Makalah ILMU BAHAN : KERATOPROSTHESIS (KPro) DISUSUN OLEH : DISUSUN OLEH : 1. FAUZIYAH FIRDAUSI M. S (081017008) 2. YUGI ARDYANA (081017010) 3. MIRZAQ HUSSEIN ANWAR (018107008) 4. SAYYIDATI ARISTIFANNIY (081017031) 5. ANDIKA RYAN WIRATAMA (018107040) PROGRAM STUDI TEKNOBIOMEDIK FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2011 KATA PENGANTAR Penulis mengucapkan Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT. yang selalu melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan lancar. Penulis menyadari karya tulis ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dosen mata kuliah Ilmu Bahan, ibu Dyah Hikmawati, S.Si, M.S yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan penelitian 2. Keluarga besar Universitas Airlangga, khususnya teman-teman prodi Teknobiomedik angkatan 2010 atas dukungannya 3. Berbagai pihak yang telah membantu proses terselesaikannya karya tulis ini. Kami menyadari bahwa makalah ini tidak luput dari berbagai kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan dan perbaikan makalah ini. Akhirnya makalah ini dapat memberikan sumbangan bagi Indonesia dalam memberikan suatu wacana tentang kateter untuk dunia medis. Surabaya, 31 Desember 2011 Penulis DAFTAR ISI Kata Pengantar ...................................................................................................... 1 Daftar isi....................................................................................................................2 1.1 Latar belakang…………………………………………………………...... 3 1.2 Rumusan masalah………………………………………………………..... 3 1.3 Tujuan........................................................................................................... 3 1.4 Batasan masalah…………………………………………………………… 3 II. 1 Anatomi Kornea........................................................................................... 4 II.2 Fisiologi Kornea........................................................................................... 4 II.3 Penyakit Kornea........................................................................................... 5 II. 4 Transplantasi Kornea................................................................................... 6 II.5 Kornea Buatan..............................................................................................8 II.6 Bahan Yang Diperlukan untuk Pembuatan Kornea Buatan.........................9 II.7 Aplikasi Lain Untuk PMMA……..……………………………………....10 III.1 Kesimpulan……………………………………………………………… 11 III.2 Saran……………………………………………………………………... 11 Daftar pustaka........................................................................................................ 12 BAB I PENDAHULUAN 1.5 Latar belakang Semakin lama semakin banyak penyakit yang bermacam-macam jenisnya dan menyeerang tubuh manusia. Ada beberapa penyakit dan gangguan yang diderita oleh tubuh manusia tidak dapat disembuhkan. Berbagi cara dilakukan untuk menemukan cara penyembuan untuk mengatasi penyakit itu. Kornea adalah salah satu bagian mata yang sangat penting dalam proses pengliatan. Jika terjadi kerusakan atau penyakit yang menyerang kornea maka mata tidak bisa menjalankan funghsinya lagi. Kornea merupakan tempat masuknya cahaya jadi jika terjadi kerusakan pada kornea cahaya tidak bisa masuk ke retina dan diproses selanjutnya Untuk menyembukan kornea ini tidak bisa dilakukan penyembuhan tetapi dilakukan penggantian kornea dengan kornea dari pendonor kepada pasien. Masalah sekarang mincul adalah minimnya pendonor yang mendonorkan kornea pada bang jaringan atau pasien sehingga pasien sangan membutukan pendonor namun kurang tersedia kornea untuk menggantikan kornea pasien yang rusak. Untuk menyiasati kurangnya pendonor kornea untuk pasien yang mengalami gangguan pada kornea. Dari masalah ini dibuat suatu trobosan untuk mengganti kornea dengan kornea buatan berbahan dasar polimer dari PolyMetyl Metacrylate. 1.6 Rumusan masalah 1.7 Bagaimana cara membuat membuat kornea buatan yang tepat untuk mata? Tujuan Agar penderita kelainan kornea dan masalah kornea lainya bisa langsung di atasi dengan cara operasi penggantian kornea tanpa harus menunggu donor kornea. 1.8 Batasan masalah Kami membatasi permasalahan kali ini pada polimer utama yang digunakan dan bagaimana cara pembuatannya. BAB II TINJAUAN PUSTAKA II. 1 Anatomi Kornea Kornea adalah selaput bening mata yang dapat menembus cahaya, dan merupakan jaringan penutup bola mata sebelah depan yang terdiri dari : 1. Epitel, terdiri dari 5 lapis sel epitel tidak bertanduk yang saling tumpang tindih 2. Membrane Bowman, merupakan kolagen yang tersusun tidak teratur seperti strorma. 3. Stroma, terdiri atas lamel yang merupakan susunan kolagen yang sejajar satu dengan yang lainnya. 4. Membrane descement, merupakan membrane aseluler, bersifat sangat elastik 5. Endotel, yang berasal dari mesotelium, berlapis satu, berbentuk heksagonal. Kornea disarafi oleh banyak saraf sensoris terutama berasal dari saraf siliar longus dan saraf nasosiliar, saraf ke V saraf siliar longus berjalan suprakoroid, masuk ke dalam stroma kornea, menembus membrane bowman melepaskan selubung schwannya. Daya regenerasi saraf sesudah dipotong didaerah limbus terjadi dalam waktu 3 bulan. Trauma atau penyakit yang merusak endotel akan mengakibatkan sistem pompa endotel terganggu sehingga dekompensasi endotel dan terjadi edema kornea. Kornea merupakan tempat pembiasan sinar terkuat, dimana 40 dioptri dari 50 dioptri pembiasan sinar masuk kornea dilakukan oleh kornea. II.2 Fisiologi Kornea Kornea berfungsi sebagai membran pelindung dan jendela yang dilalui berkas cahaya menuju retina. Sifat tembus cahayanya disebabkan strukturnya yang uniform, avaskuler dan deturgenes. Deturgenes, atau keadaan dehidrasi relative jaringan kornea dipertahankan oleh pompa bikarbonat aktif pada endotel dan oleh fungsi sawar epitel dan endotel. Endotel lebih penting daripada epitel dalam mekanisme dehidrasi dan cidera kimiawi atau fisik pada endotel jauh lebih berat daripada cedera pada epitel. Kerusakan sel-sel endotel menyebabkan edema kornea dan hilangnya sifat transparan. Sebaliknya cedera pada epitel hanya menyebabkan edema lokal stroma kornea sesaat yang akan menghilang bila sel-sel epitel itu telah beregenerasi. Penguapan air dari film air mata prakornea akan mengkibatkan film air mata akan menjadi hipertonik; proses itu dan penguapan langsung adalah faktor-faktor yang yang menarik air dari stroma kornea superfisialis untuk mempertahankan keadaan dehidrasi . Penetrasi kornea utuh oleh obat bersifat bifasik. Substansi larut lemak dapat melalui epitel utuh, dan substansi larut air dapat melalui stroma yang utuh. Karenanya agar dapat melalui kornea, obat harus larut lemak dan larut air sekaligus II.3 Penyakit Kornea Ulkus Kornea: Adalah infeksi pada kornea bagian luar. Biasanya terjadi karena jamur, virus, protozoa atau karena beberapa jenis bakteri, seperti stafilokokus, pseudomonas atau pneumokokus. Penyebab awal bisa karena mata kelilipan atau tertusuk benda asing. UK terkadang terjadi di seluruh permukaan kornea sampai ke bagian dalam dan belakang kornea. UK yang memburuk dapat menyebabkan komplikasi infeksi di bagian kornea yang lebih dalam, perforasi kornea (terjadi lubang), kelainan letak iris (selaput pelangi) dan kerusakan mata. Gejalanya mata merah, nyeri, gatal, berair, muncul kotoran mata, peka terhadap cahaya (photo phobia) , pada bagian kornea tampak bintik nanah warna kuning keputihan, dan gangguan penglihatan. Infeksi kornea adalah peradangan pada kornea, yaitu bagian jernih di bagian depan bola mata yang memungkinkan cahaya masuk ke dalam mata (temukan lebih jauh tentang bagaimana mata bekerja). Infeksi atau peradangan dapat disebabkan oleh mikro-organisme seperti bakteri, jamur, parasit - akanthamoeba & mikrosporidia, dan virus seperti herpes simpleks. Lensa kontak yang tidak bersih adalah penyebab paling umum infeksi kornea di Singapura. Tingkat kejadian infeksi terhubung dengan penggunaan lensa kontak berkisar antara 1 dalam 10.000 pengguna lensa kontak keras, 4 dalam 10.000 pengguna lensa kontak lunak hingga 22 dalam 10.000 pengguna lensa kontak jangka panjang, per tahun. Berdasarkan studi yang dilakukan di Australia dan India, tingkat terjadinya kebutaan karena infeksi penggunaan lensa kontak diperkirakan sekitar 0,6 dari 10.000 pengguna. Infeksi kornea biasanya terjadi karena paparan terhadap bakteri, virus atau agen mikrobiologi yang menyebabkan mata menjadi merah dan bengkak. Pada kasus parah, ini dapat menyebabkan perubahan bentuk kornea yang kemudian dapat mengarah ke kondisi astigmatisma, kekeruhan kornea karena luka atau kombinasi keduanya. Selain dari infeksi dikarenakan lensa kontak, infeksi kornea dapat juga terjadi karena adanya abnormalitas atau gangguan pada permukaan mata atau kornea atau pada kasus cidera mata. Pseudomonas Akanthamoeba Mikroporidia II. 4 Transplantasi Kornea Ketika penglihatan berkurang akibat gangguan kornea seperti infeksi, cedera kornea dan penyakit degeneratif, transplantasi kornea dapat menjadi satu cara yang efektif untuk mengembalikan penglihatan. Program transplantasi kornea kami dimulai pada tahun 1991 di SNEC dan telah sukses dengan 3.300 transplantasi yang telah dilakukan sampai sekarang. SNEC melakukan 250 – 300 transplantasi kornea setiap tahunnya dengan rata-rata tingkat keberhasilan melebihi 90%, hampir mendekati 100% dengan prosedur terbaru seperti Keratoplasti Endotelial. Bank Mata Singapura (SEB) menyediakan donor kornea yang berkualitas tinggi setiap tahun untuk keperluan transplantasi ini dan SNEC bekerja sama dengan SEB untuk menjamin kualitas dan standar yang tinggi dalam proses pengambilan dan penerimaan donor kornea. Ketika kornea menjadi berkabut, cahaya tidak dapat lewat dan mencapai bagian mata sensitif cahaya yang disebut retina, mengakibatkan penglihatan yang kurang baik atau kebutaan tidk dapat dikembalikan. Transplantasi kornea merupakan prosedur bedah yang melibatkan penggantian kornea berkabut/berparut dengan kornea donor untuk mengembalikan penglihatan. Sebagian besar orang dengan penglihatan buram akibat penyakit ataupun kornea berkabut, dimana saraf dan retina pada belakang mata masih sehat, mungkin mendapatkan manfaat dari transplantasi kornea untuk dapat melihat jelas. Kornea berkabut atau buram dapat terjadi akibat luka karena berbagai sebab (misalnya cedera atau infeksi) atau pembengkakan kornea akibat kerusakan atau penuaan lapisan paling dalam kornea (dikenal sebagai lapisan endotelial kornea). Lapisan ini tidak dapat “tumbuh kembali” atau regenerasi dan hanya dapat digantikan oleh kornea donor melalui transplantasi. Yang lebih jarang ditemui, transplantasi kornea dapat dilakukan berdasarkan keadaan darurat untuk mengobati infeksi kornea akut, atau untuk memperbaiki atau “menambal” penipisan, cacat atau perforasi akut pada kornea atau sklera (sklera merupakan lapisan putih dari mata). Hal ini dapat terjadi akibat cedera terdahulu, inflamasi ataupun infeksi. Tidak seperti bentuk transplantasi organ lainnya, transplantasi kornea dapat dilakukan berulang kali apabila transplantasi sebelumnya gagal. Tetapi, tingkat keberhasilan transplantasi ulangan dapat menjadi lebih rendah dibandingkan yang pertama kali dan seringkali tablet anti penolakan dapat berguna dalam mencegah masalah penolakan pada kasus-kasus ini. Ada beberapa jenis prosedur transplantasi kornea yang dilakukan di SNEC. Teknik transplantasi kornea standar adalah Penetratif Keratoplasti (PK) atau prosedur cangkok kornea dengan ketebalan penuh. PK merupakan bedah mikro di mana 7-8 mm bagian tengah kornea yang rusak atau berkabut diangkat dan digantikan dengan kornea sehat dan jernih (Gambar 1a) dan dijahit dengan benang nilon bedah mikro yang sangat halus. Selain PK, SNEC juga melakukan prosedur transplantasi kornea yang lebih baru dan canggih disebutLamellar Keratoplasti (LK), yang sekarang sudah banyak menggantikan bedah PK, dimana hanya bagian kornea yang rusak yang diangkat dan diganti, dengan mempertahankan jaringan kornea sehat. Bila hanya lapisan depan (anterior) dari kornea yang diganti, prosedur ini disebut Anterior Lamellar Keratoplasti (ALK), dan bila sebagian besar lapisan depan termasuk bagian kornea yang lebih dalam diganti maka prosedur ini disebut Deep Anterior Lamellar Keratoplasti (DALK). Bentuk lain dari ALK adalah Automated Terapeutik Lamellar Keratoplasti (ALTK), dimana kami menggunakan alat bantu khusus yang dikenal sebagai mikrokeratom untuk melakukan prosedur ini. Prosedur-prosedur ini merupakan operasi yang secara teknis lebih sulit untuk mempertahankan lapisan kornea yang paling dalam (posterior) yang dikenal sebagai lapisan Descemet dan lapisan Endotelial. (Gambar 1b). Sekitar 30% dari transplantasi kornea di SNEC dilakukan dengan prosedur ALK atau DALK. Saat ini SNEC merupakan salah satu dari sedikit pusat transplantasi di dunia yang menawarkan teknik Lamellar Keratoplasti terkini untuk pasien transplantasi kornea. Bila hanya lapisan bagian belakang atau posterior dari kornea yang rusak yang diganti, prosedur ini disebut Endothelial Keratoplasti (EK atau DSAK - Descemets Stripping Automated Endothelial Keratoplasty) (Gambar 1c). SNEC merupakan pusat untuk bedah Endothelial Keratoplasti di Asia dan lebih dari 39% dari transplantasi kornea di SNEC merupakan Endothelial Keratoplasti (Gambar 2). Endothelial Keratoplasti mungkin merupakan perkembangan paling penting dalam transplantasi kornea , karena pada dasarnya merupakan teknik transplantasi kornea baru melalui lubang kecil tanpa jahitan . Hanya lapisan tipis kornea terdalam yang digantikan, dan ini dilakukan melalui sayatan kecil (45mm) di sisi kornea, yang berarti sebagian besar kornea pasien tidak diangkat, tidak ada jahitan yang diperlukan dan mata lebih kuat dibanding bedah PK. Tidak adanya jahitan berarti proses pemulihan penglihatan yang lebih cepat dan pasien Endothelial Keratoplasti memperoleh penglihatan yang lebih baik karena kelainan refraksi dan astigmat yang lebih kecil. Ahli bedah SNEC mengembangkan alat yang disebut EndoGlide, yang terbukti memungkinkan bedah Endothelial Keratoplasti lebih aman dan efektif. II.5 Kornea Buatan Boston Keratoprosthesis (KPro) adalah kornea buatan yang paling banyak digunakan atau keratoprosthesis. Ini adalah pilihan pengobatan untuk penyakit kornea tidak setuju untuk standar keratoplasty menembus (PKP) atau transplantasi kornea. Lanjutan kemajuan dalam desain dan perawatan pasca operasi unggul telah menghasilkan hasil yang lebih baik dan peningkatan eksponensial dalam penggunaan perangkat dalam beberapa tahun terakhir [1]. Pada tahun 2010, 1188 prosedur dilakukan dibandingkan dengan kurang dari 50 pada tahun 2002 - sampai saat ini lebih dari 4500 prosedur telah dilakukan di seluruh dunia. Konsep dari sebuah kornea buatan lebih dari 200 tahun [3]. Yang keratoprosthesis pertama dijelaskan pada 1789 selama Revolusi Perancis oleh Guillaume Pellier de Quengsy [4]. Melaporkan manusia pertama KPro operasi dengan implan kristal kuarsa dilakukan oleh Nussbaum pada tahun 1855, meskipun beberapa KPro modern, para ahli mencatat bahwa sementara Nussbaum mungkin melaporkan operasi manusiapertama, pada kenyataannya, kakak Guillaume Pellier de Quengsy, juga dokter mata, mungkin memiliki sebenarnya sudah yang pertama untuk melakukan operasi pada manusia. Dalam beberapa dekade terakhir beberapa sintetik kornea telah dirintis dan dikembangkan, meskipun hanya tiga yang terutama digunakan dalam praktek: Boston Keratoprosthesis (Massachusetts Mata & Telinga Infirmary, Boston, MA), yang AlphaCor (Penambahan Technology Inc, Des Plaines, IL) [ 5] dan osteo-odonto keratoprosthesis juga dikenal sebagai 'OOKP' (awalnya dijelaskan oleh Strampelli, dimodifikasi oleh Falcinelli) [6]. Boston Keratoprosthesis telah berkembang dari konsep asli ke perangkat mapan selama lima puluh tahun terakhir di bawah kepemimpinan seumur hidup Claes Dohlman, MD, PhD. Perangkat ini disetujui oleh FDA untuk pemasaran di tahun 1992. Sebuah program penelitian aktif keratoprosthesis terus di Boston, MA dan pusat-pusat lain di seluruh dunia mengembangkan inovasi dilanjutkan dengan perangkat. II.6 Bahan Yang Diperlukan untuk Pembuatan Kornea Buatan Bahan utama untuk pembuatan Keratoprosthesis adalah PMMA yang diolah sedemikian rupa. Karena PMMA adalah sebuah polimer yang tidak dapat menyerap air maka pada bagian anteriornya yang bersifat optik dari implan tersebut dilapisi dengan sebuah polmer yang bersifat hidrofil agar menjaganya tetap lembab dengan cairan air mata. Selain itu, kornea ini nantinya akan melekat ke sel –sel mata tanpa harus di topang dengan jahitan karena di bagian ujung – ujungnya dilapisi dengan sebuah protein khusus yang kemudian akan terhubung dengan sel – sel alami pada mata. Keberadaan protein ini juga mampu melawan sterilisasi pada suhu tinggi. Teknologi yang di gunakan untuk pembuatan kornea buatan ini berbasis nanoteknologi. II.7 Aplikasi Lain Untuk PMMA PMMA memiliki gelar baik kompatibilitas dengan manusia jaringan , dan dapat digunakan untuk penggantian lensa intraokular pada mata bila lensa asli telah dihapus dalam pengobatan katarak .Kompatibilitas ini ditemukan dalam pilot RAF Perang Dunia II, yang matanya telah penuh dengan serpihan PMMA yang datang dari jendela sisi mereka Supermarine Spitfire pejuang - plastik hampir tidak disebabkan setiap penolakan, dibandingkan dengan serpihan kaca datang dari pesawat seperti Hawker Hurricane. Secara historis, keras lensa kontak sering terbuat dari bahan ini. Lensa kontak lunak sering dibuat dari polimer yang terkait, dimana monomer akrilat yang mengandung satu atau lebih gugus hidroksil membuat mereka hidrofilik . Dalam bedah ortopedi , PMMA semen tulang digunakan untuk implan membubuhkan dan merombak tulang hilang. Hal ini disediakan sebagai bedak cair dengan metil metakrilat (MMA). Ketika dicampur menghasilkan adonan ini-seperti semen yang secara bertahap mengeras. Ahli bedah dapat menilai menyembuhkan dari semen tulang PMMA dengan menekan ibu jari mereka di atasnya. Meskipun PMMA secara biologis kompatibel, MMA dianggap menjadi iritasi dan kemungkinan karsinogen . PMMA juga telah dikaitkan dengan cardiopulmonary peristiwa di ruang operasi karena hipotensi . semen tulang bertindak seperti nat dan tidak begitu banyak seperti lem di artroplasti . Meskipun lengket, tidak ikatan baik tulang atau implan, itu terutama mengisi ruang antara prostesis dan gerakan tulang mencegah. Kerugian besar ini semen tulang adalah bahwa hal itu untuk memanaskan suhu cukup tinggi sementara pengaturan, berpotensi 82,5 deg C dan karena ini, nekrosis termal jaringan tetangga berpotensi dapat hasil. Suatu keseimbangan yang baik dari pemrakarsa dan monomer diperlukan untuk mengurangi tingkat polimerisasi, dan dengan demikian panas yang dihasilkan. Sebuah pertimbangan utama ketika menggunakan PMMA semen adalah efek dari stres perisai . Sejak PMMA memiliki modulus Young lebih besar daripada tulang alami, tekanan dimuat ke semen dan tulang sehingga tidak lagi menerima sinyal mekanik untuk melanjutkanremodeling tulang dan resorpsi akan terjadi. Gigi palsu sering dibuat dari PMMA, dan dapat disesuaikan dengan warna gigi pasien & jaringan gusi. PMMA juga digunakan dalam produksi protesa mata. Dalam bedah kosmetik , kecil PMMA mikrosfer tersuspensi dalam beberapa cairan biologis disuntikkan di bawah kulit untuk mengurangi kerutan atau bekas luka permanen. Sebagian besar putih Gigi mengisi bahan (yaitu komposit) telah PMMA sebagai komponen utama organik mereka. Bioteknologi Emerging dan penelitian Biomedis menggunakan PMMA untuk menciptakan mikofluida lab-on-a-chip perangkat, yang membutuhkan 100 micrometre-lebar geometri untuk routing cairan. Ini geometri kecil setuju untuk menggunakan PMMA dalam biochip proses fabrikasi dan menawarkan moderat biokompatibilitas . Bioproses kromatografi kolom menggunakan cor tabung akrilik sebagai alternatif untuk kaca dan stainless steel. Ini dinilai tekanan dan memenuhi persyaratan ketat dari bahan untuk biokompatibilitas , toksisitas dan extractables. BAB III KESIMPULAN III.1 Kesimpulan 1. Untuk melakukan transplantasi kornea tidak harus menunggu adanya donor lagi karena sekarang sudah bisa dibuat kornea buatan yang di yakini dapat bersahabat dengan keadaan tubuh sehingga tidak akan membahyakan tubuh. Bahan uatama dari kornea buatan ini adalah PMMA yang dimodifikasi sedemikian ruma dengan beberapa penambahan bahan lain untuk menutupi kekurangan yang ada pada PMMA itu sendiri sehingga bisa menjadi sebuah kornea buatan yang siap pakai dengan resiko kegagalan yang sangat minim. DAFTAR PUSTAKA http://majiidsumardi.blogspot.com/2011/04/anatomi-dan-fisiologi-kornea.html http://balistta.blogspot.com/2011/07/macam-macam-penyakit-pada-mata.html http://www.rsc.org/chemistryworld/ http://id.shvoong.com/medicine-and-health/investigative-medicine/2232538-transplantasikornea-dan-perawatannya/ http://www.snec.com.sg/about/international/menuutama/pelayananklinis/subspecialties/Corne al-and-External-Eye-Disease/corneal-surgery-clinicalservices/Pages/CornealInfections.aspx http://www.snec.com.sg/about/international/menuutama/pelayananklinis/subspecialties/Corne al-and-External-Eye-Disease/corneal-surgery-clinicalservices/Pages/Cornea_Transplantation.aspx#result Ashby, Michael F. (2005) Bahan Seleksi. di Mechanical Design (3rd ed.). Elsevier. ISBN 07506-6168-2 . Smith, William F.;. Hashemi, Javad (2006) Yayasan Ilmu Bahan dan Rekayasa (4th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-295358-6