PENGARUH APLIKASI BIOMATERIAL BERBASIS FIBRIN DAN FIBRIN-KITOSAN PADA PROLIFERASI SEL PUNCA MESENKIM DAN EKSPRESI GEN DIFERENSIASI OSTEOGENIK Runx2/Cbfa1, Osterix, DAN Osteocalcin

RIZAL, dr. E. Henny Herningtyas, M.Si, Ph.D; dr. Lutfan Lazuardi, Ph.D

2014 | Tesis | S2 Bioteknologi

Sel punca mesenkim merupakan salah satu jenis adult stem cell yang telah banyak diteliti kemampuannya untuk berdiferensiasi ke arah osteogenik. Rekayasa jaringan tulang dapat dilakukan dengan menggunakan sistem perancah dan sel punca mesenkim dalam suatu medium diferensiasi. Penggunaan perancah biologis dapat mempercepat proses diferensiasi osteogenik karena bersifat biodegradable dan biokompatibel. Dalam penelitian ini digunakan perancah berbasis fibrin dan kombinasinya dengan kitosan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengamati pengaruh perancah berbasis fibrin dan fibrin-kitosan dalam menginduksi proliferasi dan diferensiasi osteogenik sel punca mesenkim yang berasal dari tali pusat. Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap yaitu tahap pertama fabrikasi perancah fibrin dan fibrin-kitosan, isolasi sel punca mesenkim dari tali pusat dengan metode explant, fabrikasi nanopartikel kitosan menggunakan metode gelasi ionik, dan uji biokompabilitas kitosan 0,2 % (w/v) dan TPP 0,1% (w/v) terhadap proliferasi sel punca mesenkim. Tahap kedua, aplikasi kedua sistem perancah pada sistem kultur terhadap proliferasi sel punca mesenkim menggunakan metode MTT-assay yang menunjukkan adanya peningkatan jumlah sel punca mesenkim 2,24x104 sel/sumuran pada perancah fibrin dan 2,11x104 sel/sumuran pada perancah fibrin-kitosan selama inkubasi 7 hari dan uji diferensiasi osteogenik sel punca mesenkim melalui pengecatan alizarine dan deteksi ekspresi runx2/cbfa1 pada hari ke 4, osterix pada hari ke 10, dan osteocalcin pada hari ke 23 yang menunjukkan bahwa sel punca mesenkim dapat dideferensiasi menjadi prekursor osteoblast secara in vitro pada perancah berbasis fibrin dan fibrin-kitosan sehingga sistem perancah tersebut dapat dikembangkan menjadi kandidat yang cocok untuk pengobatan kerusakan jaringan tulang.

xx ABSTRACT Mesenchymal stem cells are one of the adult stem cells that so many observed its differentiation ability to osteogenic. Bone tissue engineering could be done using scaffolds system and mesenchymal stem cells in a differentiation medium. The application of biological scaffolds could enhance osteogenic differentiation process because they have biodegradable and biocompatible characters. In this study, we used fibrin and fibrin-chitosan based scaffolds. The aim of this study was to investigate the effect of fibrin and fibrin-chitosan based scaffolds in inducing proliferation and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells from umbilical cord. This study was done in two steps, first step was fabrication of fibrin and fibrin-chitosan scaffolds, mesencymal stem cells isolation from umbilical cord using explant method, fabricatin of chitosan nanoparticles using ionic gelation method and biocompability assay of chitosan 0,2 % (w/v) and TPP 0,1% (w/v) on mesenchymal stem cells proliferation. Second step, application of both scaffolds system on proliferation of mesenchymal stem cells using MTT-assay method which show the increase of mesenchymal stem cell number 2,24 x104 cell/well on fibrin scaffold and 2,11x104 cell/well on fibrin-chitosan scaffold during seven days incubation and mesenchymal stem cells osteogenic differentiation assays by alizarine red S and detection of runx2/cbfa1 expression on 4th days, osterix on 10th days, and osteocalcin on 23rd days which show that mesenchymal stem cells could be differentiated became osteoblast precursor by in vitro on fibrin and fibrin- chitosan based scaffolds so this scaffolds system could be developed became suitable candidate for use in bone regenerative medicine.

Kata Kunci : Sel punca mesenkim, sistem perancah, fibrin, kitosan, diferensiasi osteogenik, runx2/cbfa1, osterix, osteocalcin.