Jurnal Semadela (2).docx

Semadela Solichin Putri I Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI)

Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI) Semadela Solichin Putri1 1Fakultas Kedokteran, Universitas Lampung Abstrak Healthcare-associated Infections (HCAI) terus menyebabkan peningkatan morbiditas dan mortalitas yang signifikan. Diperkirakan sekitar 80% dari infeksi penyakit ditularkan melalui sentuhan. Sebuah studi menyebutkan mengurangi kontaminasi permukaan yang sering disentuh dan transfer mikroba melalui tangan dapat mengurangi resiko HCAI.. Mengganti permukaan yang sering disentuh dengan paduan tembaga yang diyakini memiliki sifat antimikrobial menjadi langkah pengendalian infeksi yang penting selain mencuci tangan, screening dan mengisolasi pasien, dan meningkatkan pembersihan lingkungan rumah sakit. Penelitian ilmiah telah mengkonfirmasi bahwa tembaga dapat menekan patogen serius yang berbahaya bagi kesehatan, seperti Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Clostridium difficile, Escherichia coli, dan Legionella pneumophia. Kata kunci: Antimikroba, Healthcare-associated infection (HCAI), Tembaga

Antimicrobial Properties of Copper and its Alloys to Help Controlling Healthcare-associated Infection (HCAI) Abstract Healthcare-associated infections (HAIs) continue to cause a significant increase of morbidity and mortality. It is estimated that about 80% of the infectious diseases are transmitted by touch contact. A study said reducing surface contamination that is often touched and transfer of microorganism by hand can reduce the risk of HCAI. Replacing frequently touched surface with copper alloys such as brasses and bronzes, copper-nickel and beryllium copper, and others which are believed to be naturally anti-microbial could be an important infection control measure and compliment other measures such as hand washing, patient screening and isolation, and improved cleaning. Scientific research has confirmed that copper may suppress the serious pathogens which are the imminent danger to health or even lives of people. These are, first of all, the methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Clostridium difficile, Escherichia coli, and also legionella pneumophia. Keywords: Antimicrobial, Copper, Healthcare-associated infection (HCAI) Korespondensi: Semadela Solichin Putri, Alamat Jl. Renang no. 23 Perum. Arcamanik Endah Bandung, Telepon 081222270597, E-mail [email protected]

Pendahuluan Healthcare-associated Infections (HCAI) terus menyebabkan peningkatan morbiditas dan mortalitas yang signifikan. Selain itu, HCAI dapat mengakibatkan pemanjangan masa perawatan pasien di rumah sakit serta menambah beban biaya kesehatan negara2. Infeksi dapat muncul melalui tiga hal penting yaitu, tempat-tempat yang menjadi tempat tinggal berbagai mikroba infeksius, individu yang rentan, dan cara transmisi mikroba infeksius memasuki tubuh individu yang rentan6. Diperkirakan sekitar 80% dari infeksi penyakit ditularkan melalui sentuhan. Sebuah studi menyebutkan mengurangi kontaminasi permukaan yang sering disentuh dan transfer mikroba melalui tangan dapat mengurangi resiko HCAI1. Meskipun bukti langsung yang dapat membuktikan bahwa kontaminan

lingkungan bertanggung jawab atas HCAI masih kurang, tetapi terdapat peningkatan bukti yang menunjukkan bahwa lingkungan dapat bertindak sebagai reservoir untuk setidaknya beberapa patogen penyebab HCAI. Hal ini menjadi perhatian karena menyentuh permukaan yang terkontaminasi dapat menyebabkan akuisisi pada tangan dan selanjutnya dapat ditransmisikan ke benda mati lainnya atau ke pasien3. Peralatan yang biasa digunakan di rumah sakit (furniture dan peralatan medis) yang terbuat dari aluminium dan stainless steel tampak memberi kesan bersih, namun sebenarnya dapat menjadi sumber bakteri dan virus patogen yang mematikan4. Permukaan lingkungan rumah sakit yang telah terkontaminasi merupakan jaringan potensial yang penting dalam hal jalur transmisi patogen dari individu ke individu2.

Majority | Volume 8 | Nomor 1 | Januari 2019 | 1

Semadela Solichin Putri I Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI)

Mikroba yang menyebabkan infeksi dapat bertahan hidup di permukaan lingkungan rumah sakit, seperti gagang pintu, troli, tempat tidur, meja, lemari tempat tidur, pegangan tangan, tangga selama beberapa hari bahkan berbulan-bulan, di mana hal tersebut memungkinkan petugas medis, pasien, dan juga pengunjung untuk menyentuhnya4. Mengganti permukaan yang sering disentuh dengan paduan tembaga, seperti kuningan dan perunggu, tembaga-nikel dan tembaga berilium, dan lainnya yang diyakini memiliki sifat antimikrobial menjadi langkah pengendalian infeksi yang penting selain mencuci tangan, screening dan mengisolasi pasien, dan meningkatkan pembersihan lingkungan rumah sakit7. Penelitian ilmiah telah mengkonfirmasi bahwa tembaga dapat menekan patogen serius yang berbahaya bagi kesehatan seperti, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Clostridium difficile, Escherichia coli, dan Legionella pneumophia4. Selain itu, uji laboratorium telah menunjukkan bahwa ketika dibersihkan secara teratur, permukaan tembaga yang bersifat antimikrobial secara terus-menerus akan mengurangi kontaminasi dari bakteri seperti, Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes, Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa serta mengurangi dapat daya tahan hidup bakteri terhadap oksigen5,13. Hal tersebut dikarenakan adanya proses potensial elektromia antara ion Cu2+ dan protein pada bakteri yang akan menekan aktivitas bakteri tersebut sehingga tembaga disebutkan memiliki sifat antibakterial4. Isi

potensial berbagai mikroba patogen yang nantinya dapat ditransmisikan kepada pasien rentan baik secara langsung maupun melalui tangan para petugas medis, pasien lainnya, dan pengunjung8. Mikroba yang menyebabkan infeksi dapat bertahan hidup di permukaan lingkungan rumah sakit, seperti gagang pintu, troli, tempat tidur, meja, lemari tempat tidur, pegangan tangan, tangga selama beberapa hari bahkan berbulan-bulan4. Penerapan material antimikrobial pada permukaan yang sering disentuh dapat mengurangi kontaminasi mikroba sehingga kontaminasi silang juga nantinya dapat berkurang3. Hubungan sebab dan akibat antara bakteri dan perkembangan penyakit ditemukan pada abad XVIII. Namun, potensi antibakterial tembaga disadari oleh para ilmuwan setelahnya. Dahulu tembaga dan senyawanya direkomendasikan sebagai obat epilepsi, pengobatan luka bakar, penyakit kulit (gatal), dan skin tags. Saat ini, tembaga digunakan sebagai bahan untuk produksi bakterisida4. Karakteristik antimikrobial tembaga telah dimanfaatkan selama berabad-abad. Pengujian laboratorium independen baru-baru ini mengarahkan U.S. Environmental Protection Agency (EPA) untuk mendaftarkan paduan tembaga karena terbukti dalam waktu dua jam dapat membunuh 99,9% bakteri yang dikenal dapat menjadi patogen bagi tubuh, yaitu: 4,5,9 1. Vancomycin-resistant Enterococci (VRE) 2. Enterobacter aerogenes 3. Escherichia coli 4. Pseudomonas aeruginosa 5. Staphylococcus aureus 6. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) 7. Clostridium difficile 8. Legionella pneumophia

Pencegahan Healthcare-associated Infection (HCAI) telah disadari sebagai sebuah elemen penting dalam pemberian pelayanan kesehatan yang aman. Strategi pencegahan yang dimiliki terdiri dari berbagai macam pendekatan yang berbeda mulai dari pengembangan dan pengauditan berbagai kebijakan kontrol infeksi sampai upaya peningkatkan praktik kebersihan. Kebersihan lingkungan merupakan kunci dalam pencegahan HCAI di rumah sakit sebab lingkungan merupakan reservoir dan sumber

Tidak ada permukaan logam padat lainnya yang diregistrasi oleh EPA karena tidak seperti tembaga yang diklaim memiliki manfaat bagi kesehatan. Oleh karena itu, barang-barang yang sering bersentuhan dengan manusia di rumah sakit, seperti gagang pintu, troli, tempat tidur, meja, lemari samping tempat tidur, pegangan tangan, tangga, dan lainnya dapat dibuat dengan memanfaatkan sifat antibakterial tembaga dan paduannya9. Terdapat beberapa macam jenis material Majority | Volume 8 | Nomor 1 | Januari 2019 | 2

Semadela Solichin Putri I Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI)

logam yang biasa digunakan untuk membuat alat serta benda di lingkungan rumah sakit yang dibedakan berdasarkan kandungan tembaga yang dimilikinya, yaitu sebagai berikut:7,9,10,12 1. Tembaga Biasanya memiliki kandungan tembaga murni atau 99,95% terbuat dari tembaga. Tembaga dalam keadaan murni ataupun sedikit tidak murni, memberikan konduktivitas listrik dan termal yang tinggi serta ketahanan korosi yang sangat baik. Berdasarkan penelitian diketahui permukaan benda yang memiliki kandungan tembaga 99,95% dalam suhu 20oC berhasil mengurangi jumlah bakteri sampai ke angka nol dalam waktu 60 menit. 2. Kuningan Material logam ini terdiri dari 85% tembaga dan 15% zinc. Kuningan dikenal karena kemudahan fabrikasi dan efek resisten terhadap korosi. Dalam sebuah penelitian pengurangan efek antibakterial pada kuningan dalam suhu 20oC sampai ke angka nol dalam waktu 120 menit. 3. Tembaga Nikel Paduan Tembaga Nikel mengandung antara 2% hingga 30% nikel kemudian sisanya tembaga, sifatnya sangat tahan korosi dan stabil secara termal. Penelitian yang sama menunjukkan bahwa efek antibakterial tembaga nikel sangat lambat dan mencapai angka 0 jumlah bakteri setelah waktu 120 menit 4. Tembaga Timah Material ini terdiri dari 95% tembaga, 5% timah, dan 0,2% fosfor. Tembaga timah memberikan peningkatan ketahanan korosi, sensitivitas yang lebih rendah untuk desinsifikasi dan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kuningan pada biasanya. Jumlah bakteri yang terdapat pada permukaan yang terbuat dari bahan ini mengalami pengurangan dengan agak sedikit lambat dan sampai pada angka nol dalam waktu 105 menit. 5. Stainless steel Terdiri dari besi 74%, kromium 18% dan nikel 8% dan banyak digunakan dalam aplikasi pengolahan makanan dan perawatan kesehatan. Material yang

terbuat dari stainless steel diketahui tidak menurunkan angka mikroba saat 90 menit awal dan mulai mengalami sedikit penurunan setelah 90 menit berikutnya, penurunan jumlah bakteri pada stainless steel terus berlanjut sampai berhari-hari berikutnya walaupun tidak terlalu signifikan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Fatoba, et al. tahun 2014 terhadap beberapa material didapatkan bahwa plastik, keramik, dan stainless steel tidak menunjukkan pengaruh pada jumlah bakteri pada suhu kamar dan suhu dingin karena jumlah bakteri hampir konstan sepanjang waktu uji7.

Gambar 1. Uji jenis material terhadap pertumbuhan bakteri E. coli7

Berdasarkan gambar 1. tampak grafik jumlah koloni bakteri berbanding waktu yang menurun secara signifikan pada material jenis tembaga dan paduan tembaga yaitu, kuningan7. Hal tersebut sama dengan pernyataan Michels, et al. bahwa kemampuan antibakterial stainless steel jika dibandingkan dengan paduan tembaga hanya memiliki sedikit atau tidak ada efek penghambatan terhadap mikroba yang dapat menjadi patogen padahal stainless steel merupakan bahan material yang paling umum ditemukan pada lingkungan rumah sakit10. Kemampuan antibakterial dari tiap paduan tembaga berbeda bergantung pada besarnya tembaga yang terkandung pada material benda tersebut. Jika ditinjau dari beberapa penelitian yang meneliti efek antimikrobial tembaga dengan waktu hambat pertumbuhan mikroba patogen, seperti Eschericia coli, Methicillin-resistan Staphylococcus aureus, dan Pseudomonas aeruginosa, menunjukkan bahwa semakin besar persentase kandungan tembaga yang Majority | Volume 8 | Nomor 1 | Januari 2019 | 3

Semadela Solichin Putri I Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI)

dimiliki oleh suatu bahan material maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan untuk membunuh mikroba yang menempel pada benda tersebut4,7,10. Sifat antimikrobial yang dimiliki tembaga dikarenakan adanya mekanisme potensial elektrokimia dari ion tembaga yang mengganggu beberapa aktivitas metabolisme mikroba, integritas DNA sel, membran sitoplasma, dan dinding sel mikroba8. Terdapat beberapa alasan yang dapat menjelaskan sifat antimikrobial dari tembaga, yaitu:4 1. Adanya perubahan protein pada sel mikroba sehingga fungsinya tidak dapat berjalan dengan normal. 2. Logam seperti tembaga mengganggu struktur enzim sel. 3. Ion Cu2+ dapat membentuk protein chelate melalui karboksilat dan gugus amino protein yang nantinya akan menonaktifkan protein sel. 4. Kation divalen, seperti Cu2+, dapat menyaring struktur protein yang menyebabkan ikatan hidrogen di dalam DNA pecah sehingga membuka rantai double helix DNA. 5. Helix asam nukleat yang distabilkan oleh chelation dengan ion Cu2+, replikasi atau transkripsi diubah, maka mikroorganisme menjadi tidak aktif. 6. Tembaga dapat berinteraksi dengan lipid yang menyebabkan peroksidasi dan membuka celah di membran sel. 7. Logam transisi (termasuk tembaga) memfasilitasi aktivitas berbahaya pada mekanisme radikal superoksida.

Gambar 2. Skema penjelasan mekanisme penghancuran bakteri: (A) Tembaga yang larut di permukaan akan menimbulkan kerusakan menembus bakteri, (B) Kerusakan membran sel, karena tekanan yang disebabkan oleh ion tembaga dan fenomena lainnya yang menyebabkan hilangnya potensial membran dan konten sitoplasma , (C) Ion tembaga memicu pembentukan oksigen reaktif yang menyebabkan

kerusakan sel lebih lanjut, (D) Degradasi genom dan DNA plasmid.

Hasil uji berbagai penelitian jelas menunjukkan permukaan benda yang mengandung tembaga memberikan potensi yang signifikan dalam hal mengurangi jumlah mikroorganisme dalam lingkungan pelayanan kesehatan. Namun, penggunaan benda dengan permukaan antimikroba tidak boleh bertindak sebagai pengganti dari praktik pembersihan di tempat-tempat perawatan klinis tetapi hanya sebagai salah satu tindakan yang dapat membantu memerangi HCAI8. Simpulan Paduan tembaga yang memiliki sifat antimikroba dapat digunakan untuk permukaan benda di lingkungan pelayanan kesehatan yang sering bersentuhan dengan tangan manusia atau yang berkontak dengan makanan serta dapat pula berkontribusi dalam mengurangi transmisi mikroba patogen yang berpotensi menular. Ringkasan Tembaga dan paduannya merupakan logam material yang telah diklaim sejak dahulu memiliki manfaat bagi kesehatan karena memiliki sifat antimikrobial. Sifat antimikrobial yang ada pada paduan tembaga bervariasi tergantung dari besarnya persentase tembaga yang terkandung. Semakin besar persentase kandungan tembaga yang dimiliki oleh suatu bahan material maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan untuk membunuh mikroba yang menempel pada benda tersebut. Paduan tembaga dapat memainkan peran penting dalam pengendalian infeksi berbahaya termasuk Healthcare-associated Infection (HAI). Namun, harus dicatat bahwa penggunaan paduan tembaga tidak dianjurkan sebagai pengganti praktik kebersihan tetapi hanya sebagai pelengkap. Daftar Pustaka 1. Casey A, Adams D, Karpanen T, Lambert P, Cookson B, Nightingale P, Dkk. Role of Copper In Reducing Hospital Environment Contamination. Jour of Hosp Infect. 2010; 74:72-77

Majority | Volume 8 | Nomor 1 | Januari 2019 | 4

Semadela Solichin Putri I Penggunaan Antimikroba dari Tembaga dan Paduannya Dalam Membantu Mengontrol Healthcare-associated Infection (HCAI)

2. 3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

CDC. Infection Control. USA: Centers for Disease Control and Prevention. 2017. Copper Development Association. Antimicrobial Copper Alloys - group II. EPA reg. no. 82012-2. Washington D.C.: U.S. Environmental Protection Agency. 2008. hlm. 12 Copper Development Association. Antimicrobial Copper Touch Surfaces. New York (NY): Copper Development Association Inc. 2014. hlm. 24. Copper Development Association. The Copper Advantage: A Guide To Working With Copper And Copper Alloys. New York: Antimicrobial Copper Cu+. 2010. hlm. 4–6 . Fatoba OS, Esezobor DE, Akanji OL, Fatoba AJ, Macgregor D, Etubor J. The Study of the Antimicrobial Properties of Selected Engineering Materials’ Surfaces. JMMCE. 2014; 2:78–87. Grass G, Rensing C, Solioz M. Metallic Copper as an Antimicrobial Surface. Applied Environmental Microbiology. 2011; 77(5):1541–1547 . International Copper Association, Ltd. Antimicrobial Copper Products & Services: Directory of Cu+ Approved Companies. New York: CDA publication 211. 2014. hlm. 100 [disitasi tanggal 9 Januari 2019]. Tersedia dari: http://www.antimicrobialcopper.com/m edia/339585/amc-prod-dir.pdf. Karpanen T, Casey A, Lambert P, Cookson B, Nightingale P, Miruszenko L, Dkk. The Antimicrobial Efficacy of Copper Alloy Furnishing in the Clinical Environment: A Crossover Study. Jour Infect Control Hosp Epidemiol. 2012; 33(1):3–9. Konieczny J, Rdzawski Z. Antibacterial Properties of Copper and Its Alloys. International Scientific Journal. 2012; 56(2):53–60. Michels H, Wilks S, Noyce J, Keevil C. Copper Alloys for Human Infectious Disease Control. USA: Copper Development Association Inc. 2005. Muirhead E, Dancer S, King M-F, Graham I. Novel Technology for Door Handle Design. Jour of Hosp Infect. 2017; 97(4):43 –434. Schettler T. Antimicrobials in Hospital Furnishings: Do They Help Reduce

Healthcare-Associated Infections?. United States of America: Health Care Without Harm Organization. 2016.

Majority | Volume 8 | Nomor 1 | Januari 2019 | 5