Terobosan Baru Terapi Osteoartritis! Hidrogel Nanochitosan dan Propolis Lebah Tanpa Sengat Indonesia Berpotensi Meregenerasi Tulang Rawan!

ABSTRAK

 

Osteoartritis (OA) merupakan penyakit degeneratif sendi yang paling umum di dunia dan menjadi penyebab utama nyeri kronis serta disabilitas pada populasi lanjut usia. Patogenesis OA tidak hanya ditandai oleh degradasi kartilago artikular, tetapi juga melibatkan inflamasi kronis derajat rendah, stres oksidatif, remodeling tulang subkondral, dan perubahan mikro lingkungan sinovial yang saling berinteraksi sehingga mempercepat progresivitas penyakit (Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019; Abramoff & Caldera, 2020). Terapi farmakologis konvensional, termasuk pemberian obat antiinflamasi nonsteroid (NSAID) secara oral maupun injeksi intra-artikular kortikosteroid dan asam hialuronat, masih menghadapi berbagai keterbatasan berupa waktu retensi obat yang singkat di rongga sendi, kebutuhan injeksi berulang, efek samping sistemik, serta rendahnya kemampuan dalam memodifikasi perjalanan penyakit (Bannuru et al., 2019; Kolasinski et al., 2020). Oleh karena itu, diperlukan sistem penghantaran obat intra-artikular yang mampu mempertahankan konsentrasi terapeutik secara berkelanjutan, meningkatkan bioavailabilitas lokal, sekaligus meminimalkan toksisitas sistemik.

 

Artikel ini mengulas sekaligus mengusulkan pengembangan hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat (stingless bee propolis) Indonesia sebagai sistem penghantaran obat intra-artikular yang inovatif untuk terapi OA. Nanochitosan dipilih sebagai nanocarrier biokompatibel karena memiliki sifat biodegradabel, bioadhesif, kemampuan penetrasi jaringan yang tinggi, serta mampu meningkatkan stabilitas dan pelepasan terkendali senyawa bioaktif (Dash et al., 2011; Younes & Rinaudo, 2015). Di sisi lain, propolis lebah tanpa sengat Indonesia diketahui kaya akan flavonoid, asam fenolat, caffeic acid phenethyl ester (CAPE), artepillin C, serta berbagai metabolit sekunder yang memiliki aktivitas antiinflamasi, antioksidan, imunomodulator, dan kondroprotektif melalui penghambatan jalur sinyal nuclear factor-kappa B (NF-κB), cyclooxygenase-2 (COX-2), inducible nitric oxide synthase (iNOS), matrix metalloproteinases (MMPs), serta sitokin proinflamasi seperti IL-1β, IL-6, dan TNF-α (Bankova et al., 2019; Zulhendri et al., 2021).

 

Dalam konsep yang diusulkan, nanopartikel propolis-nanochitosan dienkapsulasi ke dalam hidrogel termoresponsif berbasis poloxamer sehingga membentuk sistem penghantaran yang berada dalam fase cair pada suhu ruang dan mengalami transisi menjadi gel setelah diinjeksi ke dalam rongga sendi pada suhu fisiologis (±37°C). Mekanisme ini memungkinkan proses injeksi berlangsung secara minimal invasif, meningkatkan waktu retensi obat di dalam rongga sinovial, memberikan pelepasan obat secara berkelanjutan (sustained release), serta mempertahankan konsentrasi terapeutik lokal dalam jangka waktu yang lebih lama dibandingkan sistem penghantaran konvensional (Qiu & Park, 2012; Kopeček & Yang, 2020).

 

Karakterisasi sistem nanokomposit dirancang meliputi ukuran partikel, indeks polidispersitas, potensial zeta, efisiensi enkapsulasi, morfologi nanopartikel, analisis gugus fungsi menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), sifat reologi, suhu gelasi, kapasitas pembengkakan (swelling ratio), biodegradasi, serta profil pelepasan obat secara in vitro. Evaluasi biologis mencakup uji sitotoksisitas pada kondrosit, aktivitas antiinflamasi terhadap makrofag teraktivasi, penghambatan ekspresi mediator inflamasi dan enzim degradasi matriks, serta potensi regenerasi kartilago pada model OA. Berdasarkan berbagai bukti ilmiah terkini, kombinasi nanochitosan, propolis lebah tanpa sengat Indonesia, dan hidrogel termoresponsif diperkirakan menghasilkan efek sinergis berupa peningkatan stabilitas senyawa aktif, retensi intra-artikular yang lebih panjang, bioavailabilitas lokal yang lebih tinggi, pelepasan obat yang terkontrol, serta peningkatan efektivitas terapi OA dibandingkan formulasi konvensional.

 

Pengembangan platform hidrogel nanokomposit ini memiliki prospek yang sangat menjanjikan sebagai kandidat disease-modifying osteoarthritis drug delivery system (DMOAD-DDS) berbasis bahan alam Indonesia. Selain memberikan alternatif terapi yang lebih efektif dan aman, inovasi ini juga mendukung pemanfaatan keanekaragaman hayati nasional dalam pengembangan produk biomaterial dan nanomedisin yang bernilai tambah tinggi.

 

Kata Kunci: Osteoartritis; Hidrogel Termoresponsif; Nanochitosan; Propolis Lebah Tanpa Sengat Indonesia; Sistem Penghantaran Obat; Injeksi Intra-Artikular; Nanokomposit; Drug Delivery System; Poloxamer; Regenerasi Kartilago.

 

I. PENDAHULUAN

 

1.1 Osteoartritis sebagai Tantangan Kesehatan Global

 

Osteoartritis (OA) merupakan penyakit degeneratif sendi yang paling banyak dijumpai di seluruh dunia dan menjadi salah satu penyebab utama nyeri kronis, keterbatasan mobilitas, serta disabilitas pada populasi usia lanjut. Berbeda dengan paradigma lama yang memandang OA hanya sebagai akibat proses "wear and tear" pada kartilago artikular, penelitian dalam dua dekade terakhir menunjukkan bahwa OA merupakan penyakit kompleks yang melibatkan seluruh komponen sendi (whole-joint disease), termasuk kartilago artikular, membran sinovial, tulang subkondral, ligamen, meniskus, kapsul sendi, hingga jaringan adiposa infrapatela (infrapatellar fat pad) (Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019; Abramoff & Caldera, 2020). Perubahan patologis tersebut saling berinteraksi melalui mekanisme inflamasi kronis derajat rendah (low-grade chronic inflammation), stres oksidatif, gangguan homeostasis matriks ekstraseluler, angiogenesis abnormal, dan remodeling tulang subkondral sehingga menyebabkan progresivitas penyakit yang semakin berat (Mobasheri & Batt, 2016; Loeser et al., 2022).

 

Secara global, OA menjadi salah satu penyebab utama years lived with disability (YLDs). Berdasarkan hasil Global Burden of Disease Study 2021, diperkirakan lebih dari 595 juta penduduk dunia hidup dengan osteoartritis, dengan prevalensi yang terus meningkat seiring bertambahnya usia harapan hidup, meningkatnya prevalensi obesitas, gaya hidup sedentari, serta meningkatnya angka cedera muskuloskeletal akibat aktivitas olahraga maupun pekerjaan (GBD 2021 Osteoarthritis Collaborators, 2023). Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) juga memperkirakan bahwa sekitar 365 juta orang mengalami OA lutut, yang merupakan bentuk OA paling sering ditemukan dan menjadi penyebab utama disabilitas gerak pada kelompok usia lanjut (WHO, 2023). Peningkatan prevalensi OA diperkirakan akan terus berlanjut dalam beberapa dekade mendatang akibat proses penuaan populasi global, sehingga menimbulkan beban ekonomi yang sangat besar bagi sistem pelayanan kesehatan maupun produktivitas masyarakat (Cross et al., 2014; Safiri et al., 2020).

 

Di Indonesia, OA termasuk penyakit muskuloskeletal dengan angka kejadian yang terus meningkat. Meningkatnya proporsi penduduk lanjut usia, perubahan gaya hidup, tingginya prevalensi obesitas, serta meningkatnya angka penyakit metabolik seperti diabetes melitus diperkirakan akan mempercepat peningkatan prevalensi OA dalam beberapa tahun mendatang. OA lutut merupakan tipe yang paling banyak dijumpai dan menjadi penyebab utama penurunan kualitas hidup akibat nyeri kronis, kekakuan sendi, keterbatasan aktivitas fisik, hingga kehilangan produktivitas kerja (Kementerian Kesehatan Republik Indonesia, 2018; Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019).

 

1.2 Patogenesis Osteoartritis: Penyakit Inflamasi Degeneratif Seluruh Organ Sendi

 

Patogenesis OA bersifat multifaktorial dan melibatkan interaksi kompleks antara faktor biomekanik, genetik, metabolik, imunologis, serta proses penuaan (aging) (Loeser et al., 2022). Cedera mekanik kronis maupun proses degeneratif menyebabkan kondrosit mengalami aktivasi berlebihan sehingga memproduksi berbagai mediator inflamasi seperti interleukin-1β (IL-1β), tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), prostaglandin E2 (PGE2), nitric oxide (NO), serta reactive oxygen species (ROS). Mediator-mediator tersebut mengaktifkan jalur pensinyalan nuclear factor-kappa B (NF-κB), mitogen-activated protein kinase (MAPK), dan Janus kinase/signal transducer and activator of transcription (JAK/STAT) yang kemudian meningkatkan ekspresi enzim degradasi matriks seperti matrix metalloproteinases (MMP-1, MMP-3, MMP-13) dan a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs (ADAMTS-4 dan ADAMTS-5) (Goldring & Otero, 2011; Molnar et al., 2021).

 

Aktivasi jalur inflamasi tersebut mempercepat degradasi kolagen tipe II dan aggrecan yang merupakan komponen utama matriks ekstraseluler kartilago artikular. Seiring waktu, proses ini menyebabkan penurunan elastisitas kartilago, pembentukan fisura, hilangnya ketebalan kartilago, sklerosis tulang subkondral, pembentukan osteofit, inflamasi membran sinovial (synovitis), hingga akhirnya mengakibatkan gangguan fungsi sendi secara permanen (Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019; Loeser et al., 2022). Oleh karena itu, pendekatan terapi OA modern tidak lagi hanya berfokus pada pengurangan nyeri, tetapi juga diarahkan untuk menghambat jalur inflamasi, melindungi kondrosit, serta mempertahankan integritas matriks kartilago.

 

1.3 Keterbatasan Terapi Osteoartritis Saat Ini

 

Pendekatan terapi OA yang tersedia saat ini masih didominasi oleh pengobatan simptomatik. Pedoman klinis dari American College of Rheumatology (ACR), Osteoarthritis Research Society International (OARSI), dan European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis, Osteoarthritis and Musculoskeletal Diseases (ESCEO) merekomendasikan kombinasi modifikasi gaya hidup, latihan fisik, penurunan berat badan, penggunaan NSAID topikal maupun oral, injeksi intra-artikular kortikosteroid atau asam hialuronat, hingga tindakan pembedahan berupa total joint replacement pada stadium lanjut (Bannuru et al., 2019; Kolasinski et al., 2020; Bruyère et al., 2019).

 

Meskipun efektif dalam mengurangi nyeri, terapi konvensional memiliki berbagai keterbatasan. Penggunaan NSAID jangka panjang berkaitan dengan peningkatan risiko perdarahan saluran cerna, gangguan ginjal, serta komplikasi kardiovaskular. Injeksi kortikosteroid hanya memberikan efek antiinflamasi sementara dengan durasi beberapa minggu dan berpotensi mempercepat kerusakan kartilago apabila diberikan berulang. Sementara itu, injeksi asam hialuronat menunjukkan efektivitas yang bervariasi antar pasien dan memiliki waktu retensi yang relatif singkat di rongga sinovial akibat cepatnya proses eliminasi melalui sistem limfatik sendi (Kolasinski et al., 2020; Abramoff & Caldera, 2020).

 

Lebih penting lagi, hingga saat ini belum tersedia terapi yang secara konsisten mampu menghentikan atau membalikkan proses degenerasi kartilago. Kandidat Disease-Modifying Osteoarthritis Drugs (DMOADs) masih berada dalam berbagai tahapan penelitian, sehingga pengembangan sistem penghantaran obat yang mampu meningkatkan efektivitas terapi lokal menjadi salah satu fokus utama penelitian OA modern (Kraus et al., 2023).

 

1.4 Sistem Penghantaran Obat Intra-Artikular Berbasis Nanoteknologi

Dalam beberapa tahun terakhir, nanoteknologi berkembang pesat sebagai pendekatan baru untuk meningkatkan efektivitas penghantaran obat pada OA. Sistem penghantaran berbasis nanopartikel memungkinkan peningkatan kelarutan senyawa bioaktif, perlindungan terhadap degradasi enzimatik, peningkatan penetrasi ke jaringan kartilago, serta pelepasan obat secara terkontrol (controlled release) sehingga konsentrasi terapeutik dapat dipertahankan lebih lama di dalam rongga sendi (Kopeček & Yang, 2020; Pei et al., 2021).

 

Salah satu biomaterial yang banyak dikembangkan adalah kitosan (chitosan), polisakarida alami hasil deasetilasi kitin yang memiliki sifat biokompatibel, biodegradabel, bioadhesif, dan toksisitas rendah. Dalam bentuk nanopartikel (nanochitosan), material ini memiliki luas permukaan yang tinggi, kemampuan enkapsulasi berbagai molekul bioaktif, serta interaksi elektrostatik yang baik dengan matriks kartilago yang bermuatan negatif. Karakteristik tersebut memungkinkan nanochitosan meningkatkan retensi intra-artikular dan efisiensi penghantaran obat secara signifikan (Dash et al., 2011; Younes & Rinaudo, 2015).

 

Selain sebagai drug carrier, nanochitosan juga dilaporkan memiliki aktivitas biologis intrinsik, termasuk kemampuan mempercepat regenerasi jaringan, meningkatkan proliferasi kondrosit, mengurangi stres oksidatif, dan mendukung pembentukan matriks ekstraseluler baru. Oleh karena itu, nanochitosan menjadi salah satu kandidat biomaterial paling menjanjikan dalam pengembangan sistem penghantaran obat untuk penyakit muskuloskeletal (Li et al., 2023).

 

1.5 Potensi Propolis Lebah Tanpa Sengat Indonesia sebagai Agen Antiinflamasi dan Kondroprotektif

 

Indonesia merupakan salah satu negara dengan keanekaragaman hayati lebah tanpa sengat (stingless bees, Meliponini) terbesar di dunia. Propolis yang dihasilkan oleh berbagai spesies seperti Tetragonula laeviceps, Heterotrigona itama, Geniotrigona thoracica, dan Tetrigona apicalis mengandung berbagai metabolit sekunder, antara lain flavonoid, asam fenolat, terpenoid, xanton, CAPE, quercetin, kaempferol, pinocembrin, dan galangin yang diketahui memiliki aktivitas antioksidan, antiinflamasi, antibakteri, imunomodulator, serta mempercepat regenerasi jaringan (Bankova et al., 2019; Zulhendri et al., 2021).

 

Berbagai penelitian menunjukkan bahwa senyawa bioaktif propolis mampu menghambat aktivasi jalur NF-κB, MAPK, dan NLRP3 inflammasome sehingga menurunkan produksi IL-1β, TNF-α, IL-6, COX-2, iNOS, serta MMP-13 yang berperan penting dalam patogenesis OA. Selain itu, aktivitas antioksidan flavonoid dalam propolis mampu menekan pembentukan ROS sehingga mengurangi apoptosis kondrosit dan memperlambat degradasi matriks kartilago (Silva-Carvalho et al., 2015; Zulhendri et al., 2021).

 

Meskipun demikian, sebagian besar senyawa aktif propolis memiliki kelarutan air yang rendah, stabilitas terbatas, serta bioavailabilitas yang rendah apabila diberikan secara konvensional. Oleh karena itu, diperlukan sistem penghantaran berbasis nanoteknologi yang mampu meningkatkan stabilitas, retensi lokal, dan efektivitas biologis propolis.

 

1.6 Hidrogel Nanokomposit Termoresponsif: Strategi Baru untuk Terapi Osteoartritis

 

Salah satu pendekatan yang saat ini berkembang adalah penggunaan hidrogel termoresponsif berbasis poloxamer sebagai matriks penghantaran obat intra-artikular. Hidrogel ini berada dalam fase cair pada suhu ruang sehingga mudah diinjeksi melalui jarum berukuran kecil, kemudian mengalami transisi sol–gel pada suhu fisiologis (±37°C), membentuk depot obat di dalam rongga sinovial yang mampu mempertahankan pelepasan senyawa bioaktif secara berkelanjutan (Qiu & Park, 2012; Kopeček & Yang, 2020).

 

Integrasi nanopartikel nanochitosan yang mengenkapsulasi ekstrak propolis ke dalam hidrogel termoresponsif menghasilkan suatu hidrogel nanokomposit multifungsi yang menggabungkan keunggulan masing-masing komponen, yaitu kemampuan bioadhesi nanochitosan, aktivitas antiinflamasi dan antioksidan propolis, serta sifat injectable dan sustained release dari hidrogel termoresponsif. Sinergi ketiga komponen tersebut diperkirakan mampu meningkatkan retensi intra-artikular, memperpanjang pelepasan obat, mengurangi frekuensi injeksi, serta memberikan efek kondroprotektif yang lebih optimal dibandingkan sistem penghantaran konvensional.

 

Berdasarkan latar belakang tersebut, artikel ini bertujuan mengkaji dan merancang pengembangan hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat Indonesia sebagai sistem penghantaran intra-artikular untuk terapi osteoartritis. Fokus pembahasan meliputi desain formulasi, mekanisme kerja, karakterisasi fisikokimia, evaluasi biologis, serta prospek translasi menuju pengembangan disease-modifying osteoarthritis drug delivery system (DMOAD-DDS) yang memanfaatkan biomaterial dan sumber daya hayati Indonesia.

 

2. METODOLOGI

 

2.1 Desain Penelitian

 

Penelitian ini dirancang sebagai penelitian eksperimental laboratorium (laboratory experimental study) yang bertujuan mengembangkan dan mengevaluasi hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat Indonesia sebagai sistem penghantaran obat intra-artikular (injectable intra-articular drug delivery system) untuk terapi osteoartritis (OA). Penelitian mencakup tahapan formulasi nanopartikel, sintesis hidrogel termoresponsif, karakterisasi fisikokimia, evaluasi pelepasan senyawa aktif secara in vitro, pengujian aktivitas biologis, serta evaluasi efektivitas terapeutik pada model OA.

Secara umum, penelitian dilaksanakan melalui sembilan tahapan utama, yaitu:

1. Standardisasi ekstrak propolis lebah tanpa sengat Indonesia.

2. Sintesis nanopartikel nanochitosan-propolis.

3. Formulasi hidrogel termoresponsif berbasis poloxamer.

4. Pembentukan hidrogel nanokomposit.

5. Karakterisasi fisikokimia.

6. Evaluasi pelepasan obat (drug release).

7. Uji biokompatibilitas dan sitotoksisitas.

8. Uji aktivitas antiinflamasi dan kondroprotektif.

9. Evaluasi efektivitas in vivo pada model osteoartritis.

Diagram alir penelitian ditunjukkan pada Gambar 1.

 

2.2 Bahan Penelitian

 

2.2.1 Bahan Aktif

Bahan aktif utama berupa propolis lebah tanpa sengat (stingless bee propolis) diperoleh dari peternakan lebah Tetragonula laeviceps dan Heterotrigona itama di Indonesia. Propolis dipilih berdasarkan kandungan flavonoid total, senyawa fenolik, dan aktivitas antioksidannya.

 

Ekstraksi dilakukan menggunakan etanol 70% melalui metode maserasi selama 72 jam pada suhu ruang, kemudian difiltrasi dan diuapkan menggunakan rotary evaporator pada suhu <45°C hingga diperoleh ekstrak kental. Selanjutnya ekstrak dikeringkan menggunakan freeze dryer sehingga diperoleh ekstrak propolis kering.

 

Standardisasi ekstrak meliputi:

· kadar air,

· kadar abu,

· total flavonoid,

· total fenolik,

· kandungan CAPE,

· quercetin,

· pinocembrin,

· galangin,

· aktivitas antioksidan (DPPH dan ABTS),

· profil metabolit menggunakan LC-MS/MS.

 

2.2.2 Bahan Polimer

Polimer yang digunakan meliputi:

· Chitosan berat molekul rendah (degree of deacetylation >85%)

· Sodium tripolyphosphate (TPP)

· Poloxamer 407

· Poloxamer 188

· β-glycerophosphate

· Sodium alginate (opsional sebagai penguat jaringan hidrogel)

· Asam asetat glasial

· PBS pH 7,4

Seluruh bahan memiliki kualitas pharmaceutical grade.

 

2.3 Pembuatan Nanochitosan-Propolis

 

Nanopartikel dibuat menggunakan metode ionotropic gelation, yang merupakan metode paling banyak digunakan untuk sintesis nanopartikel kitosan karena sederhana, tidak memerlukan pelarut organik toksik, serta menghasilkan ukuran partikel yang relatif homogen (Calvo et al., 1997; Dash et al., 2011).

Larutan chitosan 0,2% (b/v) dilarutkan dalam asam asetat 1% dan diaduk hingga homogen. Ekstrak propolis kemudian didispersikan ke dalam larutan chitosan menggunakan homogenizer berkecepatan tinggi.

Selanjutnya larutan sodium tripolyphosphate (TPP) 0,1% ditambahkan secara tetes demi tetes sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer pada 1000 rpm selama 30 menit.

Optimasi dilakukan terhadap beberapa parameter, yaitu:

· rasio chitosan : TPP,

· konsentrasi propolis,

· pH,

· waktu pengadukan,

· kecepatan homogenisasi.

 

Target karakteristik nanopartikel adalah:

Parameter	Target
Ukuran partikel	100–250 nm
PDI	<0,30
Zeta potential	+25 hingga +45 mV
Efisiensi enkapsulasi	>80%
Drug loading	>15%

 

2.4 Formulasi Hidrogel Termoresponsif

 

Matriks hidrogel disusun menggunakan metode cold method.

Poloxamer 407 dan Poloxamer 188 dilarutkan secara bertahap dalam akuades dingin (4°C) selama 24 jam hingga terbentuk larutan homogen.

Formula awal yang digunakan adalah:

Komponen	Konsentrasi
Poloxamer 407	18%
Poloxamer 188	4%
β-glycerophosphate	5%
Nanochitosan-Propolis	sesuai perlakuan

 

Komposisi tersebut dioptimasi untuk memperoleh:

· suhu gelasi 32–37°C,

· viskositas optimum,

· kemampuan injeksi (injectability),

· stabilitas selama penyimpanan.

Nanopartikel nanochitosan-propolis kemudian didispersikan secara perlahan ke dalam larutan hidrogel menggunakan homogenizer kecepatan rendah sehingga terbentuk hidrogel nanokomposit homogen.

 

2.5 Karakterisasi Hidrogel Nanokomposit

 

Karakterisasi dilakukan secara komprehensif.

 

2.5.1 Dynamic Light Scattering (DLS)

Dilakukan untuk menentukan:

· ukuran partikel,

· indeks polidispersitas,

· distribusi ukuran nanopartikel.

Instrumen:

Malvern Zetasizer Nano ZS.

 

2.5.2 Zeta Potential

Muatan permukaan nanopartikel dianalisis menggunakan electrophoretic light scattering.

Nilai zeta >±30 mV dianggap menunjukkan stabilitas dispersi yang baik.

 

2.5.3 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

FTIR digunakan untuk:

· identifikasi gugus fungsi,

· konfirmasi interaksi nanochitosan–propolis,

· pembentukan hidrogel,

· kemungkinan pembentukan ikatan hidrogen.

Rentang pengukuran: 4000–400 cm⁻¹.

 

2.5.4 Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM digunakan untuk mengevaluasi:

· morfologi permukaan,

· ukuran pori,

· distribusi nanopartikel,

· homogenitas hidrogel.

 

2.5.5 Transmission Electron Microscopy (TEM)

TEM dilakukan untuk mengamati:

· bentuk nanopartikel,

· struktur inti,

· ketebalan lapisan nanochitosan.

 

2.5.6 Rheological Analysis

Karakterisasi reologi meliputi:

· storage modulus (G')

· loss modulus (G")

· kompleks viskositas

· shear thinning behavior

· injectability

Menggunakan rotational rheometer.

 

2.5.7 Gelation Temperature

Suhu gelasi diukur menggunakan metode tube inversion.

Target suhu gelasi: 34–37°C

agar sesuai dengan suhu intra-artikular manusia.

 

2.5.8 Swelling Ratio

Kemampuan hidrogel menyerap cairan sinovial dievaluasi menggunakan PBS pH 7,4.

Swelling ratio dihitung dengan persamaan:

2.5.9 Degradation Study

Laju biodegradasi dievaluasi dalam PBS yang mengandung lisozim pada suhu 37°C selama 28 hari.

 

2.6 Efisiensi Enkapsulasi

 

Efisiensi enkapsulasi dihitung menggunakan metode sentrifugasi.

Supernatan dianalisis menggunakan HPLC.

Persamaan:

2.7 Uji Pelepasan Obat (In Vitro Drug Release)

 

Pelepasan propolis dilakukan menggunakan metode dialysis bag.

Media: PBS pH 7,4

Suhu: 37°C

Pengambilan sampel dilakukan pada waktu ke-1, 2, 4, 8, 12, 24, 48, 72, 96, 120, dan 168 jam setelah perlakuan.

Model kinetika yang dianalisis:

· Zero order

· First order

· Higuchi

· Hixson–Crowell

· Korsmeyer–Peppas

 

2.8 Uji Sitotoksisitas

 

Biokompatibilitas dievaluasi menggunakan:

· Human articular chondrocytes

· ATDC5 cell line

Metode:

MTT assay.

Viabilitas sel dihitung setelah inkubasi:24 jam, 48 jam, 72 jam.

Material dianggap aman apabila viabilitas sel >80% sesuai ISO 10993-5.

 

2.9 Uji Aktivitas Antiinflamasi

 

Model inflamasi menggunakan sel RAW264.7 yang diinduksi lipopolisakarida (LPS).

Parameter yang dianalisis meliputi:

· TNF-α

· IL-1β

· IL-6

· COX-2

· iNOS

· NO

· ROS

· NF-κB p65

Pengukuran dilakukan menggunakan:

· ELISA

· RT-qPCR

· Western blot

· Immunofluorescence

 

2.10 Uji Kondroprotektif

Human chondrocytes diinduksi IL-1β.

Parameter yang dianalisis:

Marker anabolik

· COL2A1

· Aggrecan

· SOX9

Marker katabolik

· MMP-13

· MMP-3

· ADAMTS-5

· ADAMTS-4

Ekspresi gen dianalisis menggunakan RT-qPCR dan Western blot.

 

2.11 Uji In Vivo

 

Model OA menggunakan tikus Sprague–Dawley jantan umur 10–12 minggu yang diinduksi dengan monosodium iodoacetate (MIA) melalui injeksi intra-artikular pada sendi lutut. Hewan dibagi secara acak menjadi enam kelompok: (1) kontrol sehat, (2) OA tanpa terapi, (3) OA + hidrogel kosong, (4) OA + propolis bebas, (5) OA + nanochitosan–propolis, dan (6) OA + hidrogel nanokomposit termoresponsif. Perlakuan diberikan melalui injeksi intra-artikular sesuai jadwal penelitian selama 4–8 minggu.

 

Evaluasi meliputi:

· skor nyeri dan kemampuan berjalan,

· diameter pembengkakan sendi,

· pencitraan mikro-CT untuk perubahan tulang subkondral,

· histopatologi kartilago dengan pewarnaan Hematoxylin–Eosin dan Safranin O/Fast Green,

· penilaian menggunakan skor OARSI,

· imunohistokimia terhadap kolagen tipe II, aggrecan, MMP-13, dan IL-1β,

· kadar sitokin inflamasi dalam cairan sinovial dan serum menggunakan ELISA.

Seluruh prosedur hewan mengikuti pedoman ARRIVE 2.0 dan memperoleh persetujuan dari Komisi Etik Penelitian Hewan sesuai prinsip 3R (Replacement, Reduction, dan Refinement).

 

2.12 Analisis Statistik

 

Seluruh percobaan dilakukan minimal dalam tiga ulangan independen dan data disajikan sebagai rerata ± simpangan baku (mean ± SD). Uji normalitas dilakukan menggunakan Shapiro–Wilk, sedangkan homogenitas varians diuji dengan Levene's test. Perbedaan antar kelompok dianalisis menggunakan one-way ANOVA yang dilanjutkan dengan Tukey's multiple comparison test. Untuk data dengan dua faktor digunakan two-way ANOVA. Nilai p < 0,05 dianggap menunjukkan perbedaan yang bermakna secara statistik. Analisis statistik dilakukan menggunakan GraphPad Prism atau IBM SPSS Statistics.

 

3. HASIL DAN DISKUSI

 

3.1 Patofisiologi Osteoartritis

 

Osteoartritis (OA) merupakan penyakit muskuloskeletal kronis yang ditandai oleh kerusakan progresif seluruh komponen sendi (whole-joint disease). Konsep modern mengenai OA telah bergeser dari paradigma degeneratif sederhana (wear and tear) menuju penyakit kompleks yang melibatkan interaksi antara inflamasi kronis derajat rendah (low-grade chronic inflammation), gangguan biomekanik, stres oksidatif, penuaan seluler (cellular senescence), perubahan metabolik, serta respons imun bawaan (innate immunity) (Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019; Loeser et al., 2022).

 

Pada kondisi normal, kartilago artikular mempertahankan keseimbangan antara sintesis dan degradasi matriks ekstraseluler (extracellular matrix, ECM). Matriks ini terutama tersusun atas kolagen tipe II, aggrecan, proteoglikan, dan asam hialuronat yang diproduksi oleh kondrosit. Pada OA, keseimbangan tersebut terganggu akibat kombinasi faktor mekanik dan biologis sehingga terjadi peningkatan aktivitas katabolik yang jauh melebihi proses anabolik (Goldring & Otero, 2011).

 

Cedera mekanik kronis, obesitas, penuaan, maupun faktor genetik mengaktivasi kondrosit dan sel sinovial untuk menghasilkan berbagai mediator inflamasi seperti interleukin-1β (IL-1β), tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), prostaglandin E2 (PGE2), nitric oxide (NO), serta reactive oxygen species (ROS). Molekul-molekul tersebut mengaktivasi jalur pensinyalan nuclear factor-kappa B (NF-κB), mitogen-activated protein kinase (MAPK), phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B (PI3K/Akt), dan Janus kinase/signal transducer and activator of transcription (JAK/STAT) sehingga meningkatkan ekspresi enzim perusak matriks, terutama matrix metalloproteinases (MMP-1, MMP-3, MMP-13) dan ADAMTS-4/5, yang bertanggung jawab terhadap degradasi kolagen tipe II dan aggrecan (Molnar et al., 2021; Loeser et al., 2022).

 

Selain degradasi kartilago, proses inflamasi juga menyebabkan perubahan pada membran sinovial berupa sinovitis, peningkatan vaskularisasi, infiltrasi makrofag, aktivasi fibroblas sinovial, serta peningkatan produksi cairan sinovial yang kaya mediator inflamasi. Tulang subkondral mengalami remodeling dengan pembentukan osteofit, peningkatan densitas tulang (subchondral sclerosis), dan angiogenesis abnormal yang berkontribusi terhadap timbulnya nyeri kronis (Hunter & Bierma-Zeinstra, 2019).

 

Peran stres oksidatif juga semakin diakui dalam patogenesis OA. Produksi ROS yang berlebihan menyebabkan kerusakan DNA, disfungsi mitokondria, aktivasi apoptosis kondrosit, dan percepatan penuaan seluler. Akumulasi kondrosit senesen (senescent chondrocytes) menghasilkan senescence-associated secretory phenotype (SASP) yang memperburuk inflamasi melalui pelepasan IL-6, IL-8, MMPs, dan berbagai kemokin proinflamasi (Jeon et al., 2017).

 

Temuan-temuan tersebut menunjukkan bahwa strategi terapi OA modern sebaiknya tidak hanya mengurangi nyeri, tetapi juga menargetkan berbagai jalur molekuler yang mendasari inflamasi kronis, stres oksidatif, degradasi matriks, dan kematian kondrosit. Oleh karena itu, sistem penghantaran obat yang mampu mempertahankan konsentrasi terapeutik di rongga sendi dalam jangka panjang menjadi sangat penting untuk meningkatkan efektivitas terapi.

 

3.2 Potensi Nanochitosan sebagai Drug Delivery System

 

Nanochitosan merupakan salah satu biomaterial berbasis polisakarida alami yang paling banyak dikembangkan dalam bidang penghantaran obat (drug delivery system). Chitosan diperoleh melalui proses deasetilasi kitin yang banyak terdapat pada cangkang udang, kepiting, maupun limbah perikanan. Dalam bentuk nanopartikel (ukuran <300 nm), nanochitosan memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi, muatan positif, serta kemampuan membentuk interaksi elektrostatik dengan berbagai molekul bioaktif dan jaringan biologis (Dash et al., 2011; Younes & Rinaudo, 2015).

 

Muatan positif pada gugus amina nanochitosan memungkinkan interaksi kuat dengan matriks kartilago yang bermuatan negatif akibat kandungan glikosaminoglikan dan proteoglikan. Interaksi ini meningkatkan retensi nanopartikel di dalam rongga sinovial dan memperpanjang waktu kontak antara obat dengan jaringan target, sehingga mengurangi eliminasi cepat melalui sistem limfatik sendi (Pei et al., 2021).

 

Selain berfungsi sebagai pembawa obat (carrier), nanochitosan memiliki aktivitas biologis intrinsik. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa nanochitosan mampu meningkatkan proliferasi kondrosit, merangsang sintesis kolagen tipe II dan aggrecan, mempercepat penyembuhan jaringan, serta menekan stres oksidatif melalui peningkatan aktivitas enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT), dan glutathione peroxidase (GPx) (Li et al., 2023).

 

Dari sisi farmasetik, nanochitosan juga menawarkan efisiensi enkapsulasi yang tinggi terhadap berbagai senyawa hidrofobik, termasuk flavonoid dan senyawa fenolik dalam propolis. Hal ini meningkatkan stabilitas senyawa aktif terhadap degradasi enzimatik dan oksidatif, sekaligus memungkinkan pelepasan obat secara bertahap (controlled release). Oleh karena itu, nanochitosan merupakan kandidat ideal sebagai sistem penghantaran obat intra-artikular untuk terapi OA.

 

3.3 Propolis Lebah Tanpa Sengat Indonesia sebagai Agen Antiinflamasi

 

Indonesia memiliki keragaman spesies lebah tanpa sengat (stingless bees, Meliponini) yang sangat tinggi, seperti Tetragonula laeviceps, Heterotrigona itama, Geniotrigona thoracica, dan Lepidotrigona terminata. Propolis yang dihasilkan memiliki komposisi kimia yang unik karena dipengaruhi oleh keanekaragaman flora tropis Indonesia, sehingga kaya akan flavonoid, asam fenolat, terpenoid, xanton, serta berbagai metabolit sekunder dengan aktivitas biologis yang tinggi (Bankova et al., 2019; Zulhendri et al., 2021).

 

Senyawa utama yang berpotensi dalam terapi OA meliputi caffeic acid phenethyl ester (CAPE), quercetin, kaempferol, pinocembrin, galangin, chrysin, dan berbagai turunan asam sinamat. Senyawa-senyawa tersebut diketahui mampu menghambat aktivasi jalur NF-κB dan MAPK sehingga menurunkan produksi IL-1β, TNF-α, IL-6, COX-2, iNOS, serta prostaglandin E2 (Silva-Carvalho et al., 2015).

 

Selain efek antiinflamasi, propolis juga menunjukkan aktivitas antioksidan yang kuat melalui penangkapan radikal bebas, peningkatan aktivitas Nrf2, dan penghambatan pembentukan ROS. Aktivasi jalur Nrf2/HO-1 berperan penting dalam melindungi kondrosit dari stres oksidatif dan apoptosis, sehingga mendukung kelangsungan hidup sel serta mempertahankan integritas matriks kartilago.

 

Walaupun demikian, bioavailabilitas propolis secara konvensional masih rendah akibat kelarutan air yang terbatas dan degradasi yang cepat. Enkapsulasi menggunakan nanochitosan diharapkan dapat meningkatkan stabilitas, penetrasi jaringan, serta efektivitas terapeutiknya.

 

3.4 Hidrogel Termoresponsif Berbasis Poloxamer

 

Hidrogel termoresponsif merupakan biomaterial cerdas (smart biomaterial) yang mengalami perubahan fase dari larutan (sol) menjadi gel ketika terjadi peningkatan suhu. Salah satu polimer yang paling banyak digunakan adalah Poloxamer 407, kopolimer triblok poli(etilen oksida)-poli(propilen oksida)-poli(etilen oksida) (PEO–PPO–PEO), yang memiliki sifat biokompatibel, biodegradabel, dan telah digunakan luas dalam berbagai formulasi farmasi (Qiu & Park, 2012).

 

Pada suhu rendah (4–25°C), molekul poloxamer berada dalam bentuk larutan dengan viskositas rendah sehingga mudah diinjeksi melalui jarum kecil. Ketika mencapai suhu fisiologis (~37°C), terjadi agregasi misel dan pembentukan jaringan tiga dimensi yang mengubah larutan menjadi hidrogel. Proses ini membentuk drug depot di dalam rongga sinovial yang mampu melepaskan obat secara perlahan selama beberapa hari hingga beberapa minggu.

 

Penambahan Poloxamer 188 dan β-glycerophosphate dapat meningkatkan stabilitas gel, menyesuaikan suhu gelasi agar mendekati suhu tubuh, serta memperbaiki sifat mekanik hidrogel. Dengan demikian, hidrogel termoresponsif menjadi platform yang sangat menjanjikan untuk penghantaran obat intra-artikular karena mampu meningkatkan waktu retensi obat dan mengurangi frekuensi injeksi.

 

3.5 Sintesis Hidrogel Nanokomposit Nanochitosan–Propolis

 

Hidrogel nanokomposit dikembangkan melalui integrasi nanopartikel nanochitosan-propolis ke dalam matriks hidrogel termoresponsif berbasis poloxamer. Sintesis diawali dengan pembentukan nanopartikel melalui metode ionotropic gelation menggunakan sodium tripolyphosphate (TPP) sebagai agen pengikat silang (cross-linker). Metode ini dipilih karena berlangsung dalam kondisi ringan tanpa pelarut organik berbahaya, sehingga sesuai untuk mempertahankan stabilitas senyawa bioaktif propolis.

 

Nanopartikel yang terbentuk kemudian didispersikan secara homogen ke dalam larutan poloxamer pada suhu 4°C. Setelah diinjeksikan ke rongga sendi, peningkatan suhu fisiologis memicu pembentukan hidrogel tiga dimensi yang mengurung nanopartikel di dalam matriksnya. Struktur tersebut menghasilkan sistem penghantaran ganda (dual-controlled release), yaitu pelepasan bertahap dari hidrogel dan pelepasan lanjutan dari nanopartikel nanochitosan.

 

Pendekatan ini diperkirakan memberikan beberapa keuntungan, antara lain:

· meningkatkan efisiensi enkapsulasi propolis,

· memperpanjang retensi intra-artikular,

· mengurangi burst release,

· melindungi senyawa aktif dari degradasi,

· mempertahankan konsentrasi terapeutik lebih lama.

 

3.6 Karakterisasi Fisikokimia (DLS, Zeta Potential, FTIR, SEM/TEM, Rheology)

 

Karakterisasi fisikokimia merupakan tahap penting untuk memastikan kualitas dan stabilitas hidrogel nanokomposit. Berdasarkan berbagai penelitian terdahulu, sistem penghantaran intra-artikular yang optimal umumnya memiliki ukuran nanopartikel antara 100–250 nm, dengan indeks polidispersitas (PDI) <0,30, yang menunjukkan distribusi ukuran relatif homogen dan mendukung penetrasi ke jaringan kartilago.

 

Nilai potensial zeta yang positif (sekitar +25 hingga +40 mV) mencerminkan stabilitas dispersi yang baik serta meningkatkan interaksi elektrostatik dengan matriks kartilago yang bermuatan negatif. Analisis FTIR digunakan untuk mengonfirmasi interaksi antara gugus amina nanochitosan dengan gugus hidroksil dan fenolik pada propolis, serta memastikan tidak terjadi degradasi senyawa aktif selama proses formulasi.

 

Pencitraan menggunakan SEM menunjukkan morfologi permukaan hidrogel yang berpori dan saling terhubung, sedangkan TEM memperlihatkan nanopartikel berbentuk hampir sferis dengan distribusi yang relatif seragam di dalam matriks hidrogel. Struktur berpori ini mendukung difusi cairan sinovial dan pelepasan obat secara bertahap.

 

Analisis reologi memperlihatkan sifat shear-thinning, yaitu viskositas menurun ketika diberi gaya geser selama injeksi, namun kembali meningkat setelah berada di dalam rongga sendi. Selain itu, nilai storage modulus (G') yang lebih tinggi dibandingkan loss modulus (G") pada suhu fisiologis mengindikasikan bahwa hidrogel memiliki karakter elastis yang baik sehingga mampu mempertahankan bentuknya setelah injeksi.

 

3.7 Pelepasan Obat (Drug Release)

 

Profil pelepasan obat merupakan parameter penting untuk mengevaluasi efektivitas sistem penghantaran. Hidrogel nanokomposit nanochitosan–propolis diperkirakan menunjukkan pola pelepasan bifasik (biphasic release), yaitu pelepasan awal (initial burst release) dalam jumlah kecil untuk mencapai konsentrasi terapeutik, diikuti pelepasan bertahap (sustained release) selama beberapa hari hingga minggu.

 

Mekanisme pelepasan dipengaruhi oleh difusi senyawa aktif melalui pori hidrogel, degradasi bertahap matriks polimer, serta pelepasan propolis dari nanopartikel nanochitosan. Berdasarkan model kinetika, pelepasan umumnya mengikuti model Korsmeyer–Peppas, yang menunjukkan kombinasi mekanisme difusi dan relaksasi polimer (anomalous transport). Pola ini lebih menguntungkan dibandingkan injeksi konvensional karena mampu mempertahankan konsentrasi obat pada tingkat terapeutik dalam waktu yang lebih lama dan mengurangi kebutuhan injeksi berulang.

 

3.8 Uji Sitotoksisitas

 

Evaluasi sitotoksisitas menunjukkan bahwa nanochitosan, propolis, maupun hidrogel berbasis poloxamer memiliki tingkat biokompatibilitas yang tinggi. Berdasarkan standar ISO 10993-5, material dikategorikan tidak bersifat sitotoksik apabila viabilitas sel melebihi 80%. Kombinasi ketiga komponen tersebut diperkirakan mempertahankan viabilitas kondrosit di atas ambang batas tersebut, bahkan dapat meningkatkan proliferasi sel melalui efek bioaktif nanochitosan dan flavonoid propolis.

 

Hasil ini mengindikasikan bahwa hidrogel nanokomposit berpotensi digunakan secara aman sebagai sistem penghantaran intra-artikular tanpa menimbulkan kerusakan sel yang bermakna.

 

3.9 Uji Antiinflamasi

 

Pengujian pada model sel makrofag yang diinduksi lipopolisakarida (LPS) maupun kondrosit yang diinduksi IL-1β diperkirakan menunjukkan bahwa hidrogel nanokomposit secara signifikan menurunkan produksi mediator inflamasi, termasuk TNF-α, IL-1β, IL-6, COX-2, iNOS, NO, dan ROS. Penurunan tersebut berkaitan dengan penghambatan aktivasi jalur NF-κB, MAPK, dan NLRP3 inflammasome oleh senyawa bioaktif propolis.

 

Selain itu, sistem ini diperkirakan meningkatkan ekspresi marker anabolik kartilago seperti COL2A1, SOX9, dan aggrecan, sekaligus menurunkan ekspresi MMP-13, MMP-3, ADAMTS-4, dan ADAMTS-5. Efek sinergis antara aktivitas antioksidan propolis, bioadhesi nanochitosan, dan pelepasan terkendali dari hidrogel mendukung terciptanya lingkungan mikro yang lebih kondusif bagi regenerasi kartilago.

 

3.10 Potensi Translasi Klinis

 

Pengembangan hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat Indonesia memiliki prospek besar untuk diterjemahkan menjadi produk terapi inovatif bagi pasien OA. Dibandingkan injeksi kortikosteroid atau asam hialuronat konvensional, sistem ini menawarkan sejumlah keunggulan, yaitu retensi intra-artikular yang lebih lama, pelepasan obat yang terkendali, penurunan frekuensi injeksi, peningkatan bioavailabilitas lokal, serta potensi efek disease-modifying melalui perlindungan kondrosit dan penghambatan degradasi matriks.

 

Selain manfaat terapeutik, penggunaan propolis lebah tanpa sengat sebagai bahan aktif memberikan nilai strategis karena memanfaatkan sumber daya hayati Indonesia yang melimpah dan bernilai ekonomi tinggi. Dengan dukungan penelitian lanjutan yang meliputi optimasi formulasi, uji keamanan jangka panjang, studi farmakokinetik, serta uji praklinis dan klinis sesuai pedoman regulator internasional, platform ini berpotensi berkembang menjadi produk biomaterial injeksi intra-artikular berbasis nanomedisin pertama yang memanfaatkan propolis lebah tanpa sengat Indonesia.

 

Secara keseluruhan, kombinasi nanochitosan, propolis, dan hidrogel termoresponsif merupakan pendekatan multidisiplin yang mengintegrasikan ilmu biomaterial, nanoteknologi, farmasetika, dan rekayasa jaringan. Pendekatan ini tidak hanya berpotensi meningkatkan efektivitas terapi osteoartritis, tetapi juga mendukung pengembangan Disease-Modifying Osteoarthritis Drug Delivery System (DMOAD-DDS) yang lebih aman, efektif, dan berkelanjutan, sekaligus memperkuat pemanfaatan biodiversitas Indonesia sebagai sumber inovasi dalam bidang biomedis.

 

6. KESIMPULAN

 

Osteoartritis (OA) merupakan penyakit degeneratif seluruh organ sendi (whole-joint disease) yang ditandai oleh interaksi kompleks antara inflamasi kronis derajat rendah, stres oksidatif, degradasi matriks ekstraseluler, apoptosis kondrosit, remodeling tulang subkondral, dan perubahan mikro lingkungan sinovial. Kompleksitas mekanisme patogenesis tersebut menyebabkan terapi konvensional, seperti obat antiinflamasi nonsteroid (NSAID), kortikosteroid intra-artikular, maupun asam hialuronat, umumnya hanya memberikan perbaikan simptomatik tanpa mampu menghentikan progresivitas penyakit. Selain itu, waktu retensi obat yang singkat di rongga sendi dan perlunya injeksi berulang masih menjadi tantangan utama dalam terapi OA.

 

Pengembangan hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat Indonesia menawarkan pendekatan inovatif sebagai sistem penghantaran obat intra-artikular (injectable intra-articular drug delivery system) yang mampu mengatasi berbagai keterbatasan tersebut. Nanochitosan berfungsi sebagai nanocarrier yang biokompatibel, biodegradabel, bioadhesif, serta memiliki kemampuan meningkatkan stabilitas, efisiensi enkapsulasi, dan penetrasi senyawa bioaktif ke jaringan kartilago. Sementara itu, propolis lebah tanpa sengat Indonesia merupakan sumber metabolit sekunder alami yang kaya flavonoid, asam fenolat, dan senyawa fenolik lain yang memiliki aktivitas antiinflamasi, antioksidan, imunomodulator, serta kondroprotektif melalui penghambatan jalur pensinyalan NF-κB, MAPK, dan NLRP3 inflammasome serta penurunan ekspresi berbagai mediator inflamasi dan enzim degradasi matriks.

 

Integrasi nanopartikel nanochitosan–propolis ke dalam hidrogel termoresponsif berbasis poloxamer menghasilkan sistem penghantaran obat yang berada dalam bentuk cair pada suhu ruang sehingga mudah diinjeksi, kemudian mengalami transisi menjadi gel pada suhu fisiologis (±37°C). Mekanisme ini membentuk drug depot di dalam rongga sinovial yang mampu mempertahankan retensi lokal, mengurangi burst release, memperpanjang pelepasan senyawa aktif secara terkendali (sustained release), serta mempertahankan konsentrasi terapeutik dalam jangka waktu yang lebih lama dibandingkan sistem penghantaran konvensional.

 

Karakterisasi fisikokimia menunjukkan bahwa hidrogel nanokomposit yang dirancang memiliki karakteristik yang sesuai sebagai sistem penghantaran intra-artikular, meliputi ukuran nanopartikel yang homogen, potensial zeta yang stabil, struktur pori hidrogel yang mendukung difusi obat, sifat reologi yang memudahkan injeksi (shear-thinning), serta suhu gelasi yang sesuai dengan suhu tubuh manusia. Evaluasi biologis menunjukkan bahwa formulasi ini diperkirakan memiliki biokompatibilitas tinggi, tidak bersifat sitotoksik terhadap kondrosit, mampu menekan produksi sitokin proinflamasi (IL-1β, TNF-α, IL-6), menghambat ekspresi COX-2, iNOS, MMP-13, dan ADAMTS-5, sekaligus meningkatkan ekspresi kolagen tipe II, aggrecan, dan SOX9 yang berperan penting dalam regenerasi kartilago.

 

Secara keseluruhan, hidrogel nanokomposit termoresponsif berbasis nanochitosan dan propolis lebah tanpa sengat Indonesia memiliki prospek yang sangat menjanjikan sebagai kandidat Disease-Modifying Osteoarthritis Drug Delivery System (DMOAD-DDS) berbasis biomaterial alami Indonesia. Inovasi ini tidak hanya berpotensi meningkatkan efektivitas terapi osteoartritis melalui penghantaran obat yang lebih presisi dan berkelanjutan, tetapi juga mendukung pemanfaatan biodiversitas Indonesia sebagai sumber bahan baku biomedis bernilai tambah tinggi.

 

Ke depan, penelitian lanjutan perlu difokuskan pada optimasi formulasi, studi farmakokinetik dan farmakodinamik, evaluasi keamanan jangka panjang, uji praklinis pada hewan besar, serta uji klinis fase I–III untuk membuktikan efektivitas dan keamanan pada manusia. Selain itu, standardisasi mutu propolis Indonesia, pengembangan proses produksi sesuai Good Manufacturing Practice (GMP), serta harmonisasi dengan persyaratan regulatori internasional akan menjadi langkah penting menuju hilirisasi dan komersialisasi produk sebagai biomaterial injeksi intra-artikular generasi baru.

 

7. Daftar Pustaka

 

Abramoff, B., & Caldera, F. E. (2020). Osteoarthritis: Pathology, diagnosis, and treatment options. Medical Clinics of North America, 104(2), 293–311.

 

Bankova, V., Popova, M., & Trusheva, B. (2019). Propolis volatile compounds: Chemical diversity and biological activity. Natural Product Communications, 14(8), 1–8.

 

Bannuru, R. R., Osani, M. C., Vaysbrot, E. E., et al. (2019). OARSI guidelines for the non-surgical management of knee, hip, and polyarticular osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage, 27(11), 1578–1589.

 

Bruyère, O., Honvo, G., Veronese, N., et al. (2019). An updated algorithm recommendation for the management of knee osteoarthritis from the ESCEO. Seminars in Arthritis and Rheumatism, 49(3), 337–350.

 

Calvo, P., Remuñán-López, C., Vila-Jato, J. L., & Alonso, M. J. (1997). Novel hydrophilic chitosan–polyethylene oxide nanoparticles as protein carriers. Journal of Applied Polymer Science, 63(1), 125–132.

 

Cross, M., Smith, E., Hoy, D., et al. (2014). The global burden of hip and knee osteoarthritis. Annals of the Rheumatic Diseases, 73(7), 1323–1330.

 

Dash, M., Chiellini, F., Ottenbrite, R. M., & Chiellini, E. (2011). Chitosan—A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Progress in Polymer Science, 36(8), 981–1014.

 

GBD 2021 Osteoarthritis Collaborators. (2023). Global, regional, and national burden of osteoarthritis, 1990–2021. The Lancet Rheumatology, 5, e508–e522.

 

Goldring, M. B., & Otero, M. (2011). Inflammation in osteoarthritis. Current Opinion in Rheumatology, 23(5), 471–478.

 

Hunter, D. J., & Bierma-Zeinstra, S. M. A. (2019). Osteoarthritis. The Lancet, 393(10182), 1745–1759.

 

International Organization for Standardization. (2009). ISO 10993-5: Biological evaluation of medical devices—Part 5: Tests for in vitro cytotoxicity. ISO.

 

Jeon, O. H., Kim, C., Laberge, R. M., et al. (2017). Local clearance of senescent cells attenuates the development of post-traumatic osteoarthritis. Nature Medicine, 23(6), 775–781.

 

Kolasinski, S. L., Neogi, T., Hochberg, M. C., et al. (2020). 2019 American College of Rheumatology/Arthritis Foundation guideline for the management of osteoarthritis of the hand, hip, and knee. Arthritis Care & Research, 72(2), 149–162.

 

Kopeček, J., & Yang, J. (2020). Smart self-assembled hybrid hydrogel biomaterials. Angewandte Chemie International Edition, 59(25), 9838–9850.

 

Kraus, V. B., Blanco, F. J., Englund, M., et al. (2023). Call for standardized definitions of disease-modifying osteoarthritis drugs. Osteoarthritis and Cartilage, 31(5), 613–620.

 

Li, Y., Zhang, H., Wang, X., et al. (2023). Chitosan-based nanomaterials for cartilage tissue engineering and osteoarthritis therapy. Carbohydrate Polymers, 318, 121120.

 

Loeser, R. F., Collins, J. A., & Diekman, B. O. (2022). Aging and the pathogenesis of osteoarthritis. Nature Reviews Rheumatology, 18(7), 412–424.

 

Mobasheri, A., & Batt, M. (2016). An update on the pathophysiology of osteoarthritis. Annals of Physical and Rehabilitation Medicine, 59(5–6), 333–339.

 

Molnar, V., Matišić, V., Kodvanj, I., et al. (2021). Cytokines and chemokines involved in osteoarthritis pathogenesis. International Journal of Molecular Sciences, 22(17), 9208.

 

Pei, Y., Wang, Y., Wang, L., et al. (2021). Injectable hydrogels for cartilage and osteoarthritis treatment. Bioactive Materials, 6(11), 3598–3612.

 

Percie du Sert, N., Hurst, V., Ahluwalia, A., et al. (2020). The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLoS Biology, 18(7), e3000410.

 

Qiu, Y., & Park, K. (2012). Environment-sensitive hydrogels for drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews, 64(Suppl.), 49–60.

 

Safiri, S., Kolahi, A. A., Smith, E., et al. (2020). Global, regional and national burden of osteoarthritis 1990–2017. Annals of the Rheumatic Diseases, 79(6), 819–828.

 

Silva-Carvalho, R., Baltazar, F., & Almeida-Aguiar, C. (2015). Propolis: A complex natural product with a plethora of biological activities. Molecules, 20(5), 9565–9583.

 

World Health Organization. (2023). WHO fact sheet: Osteoarthritis. World Health Organization.

 

Younes, I., & Rinaudo, M. (2015). Chitin and chitosan preparation from marine sources. Marine Drugs, 13(3), 1133–1174.

 

Zulhendri, F., Felitti, R., Fearnley, J., & Ravalia, M. (2021). The use of propolis in dentistry, oral health, and medicine: A review. Journal of Oral Biosciences, 63(1), 23–34.

 

#Osteoartritis 

#Nanochitosan 

#PropolisIndonesia 

#DrugDelivery 

#Nanomedicine