Penyediaan Pembalut Luka Bakar Berbasis Selulosa Bakteri dengan Variasi Impregnasi Andaliman (Zanthoxylum Acanthopodium), Kitosan dan Kolagen

Abstract

Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer commonly used for wound dressing due to its high biocompatible properties either in-vitro or in-vivo. The three-dimensional fiber structure of BC becomes an advantage because it provides a template for the impregnation of materials in order to improve BC’s properties as a wound dressing, since BC has not displayed any bioactivity properties. Micro-colloidal Zanthoxylum acanthopodium (MZA), chitosan and collagen are known as biopolymers which have met some properties that are required as wound dressing. Z. acanthopodium is known to have anti-inflammatory, antioxidant and antimicrobial activities that can support BC to accelerate the wound healing process, chitosan has red blood cells binding and anti-bacterial properties, while collagen can support cell and tissue growth for skin wound. In this study, MZA fruit was loaded into BC fibers via an in-situ method. The BC-based wound dressing was prepared by impregnating BC fibers in the chitosan and/or collagen solution for 24 hours. The FTIR, XRD and SEM analysis results showed that the loading process of MZA and the composite fabrication were successfully carried out. The TGA test also showed that the presence of MZA in BC fibers decreased Tmax composite from BC, from 357.8 to 334.5 °C for BC-MZA3. Other aspects, i.e., water content, porosity, hemocompatibility and histology studies, also showed that the composite could potentially be used as a wound dressing. FTIR was used to confirm the intermolecular interaction of amine and hydroxyl group of chitosan and/or collagen in BC-based wound dressing. Furthermore, the XRD diffractogram of the wound dressing show broader peaks at 14.2°, 16.6°, and 22.4° due to the present of chitosan and collagen molecules in BC fibers. These results were then supported by SEM images which confirmed that chitosan and collagen were well penetrated into BC fibers. TGA curves revealed that BC/chitosan/collagen has better thermal properties based on the Tmax compare to BC/collagen/chitosan. Feasibility of the wound dressing wound dressing to be applied as wound dressing was also supported by the other tests, i.e. water content, porosity, and hemocompatibility which indicates that the wound dressing is classified as nonhemolytic materials. However, BC/collagen/chitosan was considered as more potential wound dressing to be applied as wound dressing compare to BC/chitosan/collagen since it has larger pore and showed better antibacterial properties (bigger zones of inhibition) against s. aureus and e. coli via disk diffusion test .

Selulosa bakteri (SB) adalah biopolimer yang biasa digunakan untuk pembalut luka karena sifat biokompatibilitasnya yang tinggi baik secara in-vitro maupun in-vivo. Keunggulan struktur serat tiga dimensi SB ialah kemampuannya menyediakan template untuk bahan impregnasi sehingga memperbaiki sifat SB sebagai pembalut luka yang bersifat bioaktif. Mikro-koloid Zanthoxylum acanthopodium (MZA), kitosan dan kolagen dikenal sebagai material yang telah memenuhi beberapa sifat yang diperlukan untuk mengoptimalkan SB sebagai pembalut luka. Z. acanthopodium diketahui memiliki aktivitas antiinflamasi, antioksidan dan antimikroba yang dapat mendukung SB untuk mempercepat proses penyembuhan luka. Kitosan memiliki sifat mengikat sel darah merah dan antibakteri, sedangkan kolagen dapat mendukung pertumbuhan sel dan jaringan luka pada kulit. Penelitian ini difokuskan untuk menginvestigasi pembuatan pembalut luka berbasis SB dengan variasi impregnasi MZA, kitosan dan kolagen. Pada penelitian ini MZA dimasukkan ke dalam serat SB melalui metode in-situ. Hasil analisis FTIR, XRD dan SEM menunjukkan bahwa proses impregnasi MZA dan fabrikasi komposit berhasil dilakukan. Uji TGA juga menunjukkan bahwa keberadaan MZA dalam serat SB menurunkan Tmax komposit dibandingkan dengan SB, dari 357,8 menjadi 334,5 °C untuk SB-MZA3. Aspek lain seperti kadar air, porositas, hemokompatibilitas dan studi histologis juga menunjukkan bahwa komposit tersebut berpotensi untuk digunakan sebagai pembalut luka. Pembalut luka berbasis SB dibuat dengan mengimpregnasi serat SB dalam larutan kitosan dan/atau kolagen selama 24 jam. FTIR digunakan untuk mengkonfirmasi interaksi antarmolekul kelompok amina dan hidroksil kitosan dan/atau kolagen dalam pembalut luka berbasis SB. Selanjutnya, difraktogram XRD pembalut luka menunjukkan puncak yang lebih luas pada 14,2°, 16,6°, dan 22,4° karena adanya kitosan dan molekul kolagen dalam serat SB. Hasil ini kemudian didukung oleh citra SEM yang memastikan bahwa kitosan dan kolagen dapat menembus serat SB dengan baik. Kurva TGA menunjukkan bahwa SB/kitosan/kolagen memiliki sifat termal yang lebih baik berdasarkan Tmax dibandingkan dengan SB/kolagen/kitosan. Kelayakan komposit untuk diaplikasikan sebagai pembalut luka juga didukung oleh pengujian lainnya yaitu kadar air, porositas, sifat antibakteri dan hemokompatibilitas yang menunjukkan bahwa pembalut luka tergolong bahan nonhemolitik. Namun, SB/kolagen/kitosan dianggap sebagai pembalut luka yang lebih potensial untuk diaplikasikan sebagai pembalut luka dibandingkan dengan SB/kitosan/kolagen karena memiliki pori yang lebih besar dan aktivitas antibakteri yang lebih tinggi.