Inovasi Material Komposit Biodegradable Berbasis Logam Magnesium untuk Implan Tulang Traumatik

Authors

Iwan Setyadi
Pusat Riset Komposit dan Biomaterial, ORNM - BRIN
DOI: https://doi.org/10.55981/brin.3684

Keywords:

Magnesium biodegradable, Carbonate apatite, Komposit Mg–CAp , Implan tulang traumatik

Synopsis

Pengembangan komposit biodegradable magnesium–carbonate apatite (Mg–CAp) menawarkan pendekatan inovatif untuk implan tulang traumatik yang dirancang mampu menopang beban sekaligus terdegradasi secara terkendali tanpa memerlukan operasi pelepasan. Keterbaruan riset ini terletak pada pengembangan komposit magnesium dengan carbonate apatite berbasis lokal yang menyerupai mineral tulang dan berpotensi mendukung respons biologis. Melalui integrasi formulasi material, densifikasi, ekstrusi, rekayasa permukaan, dan pengujian biologis, diperoleh Mg–CAp dengan peningkatan kekuatan mekanik, pengendalian degradasi hingga 0,2 mm/tahun, serta respons biokompatibilitas yang baik.

Riset kemudian dikembangkan dari material menuju kandidat implan fungsional melalui simulasi biomekanik dan pembuatan prototipe interference screw untuk rekonstruksi ligamen ACL. Capaian tersebut menempatkan Mg–CAp pada tahap menuju kesiapan praklinis, dengan tantangan berikutnya berupa validasi mekanik eksperimental dan uji praklinis pada model hewan yang lebih besar. Secara strategis, inovasi ini membuka peluang pemanfaatan sumber daya dalam negeri untuk mengurangi ketergantungan impor, memperkuat kapasitas riset dan manufaktur, serta mendorong kemandirian industri alat kesehatan nasional.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biography

Iwan Setyadi, Pusat Riset Komposit dan Biomaterial, ORNM - BRIN

Dr. Ir. Iwan Setyadi, M.T., lahir di Bukittinggi, pada tanggal 28 Oktober 1969 adalah anak pertama dari Bapak Ir. H. Nurmawan dan Ibu Hj. Erniwati. Menikah dengan Leni Devera Asrar, S.T., M.T. dan dikaruniai dua orang anak, yaitu drg. Nada Rania, dan drg. Sulthan Farhan Athallah.
Berdasarkan Keputusan Presiden Republik Indonesia Nomor 44/M Tahun 2024 tanggal 13 Juni 2024 yang bersangkutan diangkat sebagai Peneliti Ahli Utama di Badan Riset dan Inovasi Nasional terhitung mulai tanggal 25 Juni 2024.
Berdasarkan Keputusan Kepala Badan Riset dan Inovasi Nasional Nomor 211/I/HK/2026 tanggal 14 September 2026 yang bersangkutan dapat melakukan orasi pengukuhan Profesor Riset.
Menamatkan Sekolah Dasar Adabiah, Padang, tahun 1982, Sekolah Menengah Pertama Adabiah, Padang, tahun 1985, dan Sekolah Menengah Atas Negeri 3 Padang, tahun 1988. Memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Teknik Mesin, ITS tahun 1993, gelar Magister Teknik dari Departemen Teknik Metalurgi, Universitas Indonesia tahun 2001, dan gelar Doktor bidang Teknik dari Departemen Teknik Metalurgi & Material Universitas Indonesia tahun 2021.
Mengikuti beberapa pelatihan yang terkait dengan bidang kompetensinya, antara lain: Advanced Biomaterials for Medical Devices di Adelaide, Australia (2016) dan Good Clinical Practice di Jakarta (2021).

Pernah menduduki jabatan struktural sebagai Kepala Bidang Teknologi Industri Logam, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) (tahun 2012–2016). Jabatan fungsional peneliti diawali sebagai Ajun Peneliti Madya golongan III/c, tahun 2004, Peneliti Muda golongan III/d, tahun 2005, Peneliti Ahli Madya golongan IV/a, tahun 2008, dan memperoleh jabatan Peneliti Ahli Utama golongan IV/c bidang Biodegradable Metal tahun 2024.
Menghasilkan 52 karya tulis ilmiah (KTI), baik yang ditulis sendiri maupun bersama penulis lain dalam bentuk buku, jurnal, dan prosiding. Sebanyak 20 KTI ditulis dalam bahasa Inggris. Ikut serta dalam pembinaan kader ilmiah, yaitu sebagai pembimbing jabatan fungsional peneliti pada Pusat Riset Komposit dan Biomaterial, pembimbing skripsi (S-1) mahasiswa Universitas Airlangga, UPI Bandung, Universitas Udayana-Denpasar, Untirta-Banten, UIN Banten, ITBU dan pembimbing tesis (S-2) mahasiswa Universitas Indonesia.
Beberapa pendanaan Riset juga diperoleh dalam menunjang pelaksanaan riset, diantaranya Penelitian Disertasi Doktor (PDD)-BIMA Kemendikti & Saintek, Rumah Program-BRIN dan Riset Inovasi untuk Indonesia Maju (RIIM)-LPDP. Aktif dalam organisasi profesi ilmiah, yaitu sebagai anggota Himpunan Peneliti Indonesia (2019-2022), Perhimpunan Periset Indonesia (2022-sekarang), dan Persatuan Insinyur Indonesia (2022–sekarang). Menerima tanda penghargaan Satyalancana Karya Satya 10 Tahun (tahun 2004), 20 Tahun (tahun 2014) dan 30 Tahun (tahun 2024) dari Presiden RI.

References

Adhitya, K., Mustika, T., Manawan, M., Ulfah, I. M., Hanafi, R., Setyadi, I., Suryadi, Hidayat, A., Wibisono, M., Sah, J., Alam, G. W., Harahap, M. E., Sulaikan, H. P., Suhendra, N., & Jujur, I. N. (2024). Optimizing surface properties in pure titanium for dental implants: a crystallographic analysis of sandblasting and acid-etching techniques. Powder Diffraction, 39(4), 206–216. https://doi.org/10.1017/S0885715624000320

Aikin, M., Shalomeev, V., Kukhar, V., Kostryzhev, A., Kuziev, I., Kulynych, V., Dykha, O., Dytyniuk, V., Shapoval, O., Zagorskis, A., Burko, V., Khliestova, O., Titov, V., & Hrushko, O. (2025). Recent Advances in Biodegradable Magnesium Alloys for Medical Implants: Evolution, Innovations, and Clinical Translation. Crystals, 15(8). https://doi.org/10.3390/cryst15080671

Annur, D., Lestari, F. P., Erryani, A., Amal, M. I., Sitorus, L. S., & Kartika, I. (2016). Struktur Mikro, Sifat Mekanik, Dan Ketahanan Korosi Paduan Mg-Zn-Ca Yang Dihasilkan Melalui Proses Metalurgi Serbuk [Microstructure, Mechanical And Corrosion Properties of Mg-Zn-Ca Alloy via Powder Metallurgy]. Jurnal Metalurgi, 31(3), 130–137.

Bano, A. K., Rupiasih, N. N., Setyadi, I., & Wibisono, M. (2026). Analisis Sifat Korosif Komposit Magnesium Biodegradabel Tulang The Corrosive Properties Analysis of Biodegradable for Bone Implant Applications. 27(1), 65–70.

Chen, L., & Yao, Y. (2014). Processing, microstructures, and mechanical properties of magnesium matrix composites: A review. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 27(5), 762–774. https://doi.org/10.1007/s40195-014-0161-0

Damisih, D., Hanafi, R., Gumelar, M. D., Sah, J., Rahmania, A. W., Gustiono, D., Nurlina, N., Arrifqi, M. H., Setyadi, I., Triwibowo, B., Kozin, M., & Jujur, I. N. (2023). Pullout strength evaluation of titanium pedicle screw in different grades of polyurethane. AIP Conference Proceedings, 2719(December 2019). https://doi.org/10.1063/5.0133309

Darmayanti, N. T. E., Jujur, I. N., Anggraeni, P., & Setyadi, I. (2024). An initial review of magnesium carbonate apatite for biodegradable material bone implant using VOSviewer application. AIP Conference Proceedings, 3003(1). https://doi.org/10.1063/5.0186675

del Campo, R., Savoini, B., Muñoz, A., Monge, M. A., & Garcés, G. (2014). Mechanical properties and corrosion behavior of Mg–HAP composites. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 39, 238–246. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2014.07.014

Dwiyati, S. T., Kiswanto, G., & Supriadi, S. (2025). Development of a room-temperature microforming process applied to pure magnesium treated by annealing in bioabsorbable miniplate implant applications. Results in Engineering, 107051.

Erryani, A., Al-Aziz, I., Lestari, F. P., & Kartika, I. (2019). Fabrication, microstructure and corrosion study of porous Mg-Ca-Zn using CaCO3 pre-treatment with sodium trisilicate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 541(1), 12033.

Gao, J., Su, Y., & Qin, Y. X. (2021). Calcium phosphate coatings enhance biocompatibility and degradation resistance of magnesium alloy: Correlating in vitro and in vivo studies. Bioactive Materials, 6(5), 1223–1229. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2020.10.024

Harahap, M. E., Suhendra, N., Masmui, M., Habibie, S., Purwanti, H., Setiawan, H., Lukmana, L., Suryadi, S., & Setyadi, I. (2025). The effect of sintering temperature holding time on physical and mechanical behaviours of alumina ceramic prepared for total hip-joint arthroplasty application. Advances in Materials and Processing Technologies, 00(00), 1–13. https://doi.org/10.1080/2374068X.2025.2474320

Hermanto, B., Desiati, R. D., Suhandi, A., Setyadi, I., Putranto, A. M., Nuraini, L., Rohman, F., & Sudiro, T. (2025). High-temperature oxidation of Fe-Mo-Si alloys prepared by spark plasma sintering technique. Journal of Alloys and Compounds, 1010. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.178214

I Nyoman Jujur, Agus Hadi Wargadipura, Asep Riswoko, Allan Changgrawinata, Agustanhakri, Dwi Budiyanto, Hadi Priatno Sulaikan, Tika Mustika, Joni Sah, Damisih, Amilatin Rohmah; Herri Susanto; Seto Roseno; Wawas Swathatafijriah; Muslim Efendi Harahap, Iwan Setyadi, Mirza Wibisono, Suryadi. (2018). Purification Method for Medical-Grade 316L Stainless Steel by Blowing Argon Gas into an Induction Furnace (Patent No. IDP 000081235). Director General of Intellectual Property of the Republic of Indonesia.Jujur, I. N., Sah, J., Agustanhakri, Triwibowo, B., Mustika, T., Setyadi, I., Damisih, Marchel, P., & Prajitno, D. H. (2024). The effect of aging temperature on hardness properties and corrosion resistance of casted Ti-6Al-4V ELI. AIP Conference Proceedings, 3003(1). https://doi.org/10.1063/5.0186577

Kamal, A. F., Dionysios, E., Supriadi, S., Setyadi, I., Juniantito, V., & Rahyussalim, A. J. (2025). Biodegradability and biocompatibility test of Magnesium Carbonate apatite composite implants fabricated by extrusion technique on Sprague Dawley Rats. Scientific Reports, 15(1), 9976.

Luo, Y., Wang, J., Ong, M. T. Y., Yung, P. S., Wang, J., Qin, L., & others. (2022). Update on the research and development of magnesium-based biodegradable implants and their clinical translation in orthopaedics. Biomater. Transl. 2021; 2 (3): 188--96. How to Cite This Article: Situt NV, Situt V. History and Recent Developments in Internal Plate Fixation of Fractures. J Bones Muscles Health, 1(1), 29–32.

Mohd Salaha, Z. F., Abdullah, N. N. A. A., Chan, K. F., Gan, H. S., Mohd Yusop, M. Z., & Ramlee, M. H. (2025). Biodegradable orthopaedic implants: A systematic review of in vitro and in vivo evaluations of magnesium, iron, and zinc alloys. Results in Engineering, 27(June). https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.105746

Mukarati, T. W., Ngwangwa, H. M., Mbohwa, C., Msomi, V., Sumbwanyambe, M., & Pandelani, T. (2026). Biodegradable magnesium implants: From material development to clinical translation. Next Materials, 11(March). https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.101905

Negahban, A., Shamsi, M., & Sedighi, M. (2024). Advances in the modification of magnesium-based biomaterials to address corrosion and corrosion-fatigue: A review of developments and prospects. Journal of Materials Research and Technology, 30(April), 4064–4108. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.04.038

Nilasari Novita Widianingsih, N. (2024). Penerapan Terapi Relaksasi Nafas Dalam Untuk Menurunkan Itensitas Nyeri Pada Pasien Post Operasi Fraktur di Bangsal Bougenville RSUD Ibu Fatmawati Surakarta. Universitas Kusuma Husada Surakarta.

Rahyussalim, A. J., Marsetio, A. F., Kamal, A. F., Supriadi, S., Setyadi, I., Pribadi, P. M., Mubarok, W., & Kurniawati, T. (2021). Synthesis, Structural Characterization, Degradation Rate, and Biocompatibility of Magnesium-Carbonate Apatite (Mg-Co3Ap) Composite and Its Potential as Biodegradable Orthopaedic Implant Base Material. Journal of Nanomaterials, 2021(1), 6615614.

Saudi, A. U., Azahra, S. A., Kozin, M., Setyadi, I., & others. (2021). Kajian Sistematis External Fixation System. Jurnal Inovasi Dan Teknologi Material, 2(2), 15–23.

Saudi, A. U., Wibisono, M., Azahra, S. A., Taqwatomo, G., Rianti, W., Damisih, D., Agustanhakri, A., Kozin, M., Suryadi, S., Jujur, I. N., Setyadi, I., Wibowo B.T, Gumelar, M.D., Sah, J. & Suhendar, N. (2025). Effect of Solution Treatment on Mechanical and Corrosion Properties of Ti-6Al-7Nb Alloy in Biomedical Applications. Key Engineering Materials, 1015, 41–49.

Saudi, A. U., Wibisono, M., Rianti, W., Triwibowo, B., Damisih, Setyadi, I., Gustiono, D., Nurlina, Kozin, M., & Jujur, I. N. (2022). Evaluation of Ti-6Al-7Nb femoral stem fabricated by centrifugal investment casting using fatigue test. AIP Conference Proceedings, 2663(September). https://doi.org/10.1063/5.0108289

Setiawan, S. H., Rahadi, R. A., & Sumirat, E. (2023). Financial business feasibility of biomedical implant production using additive manufacturing process. 7, 2709–2714.

Setyadi, I., Bano, A. K., Rizky, A. S. N., Wibisono, M., Suryadi, Hidayat, A., Adhitya, K., Mustika, T., Harahap, M. E., Alam, G. W., Sah, J., Jujur, I. N., & Rupiasih, N. N. (2025). Study of the Effect of Anodizing Times on the Degradation Rate of Mg-5CAp Biodegradable Composites as Bone Implants. Journal of Physics: Conference Series, 2980(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2980/1/012029

Setyadi, I., Jujur, I. N., Wibisono, M., Manawan, M., Adhitya, K., Hidayat, A., Kamal, A. F., Suharno, B., Supriadi, S., & others. (2024). Composite of Magnesium and Carbonate Apatite for Biodegradable Bone Implants: A Comparative Study on Sintering and Extrusion Techniques. International Journal on Advanced Science, Engineering & Information Technology, 14(1).

Setyadi, I., Marsetio, A. F., Kamal, A. F., Rahyussalim, A. J., Supriadi, S., & Suharno, B. (2020). Microstructure and microhardness of carbonate apatite particle-reinforced Mg composite consolidated by warm compaction for biodegradable implant application. Materials Research Express. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab7d70

Setyadi, I., Pribadi, P. M., Marsetio, A. F., Kamal, A. F., Rahyussalim, A. J., Suharno, B., & Supriadi, S. (2020). Characteristics Investigation of the Initial Development of Miniplate Made from Composite of Magnesium/Carbonate Apatite Fabricated by Powder Metallurgy Method for Biodegradable Implant Applications. Key Engineering Materials, 833, 194–198. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.833.194

Setyadi, I., Subagyo, Y., Ismail, R., Taqwatomo, G., Suryadi, S., Wibisono, M., Adhitya, K., Hidayat, A., Supriadi, S., & Jujur, I. N. (2025). Finite element analysis (FEA) study on the development of bioabsorbable magnesium-carbonate apatite (Mg-CAp) composite as a candidate interference screw (IFS) material. Multidiscipline Modeling in Materials and Structures.

Setyadi, I., Sudiro, T., Hermanto, B., Oktari, P. R., & FAUZI, A. (2022). Fabrication of Magnesium-Carbonate Apatite by Conventional Sintering and Spark Plasma Sintering for Orthopedic Implant Applications. Sains Malaysiana, 51(3), 883–894.

Setyadi, I., Suryadi, S., Jujur, I. N., Harahap, M. E., Tiwibowo, B., Damisih, D., Suharno, B., & Supriadi, S. (2024). Observation of mechanical properties improvement of powder-based magnesium-carbonate apatite (Mg-10CA) through deformation strengthening process. AIP Conference Proceedings, 3003(1).

Subagyo, Y., Priwintoko, B., Ismail, R., Fitriyana, D. F., Jujur, I. N., Setyadi, I., & Taqwatomo, G. (2023). Development of magnesium biocomposites with hydroxyapatite or carbonate apatite reinforcement as implant candidates: A review. Mechanical Engineering for Society and Industry, 3(3), 152–165.

Suryadi, Iwan Setyadi, I Nyoman Jujur, Joni Sah, Muslim Efendi Harahap, Tika Mustika, Giri Wahtu Alam, Krisna Adhitya, Arif Hidayat, Galih Taqwatomo, Mirza Wibisono, Achmad Fauzi Kamal, Sugeng Supriadi, & Rifky Ismail. (2026). Integrated molding in the manufacture of metal rod and compositions thereof (Patent No. P00202605592).

Susilowati, S. E., Latief, F. H., Setyadi, I., Sumardiyanto, D., Suryadi, S., Jujur, I. N., & Wibisono, M. (2025). Influence of carbonate apatite (CAp) addition on Mg-5Al-3Sn composites for potential biodegradable implant applications: A study of powder metallurgy combined with hot extrusion. Results in Engineering, 25(December 2024), 104502. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.104502

Tika Mustika, Nyoman Jujur, Yasya Khalif Perdana Saleh, Giri Wahyu Alam, Arif Hidayat, Mirza Wibisono, Poki Agung Budiantoro, Syarifah Nova Amiza Zam, Rifky Ismail, Iwan Setyadi, Suryadi, Muslim Efendi Harahap, Joni Sah, Maykel T, Manawan (2026). Structure of SS316L Mandibular Implant Produced via Bound Metal Deposition (Patent No. P00202604878). Director General of Intellectual Property of the Republic of Indonesia.

Wang, J. L., Xu, J. K., Hopkins, C., Chow, D. H. K., & Qin, L. (2020). Biodegradable Magnesium-Based Implants in Orthopedics—A General Review and Perspectives. Advanced Science, 7(8). https://doi.org/10.1002/advs.201902443

Wang, Z., Liu, B., Yin, B., Zheng, Y., Tian, Y., & Wen, P. (2022). Comprehensive review of additively manufactured biodegradable magnesium implants for repairing bone defects from biomechanical and biodegradable perspectives. Frontiers in Chemistry, 10(November), 1–22. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.1066103

Yotsova, R., & Peev, S. (2024). Biological properties and medical applications of carbonate apatite: a systematic review. Pharmaceutics, 16(2), 291.

Zaenal, N. (2026). Indonesia Bergantung Impor Implan Medis 94 Persen, Pakar Beri Solusi. Pertemuan Ilmiah Tahunan Indonesian Hip and Knee Society (IHKS) 2026 Di Jogja. https://leisure.harianjogja.com/r-1268370/indonesia-bergantung-impor-implan-medis-94-persen-pakar-beri-solusi

Zhang, Q., Hu, B., Gao, H., Huang, W., Xiao, Z., Jiang, J., Yang, W., Chen, B., Li, D., & Zeng, X. (2026). Metals Advances. 42(November 2025), 66–85.

Zheng, Y. F., Gu, X. N., & Witte, F. (2014). Biodegradable metals. Materials Science and Engineering: R: Reports, 77(May), 1–34. https://doi.org/10.1016/j.mser.2014.01.001

Downloads

Download PDF

Published

October 7, 2026

Series

Orasi Ilmiah: Riset dan Inovasi

Online ISSN

3090-8485

Categories

HOW TO CITE

Copyright (c) 2026 National Research and Innovation Agency

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Details about this monograph

ISBN-13 (15)

3090-8485