BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Karakterisasi mikroskopik yang pertama dilakukan adalah analisis

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

41

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Serapan Fourier Transform Infrared (FTIR) Karakterisasi mikroskopik yang pertama dilakukan adalah analisis FTIR. Analisis serapan FTIR dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi yang terkandung dalam tiga sampel kontrol dan enam sampel uji nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS). Spektrum transmitansi IR sampel diperlihatkan pada Gambar 4.1 sampai 4.7. Tabel 4.1 memperlihatkan bilangan gelombang gugus-gugus fungsi yang dimiliki oleh ketiga sampel kontrol dan keenam sampel uji.

80.0 70

60 50

%T

40

30 1539,27 1634,24 1414,27

20

10

902,24 1132,19 1062,16

3435,16

563,22

0.0 4000.0

3000

2000

cm-1

1500

1000

450.0

Gambar 4.1 Pola FTIR Sampel Uji B1 nHA (10%) + CS (90%)

Skripsi

SINTESIS DAN KARAKTERISASI MIKROSKOPIK NANO-KOMPOSIT HIDROKSIAPATIT/KITOSAN (n-HA/CS) UNTUK APLIKASI JARINGAN TULANG

RA Irindah Fajar Sari


42

80.0 70

60 50

%T

3444,51

2923,54

1544,54 1383,54 1651,52

563,50

1063,48

40

30 20

10 0.0 4000.0

3000

2000

cm-1

1500

1000

450.0


80.0 70

60 50

%T

40

30 20

10

3462,5

1383,18 1308,18

1638,13

602,16 563,14 1031,9

0.0 4000.0

3000

2000

cm-1

1500

1000

450.0


Skripsi




43

100.0 90 80 70 60 50 %T 40 30

2926,40

2368,43 2341,44

1993,44 1704,39 1508,36 1650,35 1423,33

3419,34

472,36

20 961,22

602,16 564,12

10 0

1031,6

3568,35

-10.0 4000.0

3000

2000

cm-1

1500

1000

450.0


100.0 90 80 70 60 50 %T 40

877,44

30

1705,37 1559,37 1650,32 1508,36 1458,33 1419,32 1384,35

20 10 0

962,25 631,18

3571,14 3435,13 1091,2

-10.0 4000.0

472,44

3000

2000

cm-1

1500

603,7 564,4

1031,0

1000

450.0


Skripsi




44

80.0 70

60 50

%T

877,53

40 1644,38

1384,45 1455,44 1417,43

473,51

962,42 631,36

30 603,27

20

3472,23

564,24

1092,18 1032,14

10 0.0 4000.0

3000

2000

1500

cm-1

1000

450.0


3790,81 3571,74 3434,73

876,84 837,84 962,76

1653,79 1504,81 1563,82 1420,80

474,83 629,70 603,56

3573,71

2922,73

1652,74

3435,67

1428,77 1258,79 1379,77 1157,75 1324,78

1072,74

1382,16

1639,11

(c)

1644,38

502,18

1151,11

998,10 1033,19 1073,11

3418,4 1455,44 1417,43

962,42 1032,14

3472,23

4000.0

(b)

600,77 564,50

1093,37

%T

3000

2000

cm-1

1500

(a)

1000

473,51

(d)

631,36 603,27 564,24

450.0

Gambar 4.7 Pola FTIR dari (a) nHA, (b) Chitosan from Shrimp Shells, (c) CS, (d) nHA/CS nanocomposite

Skripsi




46

Berdasarkan Tabel 4.1 gugus fungsi yang teridentifikasi pada sampel kontrol A1 (serbuk nanopartikel hidroksiapatit) diantaranya adalah gugus fosfat (PO4), gugus karbonat (CO3) dan gugus hidroksil (OH). Gugus fungsi karbonat (CO3) yaitu gugus NO2 (ν2) pada bilangan gelombang 1563 cm-1 serta gugus CH3 (ν3) pada 1420 cm-1. Sampel kontrol A2 (serbuk Chitosan from Shrimp Shells) dan sampel kontrol A3 kitosan (CS) memiliki gugus fungsi N-H, C-H, amida I dan amida II yang merupakan karakteristik dari kitosan. Peta absorbsi dari keseluruhan sampel uji B1 sampai B6 menunjukkan adanya tumpang tindih (overlapping) dibeberapa bilangan gelombang. Spektrum IR pada keenam sampel uji tersebut menunjukkan adanya pita absorbsi fosfat, pita absorbsi karbonat v2 dan v3, serta pita absorbsi hidroksil dari nanopartikel hidroksiapatit (nHA) bertumpuk dengan gugus N-H, C-H, amida I dan amida II milik kitosan. Tumpang tindih (overlapping) pada beberapa bilangan gelombang ini mengakibatkan spektra FTIR terlihat lebih lebar pada daerah bilangan gelombang 3472 cm-1 (Gambar 4.7). Analisis hasil FTIR pada sampel uji B1 sampai B3 memperlihatkan teridentifikasinya gugus fungsi N-H, amida I dan amida II yang merupakan karakteristik dari kitosan mampu bertumpukan dengan gugus fungsi OH milik nanopartikel hidroksiapatit (n-HA) tetapi tidak terlihat perubahan yang lebih lebar pada spektra FTIR. Sampel uji B1 terindentifikasi memiliki gugus fungsi N-H yang bertumpukkan dengan gugus fungsi OH milik nanopartikel hidroksiapatit (nHA) pada bilangan gelombang 3435 cm-1 tetapi spektra FTIR masih identik dengan spekta FTIR pada sampel kontrol A3 (kitosan/CS). Sampel uji B2 memilki

Skripsi




47

gugus fungsi OH pada bilangan gelombang 3444 cm-1 yang bertumpukan dengan gugus fungsi N-H milik kitosan. Spektra FTIR sampel uji B2 tidak terlihat lebih lebar, gugus PO4 stretching pada bilangan gelombang 1063 cm-1 dan PO4 bending pada 563 cm-1, gugus C-H muncul pada bilangan gelombang 2923 cm-1 dan gugus fungsi C=C yang bertumpukkan dengan gugus fungsi amida II milik kitosan pada bilangan gelombang 1544 cm-1. Selain itu teridentifikasi gugus fungsi OH dari nanopartikel hidroksiapatit (n-HA) yang bertumpukkan dengan gugus fungsi amida I milik kitosan pada bilangan gelombang 1651 cm-1. Sampel uji B3 memilki gugus fungsi OH pada bilangan gelombang 3462 cm-1 yang bertumpukan dengan gugus fungsi N-H milik kitosan dan pada bilangan gelombang 1638 cm-1 yang bertumpukkan dengan gugus fungsi amida I milik kitosan. Gugus PO4 stretching pada bilangan gelombang 1031 cm-1 dan PO4 bending pada 602-563 cm-1. Gugus C=C pada bilangan gelombang 1638 cm-1 bertumpukkan dengan gugus fungsi amida I dan amida II milik kitosan. Gugus fungsi yang teridentifikasi pada sampel uji B4 sampai B6 memperlihatkan tumpang tindih (overlapping) dibeberapa panjang gelombang seperti gugus fungsi N-H milik kitosan yang tumpang tindih dengan gugus fungsi OH milik nHA. Spektra FTIR pada sampel uji B4 sampai B6 berbeda dengan spektra FTIR pada sampel uji B1 sampai B3. Spektra FTIR pada sampel uji B4 sampai B6 terlihat lebih lebar. Terjadinya overlapping yang menyebabkan pelebaran spektra FTIR pada beberapa bilangan panjang gelombang disertai teridentifikasinya gugus fungsi dari kitosan dan nHA menunjukkan nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS) telah berhasil terbentuk.

Skripsi




48

4.2 Hasil Pengujian X-Ray Diffraction (XRD) Mengacu pada hasil dan pembahasan analisis FTIR, hasil pengujian instrumen X-Ray Diffraction (XRD) memberikan informasi spesifik eksitensi mengenai fasa apa saja yang terkandung di dalam sampel. Pola XRD digambarkan dalam bentuk profil difragtogram (kurva dengan puncak-puncak), sebagai absis adalah sudut difraksi 2θ dan ordinat adalah kalkulasi intensitas difraksi “count” yang dilengkapi dengan data jarak antar bidang atom (d=jarak kisi kristal) (Winarti, 2008). Analisa XRD dilakukan dengan mencocokan data ICSD (Inorganic Crystal Structure Database). Data tersebut kemudian dianalisis sehingga diperoleh parameter kisi kristal, ukuran kristal sampel dan derajat kristalinitas sampel nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS). Berikut adalah pola hasil analisa XRD masing-masing sampel :

3098

CaHPO4 69.6% hydroxyapatite 30.4% Sam pel1b.raw D IFF

5

10

15

20

25

35

40

45 50 2 theta / deg

-4-11 132 -1-41 -214 -331 -403 141 240 -422 -224 133 -1-15 -2-43 2-42 -115 -414 -134 323 501 520 250 134 -504 -152 -343 -2-16 432 512 -135 -6-13 -1-61

-103 022

-202

-1-21

30

2-21 -113 -3-12 212 0-32 3-11 311 230 320 -123 032 -313 -1-14

0

210 012 102 1-21 -2-12 211 0-22 -2-21

111

-111

1-11

0-11 1-10 -1-11

001

-101

100

1549

-201 020 0-12 -1-12

002

120

I/ rel.

55

60

65

70

75

80

85

90

Gambar 4.8 Kurva Search Match Terhadap Puncak-puncak Sampel Uji B1

Skripsi




3166

49

CaHPO4 43.2% hydroxyapatite 56.8% Sam pel2a.raw D IFF

0

5

10

15

20

25

30

35

40

311 123 230 -123 032 -322 302 3-12 410 -412 330 401 -4-13 4-20 -2-42 -241 042 0-43 204 4-12 3-23 -3-34 -4-33 3-41 -234 422 -1-35 -424 2-51 0-53 314 -4-43 -206 4-41 -611 -434 610

-103 022

0-31 -113 -3-12 212 0-32 222

-2-21

111

020 0-12

-111

1-11

0-11 1-10 -1-11

-101

001

100

002

1583

210 -1-21 120 012 102 -202 1-21 202 -2-12 211 0-22

121

I/ rel.

45 50 2 theta / deg

55

60

65

70

75

80

85

90


2933

CaHPO4 20.9% hydroxyapatite 79.1% Sam pel3a.raw D IFF

211

I/ rel.

0

5

10

15

20

25

30

35

213

222

220 -221 1-22 2-21 -1-31 -3-12 212 0-32 311 132 230 -123 032 -322 203 3-12 410 014 330 -141 -421 232 1-24 -224 133 -1-15 -2-43 005 -115 -414 -432 323 501 520 -2-52 304 -504 052 -2-53 333 1-35 3-50 -612 -235 035

202 1-12 121 -212

120 210 012 102

002 111

020 0-12

-111

1-11

0-11 110 -1-11

-101

001

100

112

1467

40

45 50 2 theta / deg

55

60

65

70

75

80

85

90


Skripsi




2901

50


211

I/ rel.

5

10

15

20

25

30

40

45 50 2 theta / deg

55

60

232 223 -224 133 -1-15 -205 -423 430 510 0-25 -5-22 -521 0-44 1-52 143 -4-15 1-44 -441 -415 1-53 243 215 3-43 610

202

35

220 -301 310 1-22 -311 130 122 301 222 0-32 311 132 230 213 -123 032 -1-14 203 -411 410 1-40 0-24 -1-42 -4-13

0

1-12 121 -212

210 120 012 102

111 -201

0-12

-111

1-11

-101

0-11 110 -1-11

001

100

002

112

1451

65

70

75

80

85

90


2758


211

I/ rel.

5

10

15

20

25

30

40

45 50 2 theta / deg

032 303 -313 -4-11 040 -1-41 2-32 -2-24 -323 -133 232 1-24 -224 133 -1-15 -205 -423 1-34 -215 015 -5-22 501 5-20 2-50 3-42 -405 052 -3-35 -1-16 5-12 -6-12 -612 -235 0-54

202

35

2-20 -301 310 1-22 2-21 -302 -3-12 103 222 0-32 311 132 213 2-30 1-32 231

0

1-12 121 -212

111 -201

0-12 210 2-10 012 102

-111

1-11

-101

0-11 1-10 -1-11

001

100

002

112

1379

55

60

65

70

75

80

85

90


Skripsi




2627

51

hydroxyapatite Sam pel6b.raw D IFF

211

I/ rel.

5

10

15

20

25

30

40

55

60

65

70

75

80

405 620 116 702

225 440 334

251 602 342 305

205

314 512 503

502 233 332 143

124

240

104

223 133 142

213 231

45 50 2 theta / deg

303 141

132

203 401

311

113

222

35

310 221

301

0

220

202

102

201

200 111

101

110

100

002

112

1314

85

90


Identifikasi Gambar 4.7 memperlihatkan pola XRD sampel uji B1 nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS) yang menunjukkan puncak tertinggi dimiliki oleh CaHPO4 (Kalsium Hidro-fosfat) yakni pada sudut 2θ = 30.120 . Mayoritas puncak yang teridentifikasi dari sampel uji B1 adalah milik CaHPO4, meskipun mineral apatit (nanopartikel hidroksiapatit) masih muncul pada puncak-puncak tertentu. Calculated pattern pada sampel uji B1, CaHPO4 sebesar 69,6% dan hydroxyapatite sebesar 30,4%. Kemungkinan terbentuknya senyawa CaHPO4 disebabkan ketidaksetabilan stoikiometri dalam senyawa nanopartikel hidroksiapatit [nHA, Ca10(PO4)6(OH)2] menyebabkan rasio molar Ca/P>1,67 yang membentuk CaO. Kandungan CaO diatas 55% akan membentuk kalsium hidro-fosfat (CaHPO4). Identifikasi Sampel B2 puncak tertinggi pada sudut 2θ = 31.840 (Gambar 4.8), B3 pada sudut 2θ = 31.760 (Gambar 4.9), B4 pada sudut 2θ = 31.820 (Gambar 4.10), B5 pada sudut 2θ = 31.800 (Gambar 4.11) dan sampel uji

Skripsi




52

B6 puncak tertinggi pada sudut 2θ = 31.760 (Gambar 4.12). Puncak-puncak tertinggi yang diperlihatkan pola XRD pada sampel uji B2 sampai B5 nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS) dimiliki oleh nanopartikel hidroksiapatit (nHA). Pola XRD sampel uji B2 sampai B5 memperlihatkan masih muncul puncak milik CaHPO4 di beberapa sudut, namun intensitasnya lebih rendah dibandingkan puncak yang dimiliki nHA dan terjadi penurunan nilai calculated pattern CaHPO4 pada setiap kenaikan variasi komposit. Pada sampel uji B6 fasa CaHPO4 tidak teridentifikasi, puncak-puncak hanya dimiliki oleh nHA (Gambar 4.13). Munculnya fasa CaHPO4 diprediksi menyebabkan ketidaksetabilan [nHA, Ca10(PO4)6(OH)2]. Ketidaksetabilan ini kemungkinan berpengaruh pada nilai parameter kisi, ukuran kristal dan derajat kristalinitas. Hasil perhitungan data XRD yang menunjukkan nilai parameter kisi dan ukuran kristal nanopartikel hidroksiapatit (nHA) dalam nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS) diperlihatkan pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3. Derajat kristalinitas sampel uji B1 sampai B6 disajikan dalam Tabel 4.4.

Tabel 4.2 Parameter Kisi Sampel Kode Sampel B1 B2 B3 B4 B5 B6

Skripsi

Parameter Kisi a,b (Å) 9.4032 9.4004 9.3920 9.3798 9.3908 9.3942

Accuracy 96,872 97,936 98,938 97,646 98,988 98,311

c (Å) 6.8817 6.8904 6.8785 6.8743 6.8808 6.8826


Accuracy 99,851 99,951 99,428 99,105 98,955 99,526



53

Tabel 4.3 Ukuran Kristal Sampel Kode Sampel

D002 (nm)

B1 B2 B3 B4 B5 B6

21,0 22.0 17,0 17,0 18,0 20,0

Tabel 4.4 Derajat Kristalinitas Sampel Kode Sampel

Derajat Kristalinitas (%)

B1 B2 B3 B4 B5 B6

34 19 30 31 31 35

Parameter kisi nanopartikel hidroksiapatit (nHA) dalam nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS) menunjukkan nilai parameter kisi a=b≠c masih relevan dengan reverensi yaitu a=b=9,432 Å dan c= 6,881 Å. Struktur kristal nanopartikel hidroksiapatit (nHA) adalah heksagonal (a=b≠c). Hal ini sekaligus menjelaskan bahwa dengan kehadiran fasa lain CaHPO4, nHA masih dalam fase kristal stabil didalam sintesis nanokomposit hidroksiapatit/ kitosan (nHA/CS), yaitu [nHA, Ca10(PO4)6(OH)2].

Skripsi




Perhitungan

ukuran

kristal

sampel

54

dan

derajat

krisatinitas

menunjukkan nilai yang naik-turun. Penjelasan yang mampu diberikan adalah penjelasan nilai-nilai dalam Tabel 4.3 dan 4.4. Pada Tabel 4.3 memperlihatkan ukuran kristal sampel yang dihitung menggunakan persamaan Scherrer. Ukuran kristal yang diperoleh berkisar 17,0-22,0 nm. Ukuran kristal yang diperoleh ini berbanding terbalik dengan nilai FWHM. Sampel yang memiliki nilai FWHM yang rendah akan menghasilkan ukuran kristal yang lebih besar. Pada pengukuran derajat kristalinitas menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu material

dengan

membandingkan

luasan

kurva

kristal

dengan

luasan

amorf+kristal. Terlihat perbedaan derajat kristalinitas pada Tabel 4.4, hal ini menunjukkan bahwa struktur amorf kitosan mempengaruhi derajat kristalinitas nanopartikel hidroksiapatit (nHA) dalam nanokomposit hidroksiapatit/ kitosan (nHA/CS). 4.3 Hasil Pengamatan Scanning Electron Microscopy (SEM) Karakterisasi SEM untuk mengetahui morfologi sampel dilakukan bersamaan karakterisasi EDAX untuk mengetahui kandungan Ca dan P. Karakterisasi Pengamatan SEM-EDAX dilakukan pada sampel B2 dan B6 nanokomposit hidroksiapatit/kitosan (nHA/CS). Berikut hasil dari karakterisasi SEM pada sampel B2 dan B6 (Gambar 4.14 dan Gambar 4.15) dengan perbesaran 5.000x, 10.000x, 30.000x dan Tabel 4.5 memperlihatkan rasio Ca/P dari sampel dengan melihat kandungan Ca dan P dari hasil EDAX.

Skripsi




(a)

(b)

55

(c)

Gambar 4.14 Struktur Morfologi SEM Sampel Uji B2; (a) Perbesaran 5.000x; (b) 10.000x dan (c) 30.000x.

(a)

(b)

(c)

Gambar 4.15 Struktur Morfologi SEM Sampel Uji B6; (a) Perbesaran 5.000x; (b) 10.000x dan (c) 30.000x.

Skripsi




56

Element OK PK CaK Matrix

Wt% 44.49 14.67 29.55 Correction

At% 56.39 09.60 14.95 ZAF

Element OK PK CaK Matrix

Wt% 48.38 17.46 34.16 Correction

At% 68.11 12.70 19.19 ZAF

(a)

(b)

Gambar 4.16 Microanalysis Report dari EDAX; (a) Sampel Uji B2, (b) Sampel Uji B6.

Tabel 4.5 Rasio Molaritas Ca/P

Skripsi

Kode Sampel

Ca/P

B2

1,56

B6

1,51




57

Analisis morfologi perrmukaan SEM pada sampel B2 dan B6 memperlihatkan nanopartikel hidroksiapatit (nHA) menyebar seragam dalam nanokomposit hidroksiapatit (nHA/CS). Penyebaran seragam dapat terlihat melalui matriks kitosan yang telah saling berhubungan antar sel. Permukaan halus pada

kitosan

berangsur-angsur

mulai

terganggu

dengan

bergabungnya

nanopartikel hidroksiapatit (nHA) sehingga menghasilkan permukaan yang lebih kasar dari sebelumnya. Analisis morfologi ini memberikan gambaran bahwa nanopartikel hidroksiapatit (nHA) telah tumbuh dengan baik dalam matriks kitosan (Yildirim, 2004). Morfologi dalam sampel nanopartikel hidroksiapatit (nHA) komposit terlihat membentuk bongkahan atau granula- granula, permukaan terlihat kasar dan diameter bongkahan yang terbentuk berukuran 3 µm. Observasi SEM dilakukan bersamaan dengan pengukuran EDAX. Rasio molaritas Ca/P dapat dilihat pada Tabel 4.5. Rasio Ca/P pada nHA murni adalah 1.67. Rasio pada sampel uji relatif lebih kecil daripada rasio nHAp murni. Hal ini dikarenakan kemungkinan hadirnya fasa CaHPO4 pada karakterisasi XRD. Fasa CaHPO4 kemungkinan hadir dan menyebabkan perubahan rasio Ca/P dari [nHA, Ca10(PO4)6(OH)2]. Fasa CaHPO4 terbentuk dari starting material CaO>55%. Selain itu hasil dari analisis FTIR, memperlihatkan munculnya gugusgugus fungsi yang mengalami tumpang tindih (overlapping) juga dimungkinkan mempengaruhi nilai rasio Ca/P.

Skripsi



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Karakterisasi mikroskopik yang pertama dilakukan adalah analisis

Recommend Documents