ANALISIS DERAJAT KRISTALINITAS, UKURAN KRISTAL DAN BENTUK PARTIKEL MINERAL TULANG MANUSIA BERDASARKAN VARIASI UMUR DAN JENIS TULANG
MELLY NURMAWATI
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
ABSTRAK MELLY NURMAWATI. Analisis Derajat Kristalinitas, Ukuran Kristal dan Bentuk Partikel Mineral Tulang Manusia Berdasarkan Variasi Umur dan Jenis Tulang. Dibimbing oleh MERSI KURNIATI dan YESSIE WIDYA SARI. Komponen utama anorganik tulang adalah senyawa kalsium fosfat. Fase stabil kristal kalsium fosfat dikenal dengan nama hidroksiapatit (HAP). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh umur dan jenis tulang terhadap struktur mineral tulang dengan XRD dan SEM. Tulang paha yang berumur satu hari, iga dan kepala yang berumur 31 tahun mengandung kristal apatit yang dominan berbentuk HAP. Tulang iga yang berumur 25 tahun, tibia yang berumur 37 tahun dan iga yang berumur 65 tahun didominasi oleh kristal apatit yang hadir dalam bentuk apatit karbonat tipe B. Pertambahan parameter kisi a dan c dibandingkan dengan parameter kisi HAP, menunjukkan bahwa tulang tidak hanya mengandung kristal HAP. Berdasarkan hasil perhitungan derajat kristalinitas sampel secara keseluruhan cenderung meningkat berdasarkan umur. Ukuran partikel mineral meningkat seiring dengan bertambahnya umur tulang. Hasil observasi SEM menunjukkan bahwa bentuk partikel mineral tulang yang berumur satu hari dan 25 tahun adalah pipih, memiliki permukaan yang kasar dan sedikit berpori. Tulang iga yang berumur 31 tahun memiliki bentuk partikel bulat, kasar dan memiliki banyak pori seperti jala sedangkan 65 tahun memiliki bentuk partikel pipih, permukaannya halus dan berpori sedikit. Tulang kepala yang berumur 31 tahun dan tibia yang berumur 37 tahun memiliki bentuk partikel pipih dan memiliki permukaan yang kasar.
ANALISIS DERAJAT KRITALINITAS, UKURAN KRISTAL DAN BENTUK PARTIKEL MINERAL TULANG MANUSIA BERDASARKAN VARIASI UMUR DAN JENIS TULANG
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
MELLY NURMAWATI G 74102014
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
Judul Nama NRP
: Analisis Derajat Kristalinitas, Ukuran Kristal dan Bentuk Partikel Mineral Tulang Manusia Berdasarkan Variasi Umur dan Jenis Tulang : Melly Nurmawati : G 74102014
Menyetujui,
Mersi Kurniati, M.Si Pembimbing I
Yessie Widya Sari, M.Si Pembimbing II
Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP. 131 473 999
Tanggal lulus :
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Judul dari skripsi ini adalah “Analisis Derajat Kristalinitas, Ukuran Kristal dan Bentuk Partikel Mineral Tulang Manusia Berdasarkan Variasi Umur dan Jenis Tulang”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains dari Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Patah tulang atau retak sering terjadi pada manusia. Informasi mengenai mineral tulang manusia penting untuk dijadikan bahan acuan dalam pembuatan biomaterial. Biomaterial yang kompatibel diperlukan untuk bahan substitusi tulang manusia yang mengalami patah atau retak. Hal inilah yang menarik penulis untuk melakukan penelitian mengenai mineral tulang manusia. Penulis ucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang secara langsung maupun tidak langsung membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, diantaranya : 1. Mersi Kurniati, M.Si dan Yessie Widya Sari, M.Si sebagai pembimbing yang dengan penuh pengertian dan kesabarannya memberikan bimbingan dan arahan selama proses penyelesaian skripsi ini berlangsung. 2. Dr. Kiagus Dahlan dan Dr. Akhiruddin Maddu sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penelitian ini. 3. M. Nurindro M. Sc sebagai komisi Pendidikan 4. Direktorat Jendral Pendidikan, Departemen Pendidikan Nasional atas kesempatan dan dukungan yang diberikan untuk mengadakan penelitian ini. 5. dr. Jaya dan dr. Evi Untoro dari bagian Forensik Rumah Sakit Cipto Mangunkusumo atas bantuannya dalam penyediaan sampel tulang manusia. 6. Segenap staf Departemen Fisika. 7. Dr. Bambang Soegijono dari Departemen Fisika Material, Program Pascasarjana UI yang telah membantu penulis dalam proses karakterisasi XRD dan SEM. 8. Kepada kedua orang tua penulis yaitu Suwarso dan Sumiarti serta adik-adikku Novaria, Akbar dan Dina, terimakasih atas segala kesabaran, doa dan kasih sayangnya. 9. Teman-teman seperjuangan dalam penelitian yaitu Setia, Atik, Priyo, Taufik, Adi, Irma dan Ulis atas dukungan dan kerjasamanya. 10. Teman-teman angkatan 39 atas kebersamaan, persahabatan dan dukungannya selama ini kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 11. Teman-teman angkatan 38, 40 dan 41. 12. Lawalata IPB yang telah mengajarkan banyak hal kepada penulis. 13. Alumni SMU 47 terutama angkatan 2002 yang telah banyak membantu penulis selama di IPB. 14. Sahabat-sahabatku Ida, Dewi, Eti, Ima, T’Enda, Widi, Vina, Wilis, Eko, Soni, Retno dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat untuk penulis dan pihak lain yang membutuhkan.
Bogor, Mei 2007
Penulis
RIWAYAT HIDUP Penulis bernama Melly Nurmawati dilahirkan pada tanggal 9 Mei 1985 di Jakarta. Penulis adalah anak pertama dari empat bersaudara, pasangan Suwarso dan Sumiarti. Jenjang pendidikan penulis dilalui tanpa hambatan. Penulis menamatkan sekolah dasar pada SDN Pesanggrahan 01 Pagi Jakarta, kemudian melanjutkan ke SLTP 235 Jakarta dan lulus pada tahun 1999. Pada tahun yang sama penulis diterima di SMU Negeri 47 Jakarta dan lulus pada tahun 2002. Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor pada Departemen Fisika melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada tahun 2002. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di organisasi kepecintaalaman Lawalata IPB. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika Dasar II pada tahun 2006.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .................................................................................... ................................. vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. vii DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................................................. vii PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................................................... Tujuan Penelitian ............................................................................................................... Hipotesia............................................................................................................................. Tempat dan Waktu Penelitian............................................................................................
1 1 1 1
TINJAUAN PUSTAKA Struktur Tulang .................................................................................................................. Mineral Tulang................................................................................................................... Mineral Apatit .................................................................................................................... Struktur Kristal Apatit........................................................................................................ Difraksi sinar-X.................................................................................................................. SEM (Scanning Elektron Microscopy)..............................................................................
1 3 3 3 4 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................................... Metode Penelitian............................................................................................................... Persiapan sampel............................................................................................... Deproteinasi....................................................................................................... Karakterisasi sampel dengan difraksi sinar X .................................................. Karakterisasi sampel dengan Scanning Elektron Microscopy (SEM) .............
5 5 5 5 5 6
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Difraksi Sinar X ................................................................................................... 6 Analisis Tulang Manusia dengan SEM ............................................................................. 10 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan............................................................................................................................. 11 Saran ................................................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 12 LAMPIRAN ............................................................................................................................... 13
DAFTAR TABEL Halaman 1 Kandungan unsur mineral dalam tulang ............................................................................... 3 2 Formula kimia, struktur dan parameter kisi kristal kalsium fosfat ...................................... 3 3 Sampel tulang manusia yang digunakan............................................................................... 5 4 Puncak-puncak profil XRD sampel ...................................................................................... 7 5 Parameter kisi sampel ........................................................................................................... 7 6 Hasil perhitungan derajat kristalinitas .................................................................................. 8 7 Ukuran kristal sampel (D( 0 0 2)) ............................................................................................. 10
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Struktur tulang panjang ......................................................................................................... 2 2 Struktur hidroksiapatit........................................................................................................... 4 3 Sinar X menumbuk elektron ................................................................................................. 4 4 Profil XRD sampel A dan B ................................................................................................. 8 5 Profil XRD sampel C, D, E dan F......................................................................................... 8 6 Gambar SEM tulang manusia sampel A, B, C dan D .......................................................... 11 7 Gambar SEM tulang manusia sampel E dan F ..................................................................... 11
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian.......................................................................................................... 14 2 Alat yang digunakan ............................................................................................................. 15 3 Alat karakterisasi yang digunakan........................................................................................ 16 4 Perhitungan derajat kristalinitas............................................................................................ 17 5 Lokasi puncak maksimum profil XRD sampel .................................................................... 19 6 Perhitungan parameter kisi.................................................................................................... 20 7 Profil XRD sampel ................................................................................................................ 22 8 Perhitungan ukuran kristal bidang (002) .............................................................................. 25
PENDAHULUAN Latar Belakang Biomaterial didefinisikan sebagai bahan inert yang diimplantasi ke dalam sistem hidup sebagai pengganti fungsi dari jaringan hidup atau organ[1]. Perkembangan teknologi biomaterial dalam implantasi salah satunya adalah plat tulang. Teknologi ini diperkenalkan pada awal 1990 an untuk menstabilkan keretakan pada tulang dan mempercepat penyembuhan. Reaksi tubuh manusia terhadap material implan berbeda-beda tergantung dari material yang digunakan. Material implan diharapkan dapat berinteraksi dengan jaringan tanpa adanya reaksi balik atau penolakan oleh tubuh manusia. Komponen utama garam anorganik pada tulang adalah senyawa kalsium fosfat. Senyawa ini hadir di tulang dalam dua fase yaitu fase amorf dan fase kristal. Fase stabil kristal kalsium fosfat lebih dikenal dengan nama hidroksiapatit (HAP). Kerusakan pada tulang karena retak atau patah sering terjadi pada manusia. Dalam perkembangannya, material komposit kalsium fosfat dibutuhkan untuk memperbaiki atau mengganti tulang yang rusak. Pemilihan biomaterial yang tepat sangat diperlukan dalam proses implantasi. Tentunya biomaterial yang dipilih adalah yang mudah diperoleh , biokompatibel atau sesuai dengan jaringan keras dalam komposisi dan morfologi, bioaktif, dan tidak toksik[2]. Selain memiliki sifat-sifat tersebut, senyawa kalsium fosfat sintetis juga harus memiliki karakteristik yang sama seperti kandungan kalsium fosfat dalam tubuh manusia. Oleh karena itu, pengetahuan akan sifat mineral dalam tulang manusia menjadi sangat penting. Morfologi tulang diamati dengan difraksi sinar-X dan SEM (Scanning Electron Microscopy). Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan acuan dalam pembuatan senyawa kalsium fosfat sintesis. Difraksi sinar-X dilakukan untuk mengetahui derajat kristalinitas dan ukuran kristal pembentuk tulang. SEM dilakukan untuk mengetahui struktur permukaan kristalnya. Selain itu pada penelitian ini juga diamati hubungan antara pertumbuhan tulang yang dipengaruhi oleh umur terhadap mineral tulang.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis derajat kristalinitas, ukuran kristal serta bentuk dari partikel mineral tulang manusia berdasarkan variasi umur dan jenis tulang dengan XRD (XRay Diffraction) dan SEM (Scanning Electron Microscopy). Hipotesa Tulang manusia mengandung kristal hidroksiapatit (HAP) dengan struktur heksagonal. Ukuran kristal mineral penyusun tulang berubah terhadap umur. Tulang yang berusia muda memiliki kalsium fosfat dengan fase amorf yang lebih dominan daripada tulang yang berusia tua, sehingga kristalinitas hidroksiapatit meningkat terhadap kenaikan umur tulang. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2006 – April 2007 di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika IPB. Karakterisasi XRD dan SEM dilakukan di Departemen Fisika Material Program Pascasarjana Universitas Indonesia.
TINJAUAN PUSTAKA Struktur Tulang Tulang sebagai bagian dari kerangka manusia memiliki berbagai fungsi antara lain sebagai tempat melekatnya otot dan menyokong jaringan halus, memberikan perlindungan kepada organorgan internal tubuh sehingga mengurangi resiko organ-organ tersebut terluka dan sebagai tempat memproduksi sel darah. Interaksi antar otot pada tulang menyebabkan tulang dapat digerakkan. Selain itu, jaringan tulang menyediakan beberapa mineral antara lain kalsium (Ca) dan fosfor (P). Ketika diperlukan, tulang akan melepaskan mineral ke dalam darah sehingga tercipta keseimbangan mineral di dalam tubuh[3].
Tulang berdasarkan bentuknya dapat dikategorikan menjadi tulang panjang, tulang pendek, tulang pipih, dan tulang tidak sama bentuk. Tulang tidak sama bentuk adalah tulang-tulang yang memiliki berbagai bentuk dan tidak cocok jika dimasukan kedalam kategori tulang panjang, pendek atau pipih[3].
Gambar 1 Struktur tulang panjang[4]. Tulang panjang terdiri dari dua bagian utama yaitu tulang padat atau cortical dan tulang rawan atau trabecular. Permukaan luar dari tulang umumnya halus dan disebut sebagai periosteum. Permukaan dalamnya disebut endosteal dan memiliki permukaan yang kasar. Tulang rawan terdapat pada wilayah antara epifisis dan metafisis pada tulang panjang dan seringkali disebut tulang spons atau trabecular karena tersusun dari penopang-penopang kecil pada material tulang yang disebut trabecula. Trabecula ini yang memberikan permukaan tulang rawan seperti spons[1]. Tulang panjang tersusun dari banyak sistem yang saling dihubungkan dengan kanal. Unit sistem dari tulang padat dewasa adalah sistem harvesian atau osteon. Sebuah sistem harvesian memiliki kanal harvesian yang dikelilingi oleh lamela yang tersusun secara konsentrik. Lamela memiliki rongga-rongga yang berisi sel tulang atau osteosit. Rongga-rongga tersebut disebut lakuna. Lakula-lakuna pada sistem harvesian saling dihubungkan dengan kanal-kanal kecil yang disebut kanalikuli. Osteosit mendapatkan nutrien dari pembuluh darah kapiler yang terdapat pada kanal harvesian. Pada tulang spons, osteosit terletak pada lakuna yang saling dihubungkan dengan kanalikuli seperti pada tulang padat tetapi lamela pada tulang spons tidak tersusun secara konsentrik[5]. Komposisi utama jaringan tulang adalah mineral, air dan matriks kolagen. Masing-masing komponen jumlahnya bergantung pada spesies, umur, jenis kelamin, jenis tulang dan posisi di tulang[1]. Tulang terdiri dari dua komponen utama yaitu rangka organik dan garam anorganik. Mineral tulang merupakan komponen anorganik tulang, sedangkan kolagen merupakan komponen organik tulang. Serat kolagen memberikan tulang kemampuan untuk meregang dan memutar. Kombinasi dari serat dan garam menjadikan tulang kuat tanpa menjadi rapuh[5]. Tulang merupakan jaringan hidup dan bersifat dinamis sehingga struktur tulang dapat berubah karena gaya luar yang didapat selama hidup. Tulang juga mengalami rekonstruksi internal atau remodelling. Remodelling adalah proses tulang lama akan dihancurkan dan diganti oleh tulang baru. Proses ini berlangsung selama hidup manusia dan terjadi pada semua tulang. Selain itu tulang juga mengalami perkembangan atau osifikasi. Ada dua tipe osifikasi yaitu osifikasi intramembranus dan osifikasi endokondral[6]. Rangka berkembang dari transformasi jaringan embrionik yang menjadi tulang. Jaringan yang menjadi tulang tersebut berasal dari sel-sel yang terdapat pada lapisan mesodermal embrio. Jika jaringan embrionik langsung bertransformasi menjadi tulang disebut osifikasi intramembranus. Jika sel mesodermal bertransformasi menjadi kartilago dahulu sebelum menjadi tulang maka prosesnya disebut osifikasi endokondral[5]. Osteoblast dan osteoclast ditemukan pada sumsum tulang dan permukaan tulang. Osteoblast merupakan basopili dan memiliki sel kubik serta bertanggung jawab terhadap pembentukan matriks tulang dan mengatur mineralisasi tulang. Sel ini terlibat dalam produksi sintetik kolagen tipe I, glycosaminoglycans, alkaline phosphatase dan phosphoprotein (osteonectin).
Perkembangan tulang dan massa tulang dikendalikan oleh interaksi yang erat antara formasi tulang oleh osteoblast dan resorpsi tulang oleh osteoclast. Osteoclast memproduksi serat kolagen spesifik dan mengontrol arah dan mineralisasinya[1].
Mineral Tulang Jumlah air, material anorganik dan organik pada tulang masing-masing diperkirakan 15, 55 dan 30%[7]. Komponen utama material anorganik adalah senyawa kalsium fosfat yang berhubungan erat dengan kristal stabil kalsium fosfat yang biasanya disebut dengan hidroksiapatit (HAP)[8]. Kandungan unsur mineral tulang manusia dapat dilihat pada tabel 1. Apatit biologi yang hadir dalam tulang mempunyai karakteristik kristalinitas rendah dan nonstokiometri. Hal ini disebabkan oleh kehadiran ion asing selain ion kalsium dan fosfat. Sebagian ion ini masuk ke dalam kisi kristal apatit dan sebagian lain hanya diadsorbsi pada permukaan kristal[9]. Apatit karbonat adalah komponen anorganik dalam tulang dan gigi. Ada dua tipe apatit karbonat berdasarkan lokasi CO32- mensubsitusi. Ion karbonat menggantikan posisi OH- disebut apatit karbonat tipe A dan menggantikan posisi ion PO43- disebut apatit karbonat tipe B. Apatit biologi didominasi oleh karbonat tipe B daripada tipe A[8]. Mineral Apatit Kalsium fosfat diklasifikasikan menjadi tiga berdasarkan tipe strukturalnya yaitu tipe apatit, glaserit dan senyawa Ca-PO4. Tipe apatit diantaranya adalah OKF (Oktakalsium Fosfat), TTKF (Tetrakalsium Fosfat) dan tipe Ca10(PO4)X yang terdiri dari hidroksiapatit (X=OH), fluorapatit (X=F) dan cloropatit (X=Cl). Tipe glaserit meliputi semua bentuk polimorf dari TKF (Trikalsium Fosfat). Tipe senyawa Ca-PO4 diantaranya adalah Dikalsium Fosfat Dihidrat (DKFD), monokalsium fosfat dan Ca(H2PO4)2[8]. Tabel 1 Kandungan unsur mineral dalam tulang[7] Unsur
% Berat
Ca P Mg Na K C Cl F Zat sisa Total
34 15 0,5 0,8 0,2 1,6 0,2 0,08 47,62 100
Tabel 2 Formula kimia, struktur dan
parameter kisi kristal kalsium fosfat[10]
Nama
Ca/P
Struktur kristal
Parameter kisi
HAP
1,67
Heksagonal
a=b= 9,42 Å c= 6,88 Å
Monoklinik
a=5,81 Å b=15,18 Å c= 6,24 Å β= 116,4 °
DKFD
1,00
OKF
1,33
Triklinik
a= 19,87 Å b= 9,63 Å c= 6.88 Å α= 89,3° β= 92,2° γ= 108,9°
TKF
1,50
Rombohedral
a= 10,3 Å b= 10,3 Å c= 37,0 Å
Apatit adalah istilah umum untuk kristal mineral dengan komposisi M10(ZO4)6X2. Elemenelemen yang dapat menempati M antara lain Ca, Mg, Sr, Ba, Cd, Pb, dan lain-lain. Posisi Z dapat ditempati oleh P, V, As, S, Si, Ge, gugus fungsi CO3, dan lain-lain. Posisi X dapat ditempati oleh F, Cl, OH, O, Br, gugus fungsi CO3, dan lain-lain[7]. Hidroksiapatit adalah kalsium fosfat yang mengandung hidroksida, anggota dari kelompok mineral dalam tulang yang memiliki rasio Ca/P dicirikan sebesar 1,67[7]. Kalsium fosfat hadir dalam dua bentuk yaitu fase amorf dan fase kristal. Senyawa kalsium fosfat mempunyai empat fase kristal, yaitu Dikalsium Fosfat Dihidrat (DKFD, CaHPO4.2H2O), Oktakalsium Fosfat (OKF, Ca8H2(PO4)6.5H2O), Trikalsium Fosfat (TKF, Ca3(PO4)6(OH)2) dan hidroksiapatit (HAP,Ca10(PO4)6(OH)2). Hidroksiapatit merupakan kristal paling stabil dibandingkan dengan tiga fase lainnya[11]. Formula kimia, struktur dan parameter kisi kristal kalsium fosfat dari tiap fase dapat dilihat pada Tabel 2. Struktur Kristal Apatit Struktur hidroksiapatit adalah heksagonal dengan a = b = 9,423 Å dan c = 6.881 Å. Struktur ini dapat dipandang sebagai struktur kristal ideal heksagonal (closed-packed) dari ion PO43- yang mengalami distorsi akibat kehadiran unsur Ca 2+ dan ion OH- di celah antara ion-ion PO43-[12].
(a)
(b) Gambar 2
Struktur hidroksiapatit (a) Unit hidroksiapatit[13].
sel hidroksiapatit (b) Tampak atas unit sel
Gambar 2a menunjukkan unit sel struktur hidroksiapatit. Unit sel terdiri dari 2 subsel prisma segitiga rombik. Atom Ca ditunjukkan oleh lingkaran hijau, atom O oleh lingkaran biru dan atom P ditunjukkan oleh lingkaran merah. Terdapat 2 kaca datar horizontal yaitu pada z = ¼ dan z =
¾ dan sebagai tambahan terdapat bidang tengah inversi tepatnya di setiap tengah muka vertikal dari setiap subsel. Unit sel kristal hidroksiapatit memiliki 2 jenis atom Ca yang disebut Ca1 dan Ca2. Perbedaannya terletak pada lokasi atom Ca. Setiap subsel memiliki 3 pusat. Atom Ca1 puncak dan dasar masing-masing dihitung sebagai ½ Ca1, sementara Ca1 tengah dihitung sebagai satu Ca1 sehingga masing-masing subsel tersebut memiliki 2 atom Ca dari Ca1. Setiap unit sel memiliki 6 atom Ca2. Total atom Ca setiap unit sel adalah 10 yang terdiri dari 4 atom Ca1 dan 6 atom Ca2. Atom-atom Ca2 membentuk 2 segitiga normal hingga sumbu c dan berotasi sebesar 600[13] . Difraksi sinar -X Adanya struktur kristal dapat dibuktikan dengan percobaan difraksi sinar-X. Berkas gelombang elektromagnetik yang mengenai kristal mengalami difraksi sesuai dengan hukum fisika [14].
Gambar 3 Sinar X menumbuk atom[15]. Sinar-X berinteraksi dengan elektron di dalam atom. Ketika foton sinar-X menumbuk elektron, beberapa foton akan dihamburkan dengan arah yang berbeda dari arah datangnya seperti halnya bola billiar yang saling bertumbukkan. Gelombang difraksi dari atom yang berbeda-beda dapat saling berinterferensi. Jika atom-atom tersusun secara periodik seperti kristal, gelombang difraksi akan menghasilkan interferensi maksimal yang tajam (puncak-puncak) dengan kesimetrian sama yang menggambarkan distribusi atom-atom. Pengukuran pola difraksi akan menggambarkan distribusi atom didalam bahan. Puncak-puncak pola difraksi sinar-X berhubungan dengan jarak antar bidang. Jika sinar-X dilewatkan pada atom-atom yang tersusun secara teratur dan periodik seperti diilustrasikan pada gambar secara dua dimensi dimana atom-atom digambarkan sebagai bola hijau dengan jarak antar bidang adalah d, maka difraksi dapat dituliskan sebagai 2 d sin θ = n λ Persamaan tersebut dikenal sebagai hukum Bragg. Pada persamaan, λ merupakan panjang gelombang sinar-X, θ adalah sudut hamburan dan n adalah orde difraksi[15]. SEM ( Scanning Electron Microscopy) Mikroskop elektron scanning menggunakan hamburan balik elektron-elektron dan elektron-elektron sekunder yang dipantulkan dari benda uji. Elektron-elektron sekunder mempunyai energi yang rendah sehingga elektron-elektron tersebut dapat dibelokkan membentuk sudut dan menimbulkan bayangan topografi. Elektron-elektron yang dihamburkan balik amat peka terhadap jumlah atom dan oleh sebab itu penting untuk menunjukkan perbedaan pada
perubahan komposisi. Perbedaan jumlah atom ini khususnya efektif untuk mengamati paduanpaduan yang biasanya sulit untuk diamati. Intensitas dari elektron yang dihamburkan balik juga peka terhadap orientasi berkas sinar datang relatif terhadap kristal. Efek ini menimbulkan perbedaan orientasi antara butir satu dengan butir yang lain dalam suatu benda uji polikristal yang dapat diamati saat pengamatan dilakukan. Efek tersebut juga dapat memberikan informasi kristalografi dari benda uji dengan suatu proses yang dikenal dengan penyaluran elektron. Sesuai dengan namanya, maka elektron-elektron disalurkan ke bidang-bidang kristal dan jumlah dari penyaluran per bidang bergantung pada pengelompokan bidang dan jarak antaranya. Jika berkas elektron yang bergeseran dengan suatu kristal digetarkan melalui suatu sudut yang besar maka jumlah penyaluran akan berubah dengan berubahnya bentuk. Oleh sebab itu, gambaran hamburan balik akan menampakkan perbedaan dalam bentuk pengaliran elektron yang dapat digunakan untuk memberikan informasi kristalograf[16].
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tulang manusia, hydrazinium hydroxide 80% proanalis, etanol proanalis dengan konsentrasi 50, 75, 85 dan 99 % serta aquades. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas ukur, pinset, pipet, mortar marmer, botol, crucible, sarung tangan, masker, pisau, low temperatur incubator, furnice dan cooler box. Analisis sampel dilakukan dengan XRD (X-Ray Diffractometer) dan SEM (Scanning Electron Microscope). Tabel 3 Sampel tulang manusia yang digunakan Kode Sampel A B C D E F
Umur Sampel Satu hari 25 Tahun 31 Tahun 31 Tahun 37 Tahun 65 Tahun
Jenis Kelamin Laki-laki Wanita Laki-laki Laki-laki Laki-laki Laki-laki
Jenis Tulang Paha Iga Iga Kepala Tibia Iga
Metode Penelitian Persiapan sampel Sampel tulang yang diamati pada penelitian ini adalah tulang manusia. Tulang dibersihkan terlebih dahulu dari daging-daging yang masih menempel dengan menggunakan pisau. Sampel tulang yang telah dibersihkan dipotong menjadi fragmen-fragmen kecil dengan ukuran 1 x 1 x 0,5 cm3. Tulang manusia yang digunakan kemudian dibedakan berdasarkan kelompok umur dan jenis tulang. Kode-kode sampel dapat dilihat pada tabel 3. Deproteinasi Deproteinasi adalah proses menghilangkan bagian organik tulang. Sampel yang telah dipotong-potong menjadi fragmen-fragmen kecil direndam dalam 10 ml hydrazinium hydroxide pada suhu kamar 25 oC selama satu jam. Larutan diganti setelah satu jam dan sampel direndam kembali pada suhu kamar selama 2 jam. Setelah 2 jam, larutan diganti dan sampel direndam kembali dalam 10 ml hydrazinium hydroxide pada suhu 60 oC selama 1 jam. Larutan hydrazinium hydroxide diganti setelah 1 jam dan sampel direndam kembali ke dalam 10 ml larutan hydrazinium hydroxide pada suhu 60 oC selama 24 jam. Setelah 24 jam sampel diambil dan dicuci secara berurutan dengan etanol 50, 75, 85 dan 100% secara triplo kemudian dilanjutkan dengan air aquades sebanyak dua kali. Akhirnya sampel dikeringkan dengan pemanasan pada suhu 100 oC selama 12 jam. Sampel disimpan dalam desikator sebelum dilakukan analisis.
Karakterisasi sampel dengan difraksi sinar-X Karakterisasi dengan difraksi sinar-X dilakukan untuk mengetahui gambaran utama mineral tulang yang diperoleh yaitu ukuran partikel dan derajat kristalinitas. Sampel tulang manusia yang akan dikarakterisasi XRD digerus terlebih dahulu dengan mortar marmer. Sekitar 400 mg sampel yang telah ditumbuk diletakkan pada kaca dengan bantuan perekat. Sampel dikarakterisasi menggunakan alat XRD dengan tipe PW3710 BASED dengan sumber Co yang memiliki panjang gelombang 1,78896 λ. Tegangan yang digunakan adalah 40 kV dan arus sebesar 30 mA. Sudut 2θ yang dipakai adalah 19,990 sampai dengan 99,970. Karakterisasi sampel dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) Karakterisasi SEM dilakukan untuk mengetahui permukaan mineral tulang. Sebelum dilakukan scanning, terlebih dahulu dilakukan coating atau pelapisan sampel dengan logam. Pada identifikasi dengan menggunakan SEM, sampel haruslah merupakan zat yang dapat menghantarkan arus listrik. Tulang manusia merupakan bahan yang tidak menghantarkan arus listrik atau isolator, sehingga sampel perlu dilapisi logam terlebih dahulu sebelum dilakukan scanning. Logam yang digunakan untuk melapisi adalah Pt-Au.
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Difraksi Sinar X Untuk mengurangi kemungkinan adanya interferensi akibat adanya komponen organik pada data, komponen organik harus dihilangkan terlebih dahulu. Prosedur penghilangan komponen organik didasarkan pada efisiensi serta tidak menimbulkan efek pada sifat-sifat kimia dan fisika komponen anorganik sampel. Teknik deproteinasi dengan menggunakan hidrazin tidak menimbulkan efek pada sifat-sifat kimia dan fisika komponen anorganik sampel. Perlakuan dengan hidrazin juga tidak menimbulkan perubahan pada struktur kristal apatit[19]. Berdasarkan pertimbangan tersebut, penelitian ini menggunakan teknik deproteinasi dengan larutan hidrazin. Profil puncak maksima difraksi sinar X mineral sampel dapat dilihat pada tabel 4. Sampel A mengandung kristal apatit yang sebagian besar hadir dalam bentuk hidroksiapatit. Beberapa puncak profil XRD sampel A sesuai dengan data JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards) untuk hidroksiapatit yaitu pada 2θ = 30,069°, 33,005°, 37,273° dan 49,238°. Puncak profil XRD sampel A yang sesuai dengan data JCPDS untuk apatit karbonat tipe B (Ca10(PO4)3(CO3)(OH)2) adalah 2θ = 46,073° dan 51,462°. Sudut 2θ yang lainnya yaitu 41,518° sesuai dengan data JCPDS untuk apatit karbonat tipe A atau (Ca10(PO4)6CO3). Sampel B didominasi oleh hadirnya apatit karbonat tipe B. Puncak-puncak 2θ yang bersesuaian dengan puncak apatit karbonat tipe B adalah 30,046°, 41,837° dan 51,250°. Hidroksiapatit pada sampel B sesuai dengan sudut difraksi 2θ = 37,166° dan 49,393°. Sudut 46,579° sesuai dengan sudut kristal oktakalsium fosfat berdasarkan dengan data JCPDS. Sampel C didominasi oleh hadirnya kristal apatit yang hadir dalam bentuk hidroksiapatit. Fase kristal pada sampel ini juga hadir dalam bentuk oktakalsium fosfat (Ca4H(PO4)3.2.5H2O) yaitu pada 2θ = 46,784° dan apatit karbonat tipe A pada sudut difraksi 2θ = 30,226° dan 41,556°. Apatit karbonat tipe B tidak muncul pada sampel C. Sampel D didominasi oleh hadirnya kristal apatit dalam bentuk hidroksiapatit. Fase kristal lainnya yang hadir pada sampel D adalah oktakalsium fosfat (OKF) dan apatit karbonat tipe B. Sampel E didominasi oleh hadirnya apatit karbonat tipe B. Fase kristal juga hadir dalam bentuk OKF dan hidroksiapatit. Sampel F didominasi oleh kristal apatit yang hadir dalam bentuk apatit karbonat tipe B. Fase kristal lainnya yang hadir pada sampel F adalah oktakalsium fosfat dan hidroksiapatit. Apatit karbonat tipe A tidak hadir pada sampel D, E dan F. Ion karbonat dapat menempati dua posisi yang berbeda pada struktur apatit yaitu posisi OHdan PO43- yang masing-masing akan menghasilkan apatit karbonat tipe A dan B. Kristal kalsium fosfat yang ideal adalah hidroksiapatit, akan tetapi apatit biologi memiliki karakteristik nonstoikiometri akibat kehadiran dari ion-ion asing. Keberadaan ion karbonat ini dapat mengurangi efek ketidakstabilan pada struktur apatit[9].
Keberadaan ion-ion asing akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur sehingga kristal apatit karbonat tipe B juga akan semakin bertambah. Pada tabel 4 dapat kita lihat bahwa secara umum puncak-puncak yang bersesuaian dengan apatit karbonat tipe B semakin bertambah kecuali pada sampel C yang berumur 31 tahun. Pada sampel C apatit karbonat tipe B tidak muncul pada puncak-puncaknya maksimanya. Hidroksiapatit memiliki struktur heksagonal dengan a = b = 9,432 Å dan c = 6,881 Å[8]. Berdasarkan data JCPDS untuk apatit karbonat tipe B memiliki struktur heksagonal dengan a = b = 9,309 Å dan c = 6,927 Å sedangkan Apatit karbonat tipe A memilki struktur monoklinik dengan a = 9,5294 Å, b = 19,100 Å dan c = 6,8601 Å. Struktur OKF adalah triklinik dengan parameter kisi a = 19,87 Å, b = 9,63 Å dan c = 6.88 Å[10].
Tabel 4 Puncak-puncak profil XRD sampel Kode Sampel A
B
C
D
E
F
2θ (°) 30,069 33,005 37,273 41,518 46,073 49,238 51,462 30,046 33,791 37,166 41,837 46,579 49,393 51,250 30,226 33,797 37,322 41,556 46,784 49,112 30,265 33,716 37,407 41,763 46,866 49,367 51,933 30,34 33,126 37,604 41,988 46,709 49,336 51,546 30,273 34,182 37,415 42,525 47,022 49,418 51,696
Keterangan HAP HAP HAP AKA AKB HAP AKB AKB AKA HAP AKB OKF HAP AKB AKA HAP HAP AKA OKF HAP OKF HAP HAP AKB OKF HAP AKB OKF HAP AKB AKB AKB HAP AKB OKF AKB HAP AKB AKB HAP AKB
Tabel 5 Parameter kisi sampel Kode Sampel A B C D E F
a (Å) 10,03 9,61 9,94 9,42 10,37 10,81
c (Å) 7,29 7,07 7,35 6,86 7,47 7,87
Parameter kisi dapat dihitung dengan menggunakan prinsip persamaan jarak antar bidang pada geometri kristal heksagonal, yaitu
1 4 ⎛ h 2 + hk + k 2 = ⎜ d 3 ⎜⎝ a2
⎞ l2 ⎟⎟ + 2 ⎠ c
Hasil pengukuran parameter kisi sampel dapat dilihat pada tabel 5. Hasil dari pengukuran kemudian dibandingkan dengan a dan c dari hidroksiapatit. Hasil pengukuran menunjukkan sampel D memiliki parameter kisi yang hampir mirip dengan hidroksiapatit. Hal ini sesuai dengan data pencocokan puncak-puncak maksima sampel D dengan data JCPDS yang menunjukan bahwa sampel D didominasi oleh kristal apatit yang hadir dalam bentuk hidroksiapatit. Adanya ion karbonat dalam struktur apatit akan mengubah parameter kisi. Kehadiran apatit karbonat tipe A akan mengakibatkan parameter kisi menjadi bertambah panjang. Kehadiran apatit karbonat tipe B akan memperpendek parameter kisi a dan memperpanjang parameter kisi c. Parameter kisi hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai a dan c lebih panjang jika dibandingkan dengan parameter kisi hidroksiapatit. Hal ini menunjukkan bahwa tulang manusia bukan hanya terdiri dari hidroksiapatit. Kenyataan ini didukung oleh hasil identifikasi puncakpuncak profil XRD, senyawa-senyawa lain selain hidroksiapatit bermunculan seperti apatit karbonat tipe A dan B serta oktakalsium fosfat.
Senyawa kalsium fosfat dalam jaringan keras seperti tulang dapat hadir dalam bentuk kristal dan amorf. Kehadiran fase amorf dalam jaringan keras menunjukkan bahwa pembentukkan kristal stabil apatit didahului oleh pembentukkan kristal non apatit. Dari hasil studi material sintesis diketahui bahwa konversi kalsium fosfat amorf menjadi hidroksiapatit berlangsung melalui pembentukkan kristal nonapatit oktakalsium fosfat dan dikalsium fosfat dihidrat[20]. Munculnya puncak sudut difraksi yang sesuai dengan kristal OKF pada sampel B, C, D, E dan F membuktikan bahwa pembentukan hidroksiapatit didahului oleh pembentukan kristal non apatit. Tabel 6 Hasil perhitungan derajat kristalinitas Sampel A B C D E F
Kristalinitas (%) 73,73 87,49 69,44 87,29 81,01 87,59
(a)
(b) Gambar 4 Profil XRD sampel (a) A dan (b) B.
(a)
(b)
(c)
(d) , Gambar 5 Profil XRD sampel (a) C, (b) D, (c) E (d) F. Derajat kristalinitas yaitu besaran yang menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu material dengan membandingkan luasan kurva kristal dengan total luasan amorf dan kristal[17]. Derajat kristalinitas dihitung menggunakan parameter FWHM (Full Width at Half Maximum). Fraksi luas kristal atau amorf dihitung dengan mengkalikan FWHM dengan intensitas. FWHM dianggap setengah alas dan intensitas sebagai tingginya.
Kristalinitas =
Fraksi luas kristal Fraksi luas kristal + fraksi luas amorf
Luas kristal yang digunakan pada bidang (002). Luas dihitung dengan pendekatan segitiga. Penghilangan background dikurangi dengan penghilangan amorf menghasilkan fraksi luas kristalin[17]. Dengan memasukan fraksi luas kristal dan amorf kedalam persamaan didapat derajat kristalinitas. Derajat kristalinitas sampel dapat dilihat pada tabel 6. Tulang mengalami mineralisasi semasa hidupnya. Mineralisasi adalah proses berubahnya substansi organik menjadi anorganik[18]. Bertambahnya umur menyebabkan jumlah mineral tulang manusia juga bertambah. Rangka organik menyimpan garam organik seperti Ca3(PO4)2 atau trikalsium fosfat melalui proses substitusi dan penambahan ion-ion. Trikalsium fosfat kemudian berubah menjadi material anorganik yang tersusun atas kristal-kristal hidroksiapatit[5]. Seiring dengan bertambahnya umur, kandungan kristal apatit akan semakin banyak sehingga menyebabkan derajat kristalinitas tulang bertambah. Derajat kristalinitas yang cenderung meningkat dapat dilihat pada sampel A, B, C dan F yang berumur satu hari, 25, 31 dan 65 tahun. Sampel C memiliki derajat kristalinitas yang lebih rendah dibandingkan dengan sampel B yang berumur 25 tahun dan memiliki jenis tulang yang sama yaitu iga. Hal ini dapat disebabkan karena adanya perbedaan jenis kelamin antara sampel B dan C.
Selain jenis kelamin, mineral tulang dapat juga dipengaruhi oleh aktivitas selama hidup, asupan nutrisi, faktor genetis, paparan ultra violet dan gaya hidup yang dijalani semasa hidup. Derajat kristalinitas sampel A adalah 73,73 %, lebih tinggi daripada sampel C yang berumur 31 tahun. Secara teori, tulang semakin tua umur tulang maka derajat kristalinitas akan semakin meningkat. Tingginya kristalinitas sampel A ditunjukkan pula oleh cukup tingginya ketepatan parameter kisi sampel A dengan parameter kisi hidroksiapatit yaitu sekitar 93 %. Hal ini menunjukkan sampel A didominasi oleh fasa kristal. Perkembangan tulang pada janin manusia dimulai pada sekitar minggu ke 12. Proses osifikasi terjadi bersamaan dengan dimulainya pembentukan tulang[5]. Osifikasi adalah proses perubahan jaringan seperti kartilago menjadi tulang[18]. Sampel A adalah tulang paha manusia yang berumur satu hari. Derajat kristalinitas sampel A yang tinggi diakibatkan karena telah dimulainya proses kristalisasi mineral tulang sejak di dalam kandungan. Harga derajat kristalinitas sampel C, D dan E yaitu 69,44, 87,29 dan 81,01 %. Tulang iga termasuk pada tulang pipih yang terdiri dari tulang padat dan tulang jala. Letak tulang jala pada tulang iga berada diantara dua lapis tipis tulang padat. Tulang tibia merupakan tulang panjang yang terdiri dari tulang padat pada bagian luarnya dan jala pada bagian dalamnya[5]. Tulang kepala merupakan tulang pipih yang terdiri dari tulang padat. Tulang padat memiliki mineral yang lebih banyak daripada tulang jala. Jumlah tulang padat pada tulang kepala lebih banyak daripada tulang tibia sehingga jumlah mineral tulang kepala lebih besar daripada tulang tibia. Jumlah tulang padat pada tulang tibia lebih banyak daripada tulang iga sehingga tulang iga yang merupakan tulang pipih memiliki jumlah mineral yang lebih sedikit dibandingkan dengan tulang tibia. Sampel C, D dan E memiliki kisaran umur yang tidak berbeda jauh. Diasumsikan bahwa laju kristalinitas mineral sampel C, D dan E adalah sama, maka tulang kepala yang memiliki mineral lebih banyak akan memiliki derajat kristalinitas yang lebih tinggi pula jika dibandingkan dengan tulang iga dan tibia. Efek dari penuaan adalah hilangnya kalsium pada tulang. Pada wanita proses ini dimulai pada umur 40 tahun, sedangkan pada laki-laki proses ini dimulai pada umur 60 tahun[5]. Pada penelitian ini didapat bahwa derajat kristalinitas tulang laki-laki yang berumur 65 tahun adalah 87,59 %. Nilai ini kemungkinan telah menurun dari nilai derajat kristalinitas tulang laki-laki yang berumur 60 tahun, tetapi pada penelitian ini tidak tersedia tulang laki-laki yang berumur 60 tahun untuk diteliti. Harga derajat kristalinitas yang tinggi tidak menjamin kekerasan pada tulang. Pada penelitian sebelumnya yang meneliti tentang hubungan antara kolagen dan kristalinitas terhadap kekerasan tulang mendapati bahwa adanya korelasi antara protein dan mineral pada tulang terhadap kekerasan. Protein dan mineral saling bekerjasama dalam memberikan kekerasan pada tulang[21]. Harga derajat kristalinitas yang tinggi pada sampel F tidak menandakan nilai kekerasan yang tinggi pula pada sampel F. Hal ini juga dibuktikan pada penelitian tentang kekerasan tulang manusia didapat bahwa kekerasan pada tulang menurun berdasarkan umur[22]. Ukuran kristal dihitung dengan menggunakan persamaan Scherrer yaitu D =
kλ Bcos θ
B adalah FWHM, λ adalah panjang gelombang yang digunakan yaitu 1,78897x10-10 m dan k adalah konstanta yang nilainya bervariasi, untuk tulang nilainya adalah 0,9[9]. Harga FWHM berbanding terbalik dengan ukuran kristal. Harga FWHM yang semakin kecil menunjukkan ukuran kristal yang semakin besar. Tabel ukuran kristal bidang ( 002 ) dapat dilihat pada tabel 7. Ukuran kristal sampel B, C dan F yang memiliki jenis tulang yang sama meningkat seiring dengan meningkatnya umur. Sampel A memiliki ukuran kristal yang lebih tinggi daripada sampel B dan E. Hal ini dapat pula ditunjukkan dengan harga FWHM bidang ( 002 ) sampel A yang lebih kecil daripada sampel B dan E. Ukuran kristal sampel C, D dan E adalah 19,80, 23,01 dan 19,23 nm. Sampel D memiliki ukuran kristal yang lebih besar daripada sampel C dan E. Sampel D adalah tulang kepala, sampel C adalah tulang iga dan sampel E adalah tulang tibia. Tulang memiliki beberapa fungsi diantaranya untuk melindungi organ internal tubuh dan sebagai penyokong tubuh. Tulang kepala memiliki fungsi sebagai pelindung organ begitu pula dengan tulang iga. Tulang tibia memiliki fungsi yang berbeda dengan tulang kepala dan tibia. Tulang tibia memiliki fungsi sebagai
penyokong tubuh selain untuk membantu pergerakkan. Selama hidupnya tulang tibia mendapatkan tekanan dari berat tubuh yang harus disokongnya sehingga tulang tibia memiliki ukuran kristal yang lebih kecil dibandingkan dengan tulang iga dan kepala. Tabel 7 Ukuran kristal sampel (D( 002)) Kode Sampel A B C D E F
β (°) 0,4970 0,5200 0,4954 0,4264 0,5076 0,4644
D( 002) (nm) 19,97 18,86 19,80 23,01 19,33 21,13
Analisis Tulang Manusia dengan SEM Hasil observasi dengan SEM untuk tulang manusia dapat dilihat pada gambar 5. Mineral tulang mengalami pengkristalan. Berdasarkan data derajat kristalinitas diketahui bahwa derajat kristalinitas mineral tulang akan bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Hal ini diperkuat dengan hasil SEM. Bentuk partikel mineral pada sampel A dan B adalah pipih, tidak beraturan dan permukaannya kasar. Pada sampel B tampak partikel yang berbentuk tajam-tajam. Munculnya bentuk partikel yang tajam-tajam menandakan sampel mengalami kristalisasi. Sampel C memiliki derajat kristalinitas paling kecil yaitu 69,44 %. Hasil SEM sampel C menunjukkan bahwa bentuk partikel mineral sampel adalah bulat, kasar dan memiliki banyak pori seperti jala. Bentuk partikel mineral dari sampel D adalah pipih dan memiliki permukaan yang kasar. Sampel E memiliki bentuk partikel mineral yang pipih dan memiliki permukaan yang kasar. Sampel F yang memiliki derajat kristalinitas paling tinggi, menunjukkan bentuk partikel mineral yang memiliki permukaan halus dan pipih. Berdasarkan hasil perhitungan, ukuran kristal yang paling besar adalah ukuran kristal sampel F. Hasil SEM menunjukkan bahwa ukuran partikel sampel F adalah 68 nm. Hasil ini didapat dengan membandingkan skala pada gambar. partikel yang diukur adalah partikel paling atas. Sampel A berdasarkan hasil SEM memiliki ukuran partikel 13,5 nm. Hasil perhitungan dengan XRD menunjukkan bahwa ukuran kristal sampel F lebih tinggi dibandingkan dengan sampel A, hal ini dibuktikan dengan hasil SEM. Hasil SEM menunjukkan bahwa ukuran partikel sampel F lebih besar daripada sampel A.
(a)
(b)
(c)
(d) Gambar 6 Gambar SEM Tulang Manusia (a) Sampel A, (b) Sampel B (d) Sampel D.
(c) Sampel C dan
(a)
(b) Gambar 7 (a) Sampel E dan (b) Sampel F.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil pencocokan puncak-puncak difraksi sinar X sampel dengan data JCPDS menunjukkan bahwa, sampel A memiliki kristal dominan adalah hidroksiapatit, sampel B didominasi oleh apatit karbonat tipe B, sampel C dan D didominasi oleh kristal hidroksiapatit serta sampel E dan F didominasi oleh kristal apatit karbonat tipe B. Mineral tulang manusia tidak hanya mengandung hidroksiapatit. Derajat kristalinitas tulang manusia meningkat seiring dengan bertambahnya umur. Pada kelompok umur dewasa, tulang kepala memiliki derajat kristalinitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan tulang iga dan tibia. Ukuran kristal tulang manusia cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya umur. Pada kelompok umur dewasa, ukuran kristal tulang tibia lebih kecil jika dibandingkan dengan tulang iga dan kepala. Hasil observasi SEM menunjukkan bahwa bentuk partikel mineral tulang sampel A dan B adalah pipih, tidak beraturan dan memiliki
permukaan yang kasar. Sampel C memiliki bentuk partikel bulat, kasar dan memiliki banyak pori seperti jala. Sampel D dan E memiliki bentuk partikel pipih dan memiliki permukaan yang kasar. Sampel F yang memiliki derajat kristalinitas paling tinggi memiliki bentuk partikel pipih dan permukaannya halus. Saran Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya digunakan sampel untuk jenis tulang yang lain terutama tulang-tulang yang mempunyai kemungkinan mengalami patah tulang lebih besar seperti tulang tibia, femur, humerus, radius dan ulna. Selain itu penting untuk mengetahui sejarah kesehatan dari tulang karena penyakit, gaya hidup dan nutrisi dapat mempengaruhi tulang.
DAFTAR PUSTAKA 1. Bhat, Sujata V. 2002. Biomaterials. Pangboune England : Alpha Science International Ltd. 2. Riyani, Esti. 2005. Karakterisasi Senyawa Kalsium Fosfat Karbonat Hasil Prespitasi Menggunakan XRD (X-Ray Diffraction), SEM ( Scanning Elekton Microscope) Dan EDXA (Energy Dispersive X-Ray Analysis) : Pengaruh Penambahan Ion F- Dan Mg2+[Skipsi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor 3. _________.2006. The Structure and Functions of Bones. http://www.ivy-rose.co.uk [ 10 Maret 2006 ] 4. 5. 6. 7. 8.
_________. Bone Development and Structure. http://www.nsbri.org/ [10 Maret 2006 ] Spence, Alexander P.dan Mason, Elliot B. 1987. Human Anatomy and Physiology Third Edition. California : The Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc. Swindler, Daris R. 1998. Introduction to The Primates. USA : University of Washington Press. Aoki, Hidaki. 1991. Science and Medical Applications of Hydroxyapatite. Institute for Medical and Dental Engineering. Tokyo Medical and Dental University. Mathew Mathai, Shozo Takagi. 2001. Structures of Biological Minerals in Dental Research. Journal of Research of The National of Standard and Technology. 106 : 10351044. 9. Bigi A, E. Foresti, R. Gregorini, A. Ripamonti, N. Roveri, and J. S. Shah. 1992. The Role of Magnesium on The Structure of Biological Apatites. Calc. Tiss. Int. 50 : 439444.
10.
Solechan A. 2001. Pengukuran Derajat Kristalinitas Tulang Tikus Pada Berbagai Umur Dengan XRD [Skipsi]. Depok: Universitas Indonesia.
11.
Elliott J. C. 1973. The Problem of The Composition and Structure of The Mineral Component of The Hard Tissues. Clin Orthop Rel Res 93 : 1973, 313-345. Calderin L., M. J. Stott, A. Rubio. 2003. Electronic and Crystallographic Structure of Apatite. Physical Review B 67, 134106.
12. 13.
Hanson, Bob. 2005. 150000000:1 www.stolaf.edu/people/hansonr [10 Maret 2006 ]
14.
Vlack, Van. 1995. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta : Erlangga
15.
_________.2005. Introduction to X-ray Diffraction. Materials Research Laboratory. University of California http://www.mrl.ucsb.edu [10 Maret 2006 ] Smallman R. E. 1991. Metalurgi Fisik Modern. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
16. 17.
Model
of
Hydroxyapatite.
Purmana, Eko Firman. 2006. Pengaruh Suhu Reaksi Terhadap Derajat Kristalinitas dan Komposisi Hidroksiapatit Dibuat dengan Media Air dan Cairan Tubuh Buatan (Synthetic Body Fluid) [Skipsi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor. 18. . http://www.wikipedia.com [ 26 Desember 2006 ] 19. Baig, AA et al. 1990. Metastable Equilibrium Solubility Behavior of Bone Mineral, Calc. Tiss. Int, 64: 329-339.
20.
Soejoko, S.D.1999. Kajian Komposisi dan Struktur Senyawa Mineral dalam Kutikula Macrobrachium Rosenbergii dan Penaeus Monodon serta evolusinya selama Perioda Molting. [Disertasi]. Bandung. Institut Teknologi Bandung.
21.
Seeman, Ego. 2007. Antiresoptive Agent, Efect on Bone Crystal and Bone Quallity. http://www.medscape.com./ viewarticle/448829.com [ 30 April 2007]
22. Dewi, Setia Utami. 2007. Analisis Kuantitatif, kekerasan dan Pengaruh Termal pada Mineral Tulang Manusia [Skripsi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor. .
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Penelusuran literatur dan persiapan bahan
Persiapan sampel meliputi deproteinasi dan pembersihan
Bersih ?
Tidak
Ya Karakterisasi sampel dengan XRD dan SEM
Pengambilan dan analisa data
Penyusunan Laporan
Lampiran 2 Alat yang digunakan
(a)
(b)
(b)
(d)
(e)
Keterangan : a. Low themperature incubator b. Mortar marmer c. Cawan petri, bulb, gelas piala, crucible, gelas ukur, pinset, pipet d. Furnace e. Desikator
Lampiran 3 Alat karakterisasi yang digunakan
(a)
(b)
Keterangan : a. SEM (Scanning Electrone Microscope) b. XRD ( X-Ray Diffractometer)
Lampiran 4 Perhitungan derajat kristalinitas
Kristalinitas =
Fraksi luas kristal Fraksiluas kristal+ fraksiluas amorf
Keterangan : Fraksi luas kristal = Bkristal x Intensitas Fraksi luas amorf = Bamorf x Intensitas B=
1 (2θ 2 − 2θ1 ) 2
Keterangan : B = FWHM (Full Width at Half Maximum) Contoh fraksi luas amorf
Contoh Fraksi luas kristal
Lanjutan Perhitungan derajat kristalinitas Amorf
Kristal
Fraksi Luas
Sampel
2θ2
2θ1
I
2θ2
2θ1
I
Amorf
Kristalin
Kristalinitas (%)
A
31,70
28,02
5,6269
31,00
29,07
30,12
0,1760
0,4941
73,73
B
30,83
28,19
1,5273
30,83
29,42
20,00
0,0343
0,2397
87,49
C
31,00
28,37
7,1371
31,00
29,42
27,00
0,1595
0,3621
69,44
D
31,18
28,90
3,8210
31,35
29,42
31,00
0,0740
0,5086
87,29
E
31,00
28,72
4,5472
31,00
29,42
28,00
0,0881
0,3760
81,01
F
31,53
29,07
3,8182
30,83
29,42
47,00
0,0798
0,5633
87,58
Lampiran 5 Lokasi puncak maksimum profil XRD sampel Kode
2θ
2θ Literatur
Sampel A
(degree)
AKB
(%)
HAP
(%)
AKA
(%)
OKF
(%)
Keterangan
30,069
29,965
99,65
30,143
99,75
30,228
99,47
30,23
99,49
HAP
33,005
32,780
99,31
32,994
99,97
33,232
99,32
32,78
99,31
HAP
37,273
37,538
99,29
37,399
99,66
36,751
98,58
36,85
98,85
HAP
41,518
42,035
98,77
41,443
99,82
41,07
98,91
AKA
46,073
46,091
99,96
46,413
99,26
46,517
99,04
46,63
98,80
AKB
49,238
49,812
98,85
49,415
99,64
51,462
51,231
99,55
30,046
29,965
99,73
30,143
99,68
30,228
99,4
30,23
99,38
AKB
33,791
32,780
96,91
32,994
97,58
33,232
98,32
32,78
96,92
AKA
37,166
37,538
99,00
37,399
99,38
41,837
42,035
99,53
46,579
46,091
98,94
46,413
99,64
49,393
49,812
99,16
49,415
99,96
51,25
51,231
99,96
30,226
29,965
99,12
30,143
99,72
30,228
99,99
30,23
99,97
AKA
33,796
34,224
98,75
33,766
99,91
34,579
97,74
34,10
99,09
HAP
37,322
37,538
99,42
37,399
99,79
36,751
98,45
36,85
98,72
HAP
41,556
42,035
98,88
41,443
99,73
41,07
98,82
AKA
46,784
46,091
98,50
46,413
99,20
46,517
99,43
46,63
99,67
OKF
49,112
49,812
98,59
49,415
99,39
30,265
29,965
98,99
30,143
99,59
30,228
99,88
30,23
99,89
OKF
33,716
34,224
98,52
33,766
99,85
34,579
97,5
34,10
98,85
HAP
37,407
37,538
99,65
37,399
99,98
36,751
98,21
36,85
98,49
HAP
41,763
42,035
99,35
41,443
99,23
41,07
98,24
AKB
46,866
47,273
99,13
46,517
99,21
46,63
99,50
OKF
49,367
49,812
99,09
51,933
51,231
98,65
30,34
29,965
33,126 37,604 41,988
B
C
D
E
F
HAP AKB
36,751
98,87
36,85
99,15
HAP
41,443
99,05
41,07
98,13
AKB
46,517
99,87
46,63
99,99
OKF HAP AKB
HAP
49,415
99,90
98,76
30,143
99,34
30,228
99,63
30,23
99,64
OKF
34,224
96,79
33,766
98,10
34,579
95,8
34,10
97,12
HAP
37,538
99,82
37,399
99,45
36,751
97,68
36,85
97,96
AKB
42,035
99,88
41,443
98,68
41,07
97,76
AKB
46,709
47,273
98,88
49,336
49,812
99,04
51,546
51,231
99,38
30,273
29,965
34,182 37,415 42,525
HAP AKB
AKB 49,415
99,84
98,97
30,143
99,56
30,228
99,85
30,23
99,87
OKF
34,224
99,87
33,766
98,77
34,579
98,85
34,10
99,78
AKB
37,538
99,67
37,399
99,95
36,751
98,19
36,85
98,47
HAP
42,035
98,83
41,443
97,39
41,07
96,46
AKB
47,022
47,273
99,99
49,418
49,812
99,21
51,696
51,231
99,09
HAP AKB
AKB 49,415
99,99
HAP AKB
Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi Kode
D1
Sampel A
H 0 1 2 3 0 3 1
K 0 0 1 0 0 1 1
L 2 2 1 1 3 1 3
2θ 30,039 33,005 37,273 41,518 46,073 49,238 51,462
α 0 1 7 9 0 13 3
γ 4 4 1 1 9 1 9
αγ 0 4 7 9 0 13 27
σ 2,5059 2,9671 3,6677 4,3938 5,1872 5,737 6,1183 Σ
B
0 2 2 3 3 3 1
0 1 1 0 1 1 1
2 0 1 1 0 1 3
30,046 33,791 37,166 41,837 46,579 49,393 51,250
0 7 7 9 13 13 3
4 0 1 1 0 1 9
0 0 7 9 0 13 27
2,507 3,0932 3,6497 4,4491 5,2754 5,7637 6,0822 Σ
C
1 0 2 1 3 3 3
1 0 1 1 0 1 1
1 2 0 2 1 0 1
26,801 30,226 33,797 37,324 41,556 46,784 49,111
3 0 7 3 9 13 13
1 4 0 4 1 0 1
3 0 0 12 9 0 13
D
0 2 1 3 3 3 1
0 1 1 0 1 0 1
2 0 2 1 0 2 3
30,265 33,716 37,407 41,763 46,866 49,367 51,933
0 7 3 9 13 9 3
4 0 4 1 0 4 9
0 0 12 9 0 36 27
E
0 1 1 3 3 1 1
0 0 1 0 1 0 1
2 2 2 1 0 3 3
30,340 33,126 37,604 41,988 46,709 49,336 51,546
0 1 3 9 13 1 3
4 4 4 1 0 9 9
0 4 12 9 0 9 27
F
0 2
0 1
2 0
30,273 34,182
0 7
4 0
0 0
2,033 2,5342 3,0942 3,6763 4,4004 5,3112 5,715 Σ 2,5402 3,0811 3,6902 4,4362 5,3254 5,7592 6,1983 Σ 2,5516 2,9866 3,7234 4,4753 5,351 5,7539 6,1326 Σ 2,5414 3,1565
σ² 6,2795 8,80377 13,4519 19,3052 26,9074 32,9129 37,4335 145,094 6,28483 9,56786 13,3202 19,7943 27,8304 33,2205 36,9931 147,011 4,1333 6,4224 9,5739 13,5149 19,3631 28,2085 32,6617 113,8777 6,4524 9,4932 13,6178 19,6802 28,3604 33,1688 38,4184 149,1913 6,5105 8,9197 13,8641 20,0281 28,6337 33,1072 37,6085 148,6717 6,4586 9,9632
γσ 10,023 11,868 3,6676 4,3937 46,685 22,9479 55,0646 154,6511 10,0278 0 3,64968 4,44907 0 5,76372 54,7383 78,6301 2,0330 10,1369 0 14,7050 4,4004 0 5,7150 36,9904 10,1606 0 14,7609 4,4362 0 23,0369 55,7843 108,1791 10,2063 11,9463 14,8938 4,4753 0 51,7850 55,1932 148,4999 10,1655 0
ασ 0 2,96711 25,6737 39,5439 0 51,6328 18,3539 138,172 0 21,6524 25,5478 40,0417 68,5808 74,9284 18,2466 248,998 6,0991 0 21,6591 11,0288 39,6032 69,0452 74,2956 221,7310 0 21,5677 11,0707 39,9261 69,2308 51,8331 18,5948 212,2233 0 2,9866 11,1703 40,2775 69,5636 5,7539 18,3977 148,1496 0 22,0952
αsin²θ 0 0,0806 0,7147 1,1306 0 1,5618 0,5654 4,05349 0 0,5912 0,7109 1,1473 2,0322 2,2694 0,5611 7,3122 0,1611 0 0,5915 0,3072 1,1326 2,0491 2,2451 6,4866 0 0,5887 0,3085 1,1434 2,0559 1,5695 0,5751 6,2412 0 0,0813 0,3116 1,1552 2,0681 0,1742 0,5672 4,3576 0 0,60460
γsin²θ 0,2686 0,3228 0,1021 0,1256 1,3781 0,6941 1,6962 4,5878 0,2687 0 0,1016 0,1275 0 0,1745 1,6833 2,3556 0,0537 0,2719 0 0,4096 0,1258 0 0,1727 1,0337 0,2726 0 0,4113 0,1270 0 0,6976 1,7254 3,2339 0,2739 0,3251 0,4155 0,1284 0 1,5677 1,7015 4,4121 0,2727 0
σsin²θ 0,1683 0,2394 0,3745 0,5549 0,7943 0,9957 1,153 4,2773 0,1684 0,2613 0,3706 0,5673 0,8247 1,0061 1,1375 4,3359 0,1092 0,1723 0,2614 0,3764 0,5538 0,8372 0,9870 3,2973 0,1731 0,2591 0,3795 0,5636 0,8422 1,0044 1,1883 4,4101 0,1747 0,2427 0,3868 0,5744 0,8513 1,0023 1,1594 4,3916 0,1733 0,2726
1
1
2
37,415
3
4
12
3,6916
13,6278
14,7663
11,0747
0,30862
0,4115
0,3798
3
0
1
42,525
9
1
9
4,5686
20,8718
4,5686
41,1171
1,18358
0,1315
0,6008
2
2
1
47,022
12
1
12
5,3526
28,6505
5,3526
64,2314
1,90970
0,1591
0,8518
3
0
2
49,418
9
4
36
5,768
33,2702
23,0721
51,9123
1,57259
0,6989
1,0079
1
1
3
51,696
3
9
27
6,1581
37,9217
55,4225
18,4742
0,57025
1,7107
1,1705
Σ
150,7638
113,3477
208,9049
6,14933
3,3845
4,4567
Lanjutan Nilai parameter kisi a dan c serta ketepatannya Kode Sampel A B C D E F
a (Å) 10,0299 9,6148 9,9394 9,4217 10,3685 10,8142
c (Å) 7,2886 7,0711 7,3451 6,8625 7,4746 7,8736
% ketepatan a 93,4800 97,8886 94,4407 99,9396 89,8842 85,1505
% ketepatan c 94,1077 97,2674 93,2864 99,7024 91,4045 85,6087
Lampiran 7 Profil XRD sampel Sampel A (Laki-laki, satu hari, paha)
(Degree)
sampel B (wanita, 25 tahun, iga)
(Degree)
Lanjutan Sampel C ( Laki-laki, 31 tahun, iga)
(Degree)
Sampel D (Laki-laki, 31 tahun, kepala)
(Degree)
Lanjutan Sampel E (Laki-laki, 37 tahun, tibia)
(Degree)
Sampel F (Laki-laki, 65 tahun, iga)
(Degree)
Lampiran 8 Perhitungan ukuran kristal bidang (002) 2θ
θ
(degree)
(degree)
30,069
15,0345
30,046 30,226
cos θ
β
β
λ
(degree)
(radian)
(meter)
0,9658
0,4970
0,008449
15,0230
0,9658
0,5200
15,1130
0,9654
0,4954
30,265
15,1325
0,9653
30,34
15,1700
30,272
15,1360
k*λ
cosθ∗β
D
1,79E-10
1,6E-10
0,008160
1,9731E-08
0,008840
1,79E-10
1,6E-10
0,008538
1,8858E-08
0,008422
1,79E-10
1,6E-10
0,008130
1,9803E-08
0,4264
0,007249
1,79E-10
1,6E-10
0,006997
2,3010E-08
0,9652
0,5076
0,008629
1,79E-10
1,6E-10
0,008329
1,9331E-08
0,9653
0,4644
0,007895
1,79E-10
1,6E-10
0,007621
2,1127E-08
(meter)
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Penelusuran literatur dan persiapan bahan
Persiapan sampel meliputi deproteinasi dan pembersihan
Bersih ?
Tidak
Ya Karakterisasi sampel dengan XRD dan SEM
Pengambilan dan analisa data
Penyusunan Laporan
Lampiran 2 Alat yang digunakan
(c)
(b)
(d)
(d)
(e)
Keterangan : f. Low themperature incubator g. Mortar marmer h. Cawan petri, bulb, gelas piala, crucible, gelas ukur, pinset, pipet i. Furnace j. Desikator
Lampiran 3 Alat karakterisasi yang digunakan
(a)
(b)
Keterangan : c. SEM (Scanning Electrone Microscope) d. XRD ( X-Ray Diffractometer)
Lampiran 4 Perhitungan derajat kristalinitas
Kristalinitas =
Fraksi luas kristal Fraksi luas kristal + fraksi luas amorf
Keterangan : Fraksi luas kristal = Bkristal x Intensitas Fraksi luas amorf = Bamorf x Intensitas 1 (2θ 2 − 2θ1 ) 2 B = FWHM (Full Width at Half Maximum) B=
Contoh fraksi luas amorf
Contoh Fraksi luas kristal
Lanjutan Perhitungan derajat kristalinitas Amorf
Kristal
Fraksi Luas
Sampel
2θ2
2θ1
I
2θ2
2θ1
Height
Amorf
Kristalin
Kristalinitas (%)
A
31,70
28,02
5,6269
31,00
29,07
30,12
0,1760
0,4941
73,73
B
30,83
28,19
1,5273
30,83
29,42
20
0,0343
0,2397
87,49
C
31,00
28,37
7,1371
31,00
29,42
27
0,1595
0,3621
69,44
D
31,18
28,90
3,8210
31,35
29,42
31
0,0740
0,5086
87,29
E
31,00
28,72
4,5472
31,00
29,42
28
0,0881
0,3760
81,01
F
31,53
29,07
3,8182
30,83
29,42
47
0,0798
0,5633
87,58
Lampiran 5 Lokasi puncak maksimum profil XRD sampel Kode
2θ
Sampel A
(degree)
AKB
(%)
HAP
(%)
AKA
(%)
OKF
(%)
Keterangan
30,069
29,965
99,65
30,143
99,75
30,228
99,47
30,23
99,49
HAP
33,005
32,780
99,31
32,994
99,97
33,232
99,32
32,78
99,31
HAP
37,273
37,538
99,29
37,399
99,66
36,751
98,58
36,85
98,85
HAP
41,518
42,035
98,77
41,443
99,82
41,07
98,91
AKA
46,073
46,091
99,96
46,413
99,26
46,517
99,04
46,63
98,80
AKB
49,238
49,812
98,85
49,415
99,64
51,462
51,231
99,55
30,046
29,965
99,73
30,143
99,68
30,228
99,4
30,23
99,38
AKB
33,791
32,780
96,91
32,994
97,58
33,232
98,32
32,78
96,92
AKA
37,399
99,38
B
C
D
E
F
2θ Literatur
HAP AKB
37,166
37,538
99
41,837
42,035
99,53
36,751
98,87
36,85
99,15
HAP
41,443
99,05
41,07
98,13
AKB
46,579
46,091
98,94
46,413
99,64
49,393
49,812
99,16
49,415
99,96
46,517
99,87
46,63
99,99
OKF
51,25
51,231
99,96
30,226
29,965
99,12
30,143
99,72
30,228
99,99
30,23
99,97
AKA
33,796
34,224
98,75
33,766
99,91
34,579
97,74
34,10
99,09
HAP
37,322
37,538
99,42
37,399
99,79
36,751
98,45
36,85
98,72
HAP
41,556
42,035
98,88
41,443
99,73
41,07
98,82
AKA
46,784
46,091
98,5
46,413
99,20
46,517
99,43
46,63
99,67
OKF
49,112
49,812
98,59
49,415
99,39
30,265
29,965
98,99
30,143
99,59
30,228
99,88
30,23
99,89
OKF
33,716
34,224
98,52
33,766
99,85
34,579
97,5
34,10
98,85
HAP
37,407
37,538
99,65
37,399
99,98
36,751
98,21
36,85
98,49
HAP
41,763
42,035
99,35
41,443
99,23
41,07
98,24
AKB
46,866
47,273
99,13
46,517
99,21
46,63
99,50
OKF
49,367
49,812
99,09
51,933
51,231
98,65
30,34
29,965
33,126 37,604
HAP AKB
HAP
49,415
99,90
HAP
98,76
30,143
99,34
30,228
99,63
34,224
96,79
33,766
98,10
34,579
95,8
34,10
97,12
HAP
37,538
99,82
37,399
99,45
36,751
97,68
36,85
97,96
AKB
41,988
42,035
99,88
41,443
98,68
41,07
97,76
AKB
46,709
47,273
98,88
49,336
49,812
99,04
51,546
51,231
99,38
30,273
29,965
34,182 37,415 42,525
AKB 30,23
99,64
OKF
AKB 49,415
99,84
98,97
30,143
99,56
30,228
99,85
30,23
99,87
OKF
34,224
99,87
33,766
98,77
34,579
98,85
34,10
99,78
AKB
37,538
99,67
37,399
99,95
36,751
98,19
36,85
98,47
HAP
42,035
98,83
41,443
97,39
41,07
96,46
AKB
47,022
47,273
99,99
49,418
49,812
99,21
51,696
51,231
99,09
HAP AKB
AKB 49,415
99,99
HAP AKB
Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi Kode
D1
Sampel A
H 0 1 2 3 0 3 1
K 0 0 1 0 0 1 1
L 2 2 1 1 3 1 3
2θ 30,039 33,005 37,273 41,518 46,073 49,238 51,462
α 0 1 7 9 0 13 3
γ 4 4 1 1 9 1 9
αγ 0 4 7 9 0 13 27
σ 2,5059 2,9671 3,6677 4,3938 5,1872 5,737 6,1183 Σ
B
0 2 2 3 3 3 1
0 1 1 0 1 1 1
2 0 1 1 0 1 3
30,046 33,791 37,166 41,837 46,579 49,393 51,250
0 7 7 9 13 13 3
4 0 1 1 0 1 9
0 0 7 9 0 13 27
2,507 3,0932 3,6497 4,4491 5,2754 5,7637 6,0822 Σ
C
1 0 2 1 3 3 3
1 0 1 1 0 1 1
1 2 0 2 1 0 1
26,801 30,226 33,797 37,324 41,556 46,784 49,111
3 0 7 3 9 13 13
1 4 0 4 1 0 1
3 0 0 12 9 0 13
2,033 2,5342 3,0942 3,6763 4,4004 5,3112 5,715 Σ
D
0 2 1 3 3 3 1
0 1 1 0 1 0 1
2 0 2 1 0 2 3
30,265 33,716 37,407 41,763 46,866 49,367 51,933
0 7 3 9 13 9 3
4 0 4 1 0 4 9
0 0 12 9 0 36 27
2,5402 3,0811 3,6902 4,4362 5,3254 5,7592 6,1983 Σ
E
0 1 1 3 3 1 1
0 0 1 0 1 0 1
2 2 2 1 0 3 3
30,340 33,126 37,604 41,988 46,709 49,336 51,546
0 1 3 9 13 1 3
4 4 4 1 0 9 9
0 4 12 9 0 9 27
F
0 2
0 1
2 0
30,273 34,182
0 7
4 0
0 0
2,5516 2,9866 3,7234 4,4753 5,351 5,7539 6,1326 Σ 2,5414 3,1565
σ² 6,27952 8,80377 13,4519 19,3052 26,9074 32,9129 37,4335 145,094 6,28483 9,56786 13,3202 19,7943 27,8304 33,2205 36,9931 147,011 4,1333 6,4224 9,5739 13,5149 19,3631 28,2085 32,6617 113,8777 6,4524 9,4932 13,6178 19,6802 28,3604 33,1688 38,4184 149,1913 6,5105 8,9197 13,8641 20,0281 28,6337 33,1072 37,6085 148,6717 6,4586 9,9632
γσ 10,023 11,868 3,6676 4,3937 46,685 22,9479 55,0646 154,6511 10,0278 0 3,64968 4,44907 0 5,76372 54,7383 78,6301 2,0330 10,1369 0 14,7050 4,4004 0 5,7150 36,9904 10,1606 0 14,7609 4,4362 0 23,0369 55,7843 108,1791 10,2063 11,9463 14,8938 4,4753 0 51,7850 55,1932 148,4999 10,1655 0
ασ 0 2,96711 25,6737 39,5439 0 51,6328 18,3539 138,172 0 21,6524 25,5478 40,0417 68,5808 74,9284 18,2466 248,998 6,0991 0 21,6591 11,0288 39,6032 69,0452 74,2956 221,7310 0 21,5677 11,0707 39,9261 69,2308 51,8331 18,5948 212,2233 0 2,9866 11,1703 40,2775 69,5636 5,7539 18,3977 148,1496 0 22,0952
αsin²θ 0 0,0806 0,7147 1,1306 0 1,5618 0,5654 4,05349 0 0,5912 0,7109 1,1473 2,0322 2,2694 0,5611 7,3122 0,1611 0 0,5915 0,3072 1,1326 2,0491 2,2451 6,4866 0 0,5887 0,3085 1,1434 2,0559 1,5695 0,5751 6,2412 0 0,0813 0,3116 1,1552 2,0681 0,1742 0,5672 4,3576 0 0,60460
γsin²θ 0,2686 0,3228 0,1021 0,1256 1,3781 0,6941 1,6962 4,5878 0,2687 0 0,1016 0,1275 0 0,1745 1,6833 2,3556 0,0537 0,2719 0 0,4096 0,1258 0 0,1727 1,0337 0,2726 0 0,4113 0,1270 0 0,6976 1,7254 3,2339 0,2739 0,3251 0,4155 0,1284 0 1,5677 1,7015 4,4121 0,2727 0
σsin²θ 0,1683 0,2394 0,3745 0,5549 0,7943 0,9957 1,153 4,2773 0,1684 0,2613 0,3706 0,5673 0,8247 1,0061 1,1375 4,3359 0,1092 0,1723 0,2614 0,3764 0,5538 0,8372 0,9870 3,2973 0,1731 0,2591 0,3795 0,5636 0,8422 1,0044 1,1883 4,4101 0,1747 0,2427 0,3868 0,5744 0,8513 1,0023 1,1594 4,3916 0,1733 0,2726
1
1
2
37,415
3
4
12
3,6916
13,6278
14,7663
11,0747
0,30862
0,4115
0,3798
3
0
1
42,525
9
1
9
4,5686
20,8718
4,5686
41,1171
1,18358
0,1315
0,6008
2
2
1
47,022
12
1
12
5,3526
28,6505
5,3526
64,2314
1,90970
0,1591
0,8518
3
0
2
49,418
9
4
36
5,768
33,2702
23,0721
51,9123
1,57259
0,6989
1,0079
1
1
3
51,696
3
9
27
6,1581
37,9217
55,4225
18,4742
0,57025
1,7107
1,1705
Σ
150,7638
113,3477
208,9049
6,14933
3,3845
4,4567
Lanjutan Nilai parameter kisi a dan c serta ketepatannya Kode Sampel A B C D E F
a (Å) 10,0299 9,6148 9,9394 9,4217 10,3685 10,8142
c (Å) 7,2886 7,0711 7,3451 6,8625 7,4746 7,8736
% ketepatan a 93,4800 97,8886 94,4407 99,9396 89,8842 85,1505
% ketepatan c 94,1077 97,2674 93,2864 99,7024 91,4045 85,6087
Lampiran 7 Profil XRD sampel Sampel A (Laki-laki, satu hari, paha)
(Degree)
sampel B (wanita, 25 tahun, iga)
(Degree)
Lanjutan Sampel C ( Laki-laki, 31 tahun, iga)
(Degree)
Sampel D (Laki-laki, 31 tahun, kepala)
(Degree)
Lanjutan Sampel E (Laki-laki, 37 tahun, tibia)
(Degree)
Sampel F (Laki-laki, 65 tahun, iga)
(Degree)
Lampiran 8 Perhitungan ukuran kristal bidang (002) 2θ
θ
(degree)
(degree)
30,069
15,0345
30,046 30,226
cos θ
β
β
λ
(degree)
(radian)
(meter)
0,9658
0,4970
0,008449
15,0230
0,9658
0,5200
15,1130
0,9654
0,4954
30,265
15,1325
0,9653
30,34
15,1700
30,272
15,1360
k*λ
cosθ∗β
D
1,79E-10
1,6E-10
0,008160
1,9731E-08
0,008840
1,79E-10
1,6E-10
0,008538
1,8858E-08
0,008422
1,79E-10
1,6E-10
0,008130
1,9803E-08
0,4264
0,007249
1,79E-10
1,6E-10
0,006997
2,3010E-08
0,9652
0,5076
0,008629
1,79E-10
1,6E-10
0,008329
1,9331E-08
0,9653
0,4644
0,007895
1,79E-10
1,6E-10
0,007621
2,1127E-08
(meter)
