurun. Ukuran serat nano yang lebih kecil diharapkan mampu memberikan efek yang lebih besar dari Aloe vera terhadap lingkungannya ketika diaplikasikan.
Di lain pihak, kelembapan yang tinggi juga tidak baik untuk proses electrospinning karena akan menghasilkan beads dan mempengaruhi sifat mekanik dari membran yang dihasilkan. Hasil uji gugus fungsi menunjukkan bahwa Aloe vera telah berada pada membran serat nano yang dihasilkan yang ditunjukkan oleh adanya gugus fungsi C-O yang berasal dari gugus polifenol dari Aloe vera. Analisis termal dari membran serat nano dilakukan dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC) menunjukkan bahwa ada pergeseran dari suhu transisi gelas (Tg) dan suhu leleh (Tm). Semakin tinggi kelembapan relatif di sekitar proses electrospinning, semakin tinggi suhu transisi gelas pada sampel membran serat nano yang telah dihasilkan.
Sebaliknya, suhu leleh dari membran serat nano akan menurun dengan meningkatnya kelembapan relatif. Hal ini dikarenakan oleh adanya pembentukan entanglement oleh rantai polimer PVA yang digunakan sehingga membentuk bagian yang amorf pada membran. Bagian amorf ini menyebabkan suhu leleh dari membran akan menurun. Uji yang terakhir adalah uji degradasi membrane serat nano pada media Phosphate Buffer Saline (PBS). Hasil tersebut menunjukkan bahwa dengan meningkatnya kelembapan relatif hingga 58 persen, massa yang hilang akan menurun.
Tetapi, ketika kelembapan relatif mencapai 64 persen, massa yang hilang dari membrane serat nano mengalami peningkatan. Hal ini perlu divalidasi lagi dengan menggunakan sampel yang lebih banyak dan juga rentang kelembapan relatif yang lebih luas sehingga sifat degradasi dari membrane serat nano berbahan dasar PVA dan Aloe vera ini mampu diamati dengan lebih baik.
Kesimpulan dari penelitian ini menunjukkan bahwa membrane serat nano yang disintesis dengan menggunakan electrospinning dan berbahan dasar PVA dan Aloe vera telah menunjukkan hasil yang baik untuk nantinya diaplikasikan sebagai rekayasa jaringan kulit. Namun, masih banyak karakterisasi yang harus dilakukan untuk memperkaya informasi mengenai sifat-sifat dari membran serat nano yang dihasilkan, terutama uji in vitro dan in vivo. (*)
Penulis: Alfian Pramudita Putra
Hasil penelitian ini telah dipresentasikan pada 4th International Conference on Functional Materials Science 2018 (ICFMS) in Conjunction with 2nd RIKEN Symposium International Workshop on Organic Molecular System as speaker (Bali, Indonesia, 2018) dan dipublikasikan pada jurnal ilmiah pada tautan berikut:
