OPTIMASI KONSENTRASI TWEEN 80 PADA PEMBUATAN MIKROSFER POLIPADUAN (POLIASAMLAKTAT DENGAN POLIKAPROLAKTON)
DEWI SUMARYANI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
ABSTRAK DEWI SUMARYANI. Optimasi Konsentrasi Tween 80 pada Pembuatan Mikrosfer Polipaduan (Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton). Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan ACHMAD SJAHRIZA. Mikrosfer merupakan partikel berbentuk bola berukuran mikron, terbuat dari bahan keramik, kaca, atau polimer sebagai pengungkung gas, larutan, ataupun padatan dalam bentuk senyawa oganik maupun anorganik. Pembuatan mikrosfer dapat dilakukan dengan metode emulsifikasi. Bahan dasar mikrosfer yang digunakan yaitu polipaduan (Poliasamlaktat dan Polikaprolakton) yang dilarutkan dalam pelarut atsiri kemudian diemulsikan dan didispersikan dalam pelarut lain yang tidak saling campur sehingga terbentuk partikel mikro. Tween 80 dapat berfungsi sebagai pengemulsi pada pembuatan mikrosfer polipaduan poliasamlaktat dan polikaprolakton. Gugus hidroksi dari tween yang bersifat polar akan berikatan dengan molekul air sedangkan rantai pajangnya akan berikatan dengan molekul diklorometana sehingga emulsi menjadi lebih stabil. Besarnya konsentrasi tween 80 yang ditambahkan mempengaruhi stabilitas emulsi tersebut, sehingga mempengaruhi keseragaman ukuran dan jumlah mikrosfer yang dihasilkan semakin banyak. Semakin tinggi konsentrasi tween 80 yang digunakan maka mikrosfer yang berukuran 125-212 µm dan 75-125 µm yang didapat semakin banyak sedangkan yang berukuran >212 µm semakin sedikit. Penambahan tween 80 sebagai pengemulsi dalam pembuatan mikrosfer, tidak memberikan pengaruh dalam proses degradasi mikrosfer.
ABSTRACT DEWI SUMARYANI. Optimation of Tween 80 Concentration in Preparation of Polyblend of Microsphere (Polylactic acid and Polycaprolactone). Supervisied by TETTY KEMALA and ACHMAD SJAHRIZA. Microsphere is spherical micron-sized particles, made of ceramic materials, glass, or polymer as gas, solvents, or solid confining agent in form of organic or inorganic compound. Microsphere can be prepared using emulsification method. Microsphere based materials used were polyblend of polylactic acid and polycaprolactone, which were dissolved in volatile solvent then emulsified and dispersed in an immiscible solvent to form microparticles. Tween 80 was used as emulsifier in polyblend microsphere preparation. Polar hydroxy groups of tween would bind with water molecules while its long chain would bind with dichloromethane molecules to form more stable emulsion. Concentration of tween 80 added affected the emulsion stability that influenced uniformity and increased the number of microsphere produced. The greater concentration of tween 80 used the number of sized 125-212 µm and 75-125 µm microsphere were increasing, while the member of greater of >212 µm microsphere were decreasing. The addition of tween 80 as emulsifier in microsphere preparation do not affect microsphere degradation mechanism.
OPTIMASI KONSENTRASI TWEEN 80 PADA PEMBUATAN MIKROSFER POLIPADUAN (POLIASAMLAKTAT DENGAN POLIKAPROLAKTON)
DEWI SUMARYANI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Judul Skripsi : Optimasi Konsentrasi Tween 80 pada Pembuatan Mikrosfer Polipaduan (Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton) Nama : Dewi Sumaryani NIM : G44203074
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Tetty Kemala, S. Si, M. Si NIP 132 232 787
Drs. Achmad Sjahriza NIP 131 842 413
Diketahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806
Tanggal lulus :
PRAKATA Bissmillahirrahmaanirrahim. Alhamdulillah. Segala puji hanya milik Allah Tuhan semesta alam. Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga karya ilmiah dengan judul “Optimasi Konsentrasi Tween 80 pada Pembuatan Mikrosfer Polipaduan (Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton)” berhasil diselesaikan. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Maret sampai September 2008 bertempat di Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium Kimia Fisik, IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Tetty Kemala, SSi, MSi dan Bapak Drs. Achmad Sjahriza selaku pembimbing yang senantiasa meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran, dan ilmu pengetahuan kepada penulis. Terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak, Ibu, Ceuceu, Ceu May, dan Intan atas doa, cinta, kasih sayang, motivasi, kesabaran, dan perhatian, yang begitu besar selama ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada staf laboran kimia anorganik, kimia fisik, kimia analitik, dan kimia organik atas fasilitas, bantuan, serta masukan yang diberikan. Selain itu penulis mengucapkan terima kasih kepada teman-teman seperjuangan di Laboratorium Anorganik (Anjar, Balqis, Ihsan, Awan, Kak Romi, dan Tomi), Nit, Lia, Iqoy, sahabatsahabat kimia-Q, dan kimia angkatan 40 yang telah memberikan bantuan selama penulis melakukan penelitian serta semua pihak yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Dewi Sumaryani
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kuningan pada tanggal 10 Mei 1985 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari ayah Yopi Kunaepi dan ibu Nining. Tahun 2003, penulis lulus dari SMU PGRI Kuningan, dan pada tahun yang sama masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih Program Studi Kimia pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten Kimia Anorganik pada tahun ajaran 2007/2008. Pada bulan Juli-Agustus 2006 penulis berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan di Laboratorium Rujukan Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan (Pusarpedal).
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... viii DAFTAR TABEL ......................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. viii PENDAHULUAN .........................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Mikrosfer ............................................................................................................. Teknik Pembuatan Mikrosfer .............................................................................. Poliasamlaktat ..................................................................................................... Poli(ε-kaprolakton) ............................................................................................. Tween 80 ............................................................................................................. Polipaduan Polimer (polyblend) .......................................................................... Degradasi Polimer ............................................................................................... Fourier Transform Infrared (FTIR) ....................................................................
1 2 2 3 3 3 4 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ..................................................................................................... Metode Penelitian ...............................................................................................
4 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesis Poliasamlaktat ....................................................................................... Mikrosfer ............................................................................................................. Distribusi Partikel ............................................................................................... Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR .................................................................. Perubahan Morfologi Mikrosfer ......................................................................... Degradasi Mikrosfer secara in Vitro ....................................................................
6 6 6 8 8 9
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ............................................................................................................. 11 Saran ................................................................................................................... 11 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 11 LAMPIRAN .................................................................................................................. 13
DAFTAR TABEL Halaman 1
Sifat fisik dan mekanis PLA .................................................................................... 3
2
Sifat fisik PCL ......................................................................................................... 3
3
Analisis gugus fungsi menggunakan FTIR............................................................... 8
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Struktur kimia PLA ..................................................................................................
2
2
Struktur kimia poli(ε-kaprolakton) .........................................................................
3
3
Struktur kimia tween 80 ...........................................................................................
3
4
Reaksi pembentukan PLA .......................................................................................
6
5
Persentase keterulangan pembuatan mikrosfer ........................................................
6
6
Foto mikrosfer (125-212 µm) dengan perbesaran 400Х (a) Tween 0,50%; (b) 1,00%; (c) 1,50%; (d) 2,00%; dan (e) 2,50% ..........................................................
7
7 8
9 10 11
Pengaruh konsentrasi tween pada jumlah mikrosfer ..............................................
7 Foto mikrosfer (125-212 µm) setelah degradasi selama 8 minggu dengan perbesaran 400Х (a) Tween 0,50%; (b) 1,00%; (c) 1,50%; (d) 2,00%; dan (e) 2,50% ....................................................................................................................... 9 Mekanisme reaksi hidrolisis ester ............................................................................ 10 Persentase penurunan bobot mikrosfer selama masa degradasi .............................. 10 Viskositas mikrosfer selama masa degradasi .......................................................... 11
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Diagram alir kerja penelitian .................................................................................... 14
2
Diagram alir pembuatan bufer fosfat pH 7.4 ............................................................ 15
3
Penentuan bobot molekul PLA ................................................................................. 16
4
Keterulangan pembuatan mikrosfer .......................................................................... 17
5
Tabel sebaran ukuran mikrosfer ............................................................................... 18
6
Spektrum FTIR ......................................................................................................... 19
7
Penurunan bobot mikrosfer selama masa degradasi ................................................ 20
8
Nilai viskositas mikrosfer selama masa degradasi ................................................
22
PENDAHULUAN Pemakaian mikrosfer saat ini sudah semakin pesat, misalnya dalam bidang kedokteran. Salah satu contohnya adalah mikrosfer yang digunakan untuk mengungkung zat radioaktif misalnya nuklida radioaktif pemancar sinar β sangat berguna untuk terapi kanker hati, yang dikenal dengan nama radioembolization therapy (Sudaryanto et al. 2003). Bahan pengungkung atau mikrosfer yang digunakan tersebut terbuat dari bahan kaca dan keramik. Mikrosfer ini masih memiliki banyak kekurangan sehingga perlu disempurnakan. Penggunaan bahan kaca atau keramik sebagai bahan pengungkung masih menyisakan persoalan yang harus dipecahkan, karena bahan tersebut tidak dapat terdegradasi dan akan tetap tertinggal dalam tubuh meskipun proses radioaktif telah selesai. Bahan lain yang dapat terdegradasi sebagai alternatif bahan dasar pembuatan mikrosfer perlu diciptakan. Salah satu alternatifnya ialah dengan memanfaatkan polimer biodegradabel baik yang berasal dari alam maupun sintetik, seperti poliasamlaktat (PLA) (Robani 2004), poli(ε-kaprolakton) (PCL) (Ramesh et al. 2002) , atau campuran keduanya. Poliester alifatik dan kopolimernya sudah banyak digunakan dalam bidang farmasi dan industri (Tsuji dan Ikada 1997). PCL adalah poliester alifatik yang bersifat biokompatibel, mempunyai permeabilitas yang baik. PCL memiliki kristalinitas yang tinggi, laju degradasi rendah, titik leleh 60°C sehingga memiliki sifat mekanik yang kurang baik. Poliasamlaktat (PLA) mempunyai sifat biodegradabel dan biokompatibel. Regangan waktu putus PLA lebih rendah 3-5% mengakibatkan PLA lebih rapuh dibandingkan dengan PCL. PLA mempunyai waktu degradasi lebih cepat dengan PCL. Polipaduan tersebut memiliki sifat biodegradabel dan biokompatibel, yang berarti polipaduan tersebut dapat terdegradasi secara alami tanpa menimbulkan efek yang berbahaya, serta waktu degradasinya relatif lebih cepat dalam tubuh sehingga akan lebih cepat dikeluarkan dari dalam tubuh setelah pengobatan selesai. Pembuatan mikrosfer polipaduan PLAPCL menggunakan metode emulsifikasi. Kondisi proses pembuatan mikrosfer seperti konsentrasi polimer, perbandingan diklorometana/air, waktu dan kecepatan pengadukan serta jumlah bahan pengemulsi sangat berpengaruh terhadap bentuk dan
ukuran hasil akhirnya. Penggunaan zat pengemulsi dalam pembuatan mikrosfer sudah banyak dilakukan, diantaranya yaitu polivinilalkohol (Thomson et al. 2006) dan tween 80 (Sutriyo et al. 2004). Larutan PLA dengan PCL dalam diklorometana dan air tidak dapat bercampur, namun apabila dilakukan pengadukan dalam kecepatan tinggi maka akan terlihat satu fase yang terbentuk dari emulsi antara air dan diklorometana. Emulsi yang terjadi tidak bersifat stabil karena sejumlah molekul air dan molekul-molekul diklorometana yang membawa polipaduan yang sudah saling bersinggungan cenderung bersatu kembali. Untuk menghindari hal tersebut dibutuhkan suatu pengemulsi. Pengemulsi yang digunakan yaitu tween 80. Aplikasi pemakaian tween 80 dalam pembuatan mikrosfer telah banyak dilaporkan, seperti sebagai pengemulsi dalam, modifikasi mikrosfer PLGA (Tsung dan Burgess 2001), mikroenkapsulasi propanolol hidroklorida dengan penyalut etil selulosa (Sutriyo et al. 2004), dan mikroenkapsulasi ibuprofen dengan penyalut PLA (Prihatiningsih 2008). Penelitian ini bertujuan menentukan konsentrasi tween 80 optimum pada pembuatan mikrosfer, melihat distribusi ukuran partikel mikrosfer dengan menggunakan penyalut polipaduan PLA dengan PCL, dan melihat pengaruh tween 80 terhadap degradasi mikrosfer.
TINJAUAN PUSTAKA Mikrosfer Mikrosfer merupakan partikel berbentuk bola berukuran mikron, terbuat dari bahan keramik, kaca, atau polimer sebagai pengungkung gas, larutan, ataupun padatan dalam bentuk senyawa oganik maupun anorganik (Sudaryanto et al. 2003). Mikrosfer dapat dibuat dengan banyak cara, salah satunya adalah dengan cara melarutkan bahan dasar mikrosfer menggunakan pelarut yang atsiri kemudian mendispersikannya dalam pelarut lain yang takcampur. Setelah itu, dengan menguapkan pelarut awalnya kita dapat memperoleh mikrosfer berupa serbuk halus yang tak larut dalam air (Jain 2000). Bergantung pada jenis dan sifat zat pengungkung dan zat yang dikungkung, mikrosfer memiliki aplikasi yang luas dalam bidang kedokteran, pertanian, dan industri.
Contohnya mikropartikel hemoglobin dapat digunakan untuk menggantikan darah, mikroplastik berongga dapat digunakan dalam percobaan fusi nuklir untuk menahan bahan bakar sebelum ditembakkan sinar laser berkekuatan besar, dan mikrosfer indium oksida yang digunakan dalam pencampuran polimer, dapat memberikan lapisan antistatik yang unggul pada pesawat ruang angkasa (Dagani 1994). Selain itu mikrosfer juga dapat dimanfaatkan untuk katalis, komposit atau bahan pengisi, insulasi panas, papan sirkuit elektrik, penyimpanan gas dan cairan, dan yang terpenting mikrosfer dapat dimanfaatkan sebagai pembawa obat (drugs delivery system) dalam tubuh. Khusus untuk aplikasi mikrosfer dalam sistem penyaluran obat, mikrosfer memiliki kemampuan yang unik sehingga mikrosfer banyak dipilih untuk aplikasi ini. Keunikan atau kelebihan yang dimiliki mikrosfer antara lain karena ukurannya sangat kecil (lebih kecil dari ukuran sel darah) sehingga dapat diberikan langsung secara oral atau melalui jaringan darah langsung menuju pusat sakit. Keunggulan lain mikrosfer adalah sifat pelepasan obatnya dalam tubuh terjadi secara bertahap sehingga cocok untuk membawa obat-obat yang dibutuhkan dalam tubuh dalam jumlah yang tetap dan terus-menerus seperti hormon. Saat ini penggunaaan mikrosfer dalam sistem penyaluran dan pelepasan obat telah banyak diaplikasikan. Contohnya untuk mengenkapsulasi vaksin tetanus toxoid (Xing et al. 1999) dan sistem pelepasan protein dalam tubuh (Park 1995). Kemampuan ini juga menyebabkan mikrosfer cocok digunakan untuk obat-obat yang berisi bahan radioaktif. Keistimewaan sifat mikrosfer ini membuat banyak pihak tertarik untuk mengembangkannya. Teknik Pembuatan Mikrosfer
berikut: stabilitas dan aktivitas hayati dari obat tidak boleh terpengaruh selama proses enkapsulasi sampai terbentuknya produk akhir, ukuran mikrosfer tidak boleh lebih besar dari 250 µm, idealnya <125 µm, mutu mikrosfer dan pelepasan obat harus didapat secara berulang dalam batas yang ditetapkan, dan mikrosfer yang didapat harus berupa serbuk murni tanpa pengotor dan tidak berbentuk agregat atau menggumpal (Jain 2000). Metode pembuatan mikrosfer atau nanosfer salah satunya adalah emulsifikasi dengan alat ultrasonik. Proses emulsifikasi akan dilakukan dengan alat ultrasonik untuk mendapatkan mikroemulsi yang homogen dan hasil akhir berupa partikel dengan ukuran yang kecil dan seragam. Poliasamlaktat Poliasamlaktat (PLA) merupakan bahan yang bersifat biodegradabel artinya PLA dapat terdegradasi secara alami oleh panas, cahaya, bakteri, maupun oleh proses hidrolisis. Selain itu polimer ini juga bersifat biokompatibel yaitu dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek yang berbahaya, bersifat termoplastik, dan poliester alifatik. PLA dapat disintesis dari pembukaan cincin laktida dengan penambahan katalis antara lain PbO, SbF5 dan pemanasan 100-130 °C. Katalis yang umum digunakan adalah stannous octoate. Polimer ini tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform, dan diklorometana (Alger 1989). O
OH
O HO
O n
O
O
PLA
Metode pembuatan mikrosfer yang sudah ada sampai saat ini antara lain metode emulsi tunggal, metode emulsi ganda, metode pemisahan fase, dan metode semprot kering. Setiap metode memiliki keunggulan dan kelemahan tersendiri bergantung pada sifat dan aplikasi mikrosfer tersebut nantinya. Untuk itu, dalam memilih metode pembuatan mikrosfer yang tepat harus disesuaikan dengan seluruh komponen yang terlibat, yaitu polimer, obat yang dikungkung, dan pelarut (Jain 2000). Metode mikroenkapsulasi yang dipilih haruslah memenuhi persyaratan sebagai
Gambar 1 Struktur kimia PLA. PLA dapat berada dalam bentuk optis aktif L-PLA dan (D,L-PLA) dalam bentuk campuran rasemiknya yang tidak bersifat optis aktif. L-PLA yang terdapat di alam mempunyai struktur kristalin dengan derajat kristalinitas sekitar 37%, suhu transisi gelas antara 50-80 °C dan titik lelehnya antara 173178 °C. D,L-PLA mempunyai struktur amorf karena rantai polimernya tidak teratur. Umumnya polimer ini tersusun dari campuran struktur kristalin dan amorf, dengan struktur yang dominan akan mempengaruhi sifat
mekanik polimer tersebut. D,L-PLA lebih disukai daripada L-PLA karena D,L-PLA lebih mampu mendispersi obat secara homogen dalam matriks polimer (Arches 2000 dalam Robani 2004). Tabel 1 Sifat fisik dan mekanis PLA Sifat fisik Nilai Bobot molekul (Dalton) 100,000−300,000 Suhu transisi kaca (°C) 55−70 Titik leleh (°C) 130−215 Kristanilitas (%) 10−40 Kalor lebur (J g-1) 8.1−93.1 Yield strength, (Mpa) 49 Elongasi (%) 2.5
Poli(ε-kaprolakton) Polikaprolakton adalah plastik biodegradabel bersifat termoplastik yang disintesis dari penurunan minyak mentah, dan diikuti oleh proses polimerisasi pembukaan cincin. PCL memiliki sifat tahan terhadap air, minyak, pelarut, dan klorin, mempunyai kekentalan rendah, mudah diproses secara termal, serta mempunyai titik leleh yang rendah, memiliki sifat mekanik yang cukup baik. Dengan titik leleh yang relatif rendah, dapat diproses dengan mudah menggunakan metode konvensional (Mano et al. 2004). Untuk memperoleh hasil mekanik yang bagus PCL biasanya dicampur atau dikopolimerisasi dengan polimer lain seperti PLA atau PGA. Perkiraan waktu degradasi dari PCL adalah lebih dari 24 bulan (Gunatillake & Adhikari 2003). PCL yang digunakan memiliki Mn = 42500 dan Mw = 65000. Gambar 2 dan Tabel 2 menunjukkan struktur kimia dan sifat fisik dari PCL. O O
(CH2)5 C
n
Gambar 2 Struktur kimia poli(ε-kaprolakton). Tabel 2 Sifat fisik PCL Sifat fisik Suhu transisi gelas (°C) Titik leleh (°C) Kuat tarik saat putus (Mpa) Elongasi (%) Densitas (g/cm3)
Polikaprolakton (PCL) -60 60 4 800-1000 1.145
Tween 80 Tween 80 [Poli oksitilen (20 sorbitan monooleat)] termasuk pada kelas zat penambah makanan seperti yang kita ketahui sebagai polisorbat. Tween 80 umumnya tidak beracun dan tidak membuat iritasi. Tween 80 memiliki rumus molekul C32H60O10 dengan bobot molekul 604.8128 g/mol, kelarutan di air 5-10 g/100 ml pada suhu 23 ºC, dan densitas sebesar 1.064. Tween 80 banyak digunakan dalam ilmu farmasi untuk membantu dalam pelepasan obat atau agen dalam kemoterapi. Tween 80 juga aman digunakan dalam produk makanan sebagai zat aditiv seperti ice cream, pengolahan vitamin/mineral, serta produk makanan lainnya.
Gambar 3 Struktur kimia tween 80. Polipaduan Polimer (Polyblend) Polipaduan adalah hasil pencampuran fisis dari dua atau lebih polimer berbeda atau kopolimer yang tidak berikatan secara kovalen. Polipaduan dapat bersifat homogen atau heterogen. Polipaduan homogen terlihat bening, mempunyai titik leleh tunggal, dan sifat fisiknya sebanding dengan komposisi komponen-komponen penyusunnya, sedangkan polipaduan heterogen terlihat tidak jelas dan mempunyai beberapa titik leleh (Brown 1988). Kompabilitas polipaduan menggambarkan kekuatan antaraksi yang terjadi antara rantai polimer sehingga membentuk campuran homogen atau mendekati homogen. Proses pencampuran polimer dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu paduan fisika dan paduan kimia. Paduan fisika terjadi antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur berbeda dan tidak membentuk ikatan kovalen antar-komponen. Proses pencampuran ini disebut polipaduan. Paduan kimia, yaitu paduan yang akan menghasilkan kopolimer, ditandai dengan ikatan kovalen di antara polimer-polimer penyusunnya. Kelebihan dari polipaduan ialah dapat memanfaatkan formulasi yang telah ada dari material dengan sifat khas sehingga polipaduan akan mempunyai karakteristik unggul dari kedua komponen. Produk baru lebih menguntungkan karena prosesnya lebih
pendek, dan dapat meningkatkan kegunaan dari resin yang mahal (Surdia 1998). Degradasi Polimer Degradasi adalah peristiwa terurainya suatu senyawa menjadi lebih sederhana karena sebab-sebab alami (Latief 2001), seperti fotodegradasi (degradasi yang melibatkan cahaya), degradasi kimiawi (hidrolisis), degradasi enzimatik, dan degradasi mekanik (angin, abrasi). Degradasi dapat terjadi melalui empat tahap, yaitu penyerapan air, pengurangan kekuatan mekaniknya (modulus dan kekuatan), pengurangan massa molar, dan kehilangan bobot.
FTIR sangat berguna untuk penelitianpenelitian struktur polimer. Hal ini dikarenakan spektrum-spektrum bisa disusun, disimpan, dan ditransformasikan dalam hitungan detik. Teknik ini memudahkan penelitian reaksi-reaksi polimer seperti degradasi atau ikat silang. FTIR bermanfaat dalam meneliti polipaduan polimer. Sementara paduan yang lain yang tidak campur memperlihatkan suatu spektrum IR yang merupakan penggabungan dari spektrum homopolimer, spektrum polipaduan yang dapat campur adalah penggabungan dari tiga komponen, yaitu dua spektrum homopolimer dan satu spektrum interaksi yang timbul dari interaksi kimia atau fisika antara homopolimer-homopolimer (Steven 2001).
Fourier Transform Infrared (FTIR) Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier atau Fourier transform infrared (FTIR) merupakan suatu teknik pengukuran spektrum berdasarkan pada respon dari radiasi elektromagnetik. FTIR digunakan terutama untuk analisis kualitatif dan kuantitatif suatu senyawa organik, dan dapat pula digunakan untuk penentuan struktur molekul suatu senyawa anorganik. Hal ini dapat diaplikasikan dalam penganalisaan contoh. Karakterisasi dengan menggunakan FTIR memiliki beberapa kelebihan diantaranya dapat mendeteksi sinyal yang lemah, dapat menganalisa sampel pada konsentrasi yang sangat rendah, serta dapat mempelajari daerah antara 950-1500 cm-1 untuk larutan senyawa (Rabek 1980). Spektroskopi FTIR bekerja berbeda dengan cara konvensional (gelombang kontinyu). Sampel dikenai radiasi elektromagnetik dan responnya (intensitas dari radiasi yang diteruskan) diukur. Energi dari radiasi tersebut bervariasi dalam jarak tertentu dan responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi energi (frekuensi). Walaupun radiasi elektromagnetik ini bervariasi, dengan transformasi Fourier sampel yang diradiasi bisa dinyatakan dalam satu pulsa tunggal. Karena resonansi dari suatu sampel dapat bervariasi, maka digunakan operasi matematika yang disebut dengan transformasi Fourier sehingga sinyal tersebut dapat dihitung menjadi suatu frekuensi tertentu. Dengan cara ini, FTIR dapat menghasilkan spektrum yang sama dengan spektrometer biasa namun dengan waktu yang lebih singkat.
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah asam laktat, PCL (Aldrich), kristal K2HPO4·3H2O, kristal KH2PO4, tween 80, dan Sn(Oct)2, Alat-alat yang digunakan adalah viskometer Ostwald, Viskometer TV-10, mikroskop fotostereo Nikon SMZ 1000, pengaduk, pH-meter, penangas air, neraca analitik, dan peralatan kaca. Metode Penelitian Penelitian ini diawali dengan mensintesis PLA, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan mikrosfer polipaduan (PLA dengan PCL), pencirian mikrosfer, dan degradasi mikrosfer. Pencirian mikrosfer meliputi analisis gugus fungsi menggunakan FTIR dan pengamatan permukaan menggunakan mikroskop fotostereo (Lampiran 1). Pembuatan PLA (Gonzales et al. 1999 dalam Lukmana 2007) PLA dibuat dengan cara polikondensasi secara langsung dengan katalis. Pembuatan PLA dilakukan dengan suhu 120-150 ºC, waktu 24 jam, dan penambahan katalis Sn(oktoat)2. Penambahan katalis dilakukan pada saat pemanasan telah mencapai suhu 120 ºC. Labu erlenmeyer dibersihkan, dikeringkan, dan ditimbang bobotnya. Setelah itu, asam laktat sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer tersebut dan ditimbang.
Selanjutnya, asam laktat tersebut dipanaskan secara perlahan-lahan sampai suhu 120 ºC selama 1 jam. Setelah itu, asam laktat tersebut dipanaskan lagi pada suhu 140-150 ºC selama 24 jam. Pembuatan Polipaduan PLA-PCL Campuran PLA dengan PCL disiapkan dengan komposisi PLA terhadap PCL, yaitu 0.9:0.1 g. Pembuatan polipaduan dilakukan dengan mencampurkan masing-masing polimer, kemudian dilarutkan menggunakan diklorometana, sehingga didapatkan larutan polipaduan PLA-PCL 10%. Larutan kemudian diaduk dengan pengaduk magnet sampai homogen.
Pembuatan Bufer Fosfat pH 7.4 Kristal K2HPO4·3H2O ditimbang sebanyak 11,4127 g lalu dilarutkan dengan akuades dan ditepatkan hingga menjadi larutan 250 ml. Kristal KH2PO4 ditimbang sebanyak 6,8082 g lalu dilarutkan dengan akuades dan ditepatkan hingga menjadi larutan 250 ml. Larutan K2HPO4·3H2O sebanyak 20,25 ml ditambahkan dengan 4,75 ml larutan KH2PO4. Campuran larutan ini diencerkan hingga 1 liter. Larutan diukur pH-nya: bila pH>7.4, ditambah KH2PO4, namun bila pH<7.4, ditambah K2HPO4·3H2O hingga pH mencapai 7.4 (Nurhayani 2008). Uji Biodegradabilitas
Pembuatan Mikrosfer Sebanyak 10 ml larutan tween 80 dengan variasi konsentrasi 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5% v/v diemulsikan dalam 10 ml larutan polipaduan PLA-PCL 10% menggunakan motor pengaduk selama 15 menit. Emulsi tadi didispersikan ke dalam gelas piala 250 ml yang berisi 150 ml akuades sambil diaduk dengan menggunakan motor pengaduk. Pengadukan dilakukan selama 1 jam untuk menguapkan diklorometana. Setelah itu campuran didekantasi hingga mikrosfer polipaduan PLA-PCL yang terbentuk mengendap. Endapan kemudian dicuci dengan 300 ml akuades untuk menghilangkan tween 80 yang menempel pada permukaan mikrosfer. Setelah itu endapan mikrosfer disaring untuk memisahkannnya dengan air, lalu dibilas sebanyak tiga kali dengan akuades. Mikrosfer polipaduan PLA-PCL yang didapat dikeringkan-udarakan selama 1 hari, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 40 ºC selama 1 jam untuk menghilangkan residu pelarut yang tidak diinginkan yang mungkin masih melekat pada mikrosfer. Mikrosfer polipaduan PLA-PCL yang sudah dikeringkan selanjutnya digunakan untuk uji biodegradibilitas dan ujiuji yang lainnya. Distribusi Partikel Distribusi ukuran partikel dievaluasi menggunakan metode pengayakan. Suatu seri ayakan dengan nomor ayakan 212, 125, dan 75 µm yang disusun secara menurun dari ukuran lubang ayakan yang paling besar.
Sebanyak masing-masing 20 mg mikrosfer polipaduan PLA-PCL dimasukkan dalam tabung vial yang berisi 10 ml larutan buffer fosfat pH 7.4. Sampel selanjutnya diinkubasi pada suhu 37 ºC selama 0 sampai 8 minggu. Setiap minggu, semua komposisi diukur perubahan massa sampel dan nilai viskositasnya. Setiap mikrosfer dari masing-masing komposisi diambil setiap minggu dan dikeringkan pada suhu ruang lalu ditimbang perubahan massanya menggunakan neraca analitik. Setelah itu, sampel dilarutkan menggunakan pelarut diklorometana sampai homogen lalu larutan ditera menggunakan labu takar 50 ml. Larutan kemudian diukur viskositasnya. Pengamatan Morfologi Mikrosfer Pengamatan perubahan permukaan mikrosfer dilakukan pada mikrosfer minggu ke 0, 2, 4, 6, dan 8 dengan menggunakan mikroskop fotostereo. Sampel diambil secukupnya lalu diletakkan di kaca preparat dan diamati permukaannya dengan mengatur perbesaran pada mikroskop sehingga bentuk permukaan sampel dapat teramati dengan baik. Pengamatan dengan mikroskop stereo tersebut dilakukan secara acak dan tersamar. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR Sampel ditempatkan dalam sel holder, kemudian dicari spektrum yang sesuai. Hasilnya didapat berupa difraktogram hubungan antara bilangan gelombang dengan intensitas. Spektrum FTIR dari polipaduan PLA-PCL direkam dengan menggunakan spektrometer pada suhu ruang.
Sintesis Poliasamkaktat Pembuatan PLA pada penelitian ini dilakukan dengan mensintesis asam laktat dengan menggunakan metode polikondensasi secara langsung, dengan penambahan sebagai katalis. Reaksi Sn(octoat)2 pembentukan PLA dengan metode ini merupakan reaksi dapat balik (Gambar 4). Oleh karena itu, air yang dihasilkan harus dipindahkan atau dihilangkan dengan cara mensintesis asam laktat di dalam ruang asam. Hal ini dilakukan agar uap air yang dihasilkan dapat langsung dihisap. Kaitian et al. (1995) mengatakan bahwa adanya molekul air tersebut dapat mengganggu proses polimerisasi sehingga PLA yang dihasilkan akan memiliki bobot molekul yang lebih rendah. O n HO
H
O
CH3
O
CH
C
n
OH
n-1 H2O
OH
Gambar 4 Reaksi pembentukan PLA Pembuatan PLA diawali dengan pemanasan pada suhu 120 °C selama 1 jam yang bertujuan menguapkan air dalam asam laktat. Pemanasan dilanjutkan pada suhu 140 °C sampai 150 ºC selama 24 jam setelah ditambahkan katalis dan PLA yang dihasilkan memiliki warna kuning sedikit pekat. PLA yang dihasilkan dari sintesis ini dalam bentuk campuran rasemiknya (D,L-PLA) karena menurut Dutkiewicz et al. (2003) PLA yang disintesis pada suhu lebih dari 140 оC akan dihasilkan bentuk rasemiknya. Bentuk (D,LPLA) mempunyai struktur yang amorf, sehingga lebih disukai untuk digunakan sebagai penyalut obat karena memiliki waktu degradasi lebih cepat dari L-PLA. Waktu dan suhu dalam pembuatan PLA sangat berpengaruh pada bobot PLA yang dihasilkan pada akhir proses. Bobot molekul PLA yang dihasilkan dari sintesis asam laktat sebesar 902 g/mol (Lampiran 3). Mikrosfer Pembuatan mikrosfer dari paduan PLA dengan PCL menggunakan metode emulsifikasi. Pembuatan mikrosfer dengan metode emulsifikasi ini, digunakan tween 80 yang berfungsi membantu proses pembentukan mikrosfer dengan menurunkan tegangan antarmuka. Proses terbentuknya
mikrokapsul dalam metode emulsifikasi dimulai dengan memisahkannya emulsi tetesan fase terdispersi dalam fase membentuk droplet kecil. Apabila pengadukan dihentikan maka akan terlihat mikrosfer yang terbentuk turun ke dasar wadah. Ketika diklorometana diuapkan dari emulsi, yaitu dengan cara mendispersikan emulsi dalam akuades, molekul PLA-PCL yang tidak larut air mengendap. Untuk menghilangkan tween 80 yang masih menempel pada mikrosfer, dilakukan pencucian mikrosfer dengan akuades sehingga molekul tween 80 akan terikat oleh akuades dan ikut tersaring. Oleh karena itu tween 80 tidak mempengaruhi dalam perlakuan mikrosfer selanjutnya. Jumlah tween 80 yang digunakan dalam penelitian ini divariasikan konsentrasinya sehingga akan didapatkan konsentrasi tween 80 yang optimum. Hasil pembuatan mikrosfer melalui proses emulsifikasi dengan beberapa pengulangan dan perlakuan yang sama didapatkan bobot mikrosfer rerata untuk konsentrasi tween 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5% berturut-turut sebesar 0.2994, 0.4847, 0.5607, 0.6711, dan 0.7051 g yang menunjukkan bahwa dari 1 gram polipaduan PLA dengan PCL yang diemulsifikasikan didapatkan persen keterulangan untuk masing-masing konsentrasi tween 80 berturut-turut sebesar 29.94, 48.47, 56.07, 67.11, dan 70.51% (Gambar 5). Berdasarkan hasil yang diperoleh tersebut, dapat dikatakan bahwa konsentrasi tween yang baik untuk digunakan dalam pembuatan mikrosfer dari paduan PLA dengan PCL pada penelitian ini adalah 2.5%. Hasil selengkapnya disajikan dalam Lampiran 4. 80 Ked apatulangan (% )
HASIL DAN PEMBAHASAN
70 60 50 40 30 20 10 0 0.50%
1%
1.50%
2%
2.50%
[Tween] (%)
Gambar 5 Persentase keterulangan pembuatan mikrosfer. Distribusi Partikel Mikrosfer hasil emulsifikasi yang diperoleh berbentuk bulat atau granul halus yang kering, berwarna putih, dan ukuran yang beragam (Gambar 6). Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa pada konsentrasi tween 2.5% bentuk partikelnya hampir sama dibandingkan dengan
A
B
C
D
Gambar 6
E Foto mikrosfer (125-212 µm) dengan perbesaran 53 Х (A) Tween 0,50%; (B) 1,00%; (C) 1,50%; (D) 2,00%;dan (E) 2,50%.
Distribusi ukuran partikel dari kelima konsentrasi tween 80 berada pada kisaran >75 sampai dengan >212 µm (Gambar 7). Lebarnya rentang ukuran mikrosfer ini dapat menyulitkan pengamatan perubahan bentuk
morfologi mikrosfer polipaduan. Oleh karena itu, diperlukan suatu teknik pemisahan ukuran partikel mikrosfer. Teknik pemisahan partikel mikrosfer yang digunakan yaitu metode pengayakan dengan menggunakan pengayak bernomor seri 212, 125, dan 75 µm. Pengayakan bertujuan mendapatkan mikrosfer dengan ukuran dan bentuk permukaan yang lebih seragam, sehingga akan memudahkan dalam pengaplikasian mikrosfer nantinya, yaitu sebagai pengungkung dalam sistem penyampaian obat yang disuntikkan ke dalam pembuluh darah, karena itulah ukurannya tidak boleh terlalu besar. Gambar 7 menunjukkan persentase jumlah mikrosfer yang didapatkan. Berdasarkan gambar tersebut menunjukkan bahwa secara umum dengan semakin tingginya konsentrasi tween 80, jumlah partikel mikrosfer yang berukuran > 212 µm semakin menurun, sedangkan untuk partikel yang berukuran 125212 µm dan 75-125 µm secara umum jumlahnya semakin naik. Hasil distribusi partikel mikrosfer tersebut didapatkan bahwa mikrosfer yang diperoleh dari tween konsentrasi 2.5% yaitu 55.92% (>212 µm), 31.50% (125-212 µm), dan 12.58% (75-125 µm), sedangkan untuk konsentrasi tween yang lainnya lebih rendah dari konsentrasi tween 2.5% (Lampiran 5). Hasil tersebut menunjukkan bahwa penggunaan tween 80 pada konsentrasi 2.5% baik digunakan sebagai pengemulsi pada pembuatan mikrosfer polipaduan PLA dengan PCL. Hal tersebut dilihat dari ukuran partikel yang didapatkan setelah dilakukan pengayakan. Menurut Jain (2000) ukuran mikrosfer tidak boleh lebih besar dari 250 µm. Hal tersebut menjadi dasar pemilihan mikrosfer dengan ukuran 125-212 µm untuk digunakan sebagai sampel mikrosfer PLA yang diamati proses biodegradasinya. Partikel yang berukuran 75-125 tidak dapat digunakan untuk proses biodegradasi karena jumlahnya yang tidak memungkinkan. 90.00 % jumlah mikros fer
konsentrasi tween 0.5, 1.0, 1.5, dan 2.0%. Yeo dan Park (2004) mengatakan bahwa, konsentrasi pengemulsi pada karakteristik mikrosfer biasanya mempengaruhi pada ukuran partikel, sehingga didapatkan distribusi partikel yang beragam untuk setiap konsentrasi tween 80.
80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.50%
1.00%
1.50%
2.00%
2.50%
[T w e e n] > 212 µm
125-212 µm
75-125 µm
Gambar 7 Pengaruh konsentrasi tween terhadap jumlah mikrosfer.
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Perubahan Morfologi Mikrosfer
Analisis FTIR digunakan untuk menganalisis polipaduan yang bertujuan mengetahui dan membandingkan gugus fungsi komponen polipaduan dengan gugus fungsi polipaduan yang dihasilkan. Lampiran 6 memperlihatkan gambar spektrum yang dihasilkan dari PLA, PCL, dan polipaduan. Berdasarkan gambar tersebut terlihat intensitas pita O-H pada Spektrum PCL lemah, dan pada PLA kuat, pada polipaduan hasilnya medium. Hal ini terjadi karena adanya proses perpaduan antara pita dan intensitas yang berbeda. Data pada Tabel 3 menunjukkan gugus fungsi polipaduan. Data tersebut memperlihatkan bahwa ada gabungan dari gugus fungsi spesifik yang terdapat pada komponen-komponen penyusunnya. Gugus fungsi tersebut muncul kembali pada spektrum polipaduan dengan intensitas yang hampir sama dan tidak ditemukannya puncakpuncak yang baru. Hasil tersebut menunjukkan bahwa polipaduan yang dihasilkan merupakan proses paduan PLA dengn PCL secara fisika. Hijrianti (2005) mengatakan bahwa proses paduan secara fisika ditunjukkan dari analisis FTIR yang menghasilkan gugus fungsi dari komponenkomponen polipaduan, sedangkan proses paduan secara kimia ditunjukkan dengan munculnya gugus fungsi baru.
Pencirian morfologi mikrosfer dilakukan terhadap mikrosfer dengan waktu degradasi pada minggu ke 0, 2, 4, 6, dan 8. Pengamatan morfologi mikrosfer dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo dengan perbesaran 53 Х. Analisis dengan mikroskop stereo merupakan analisis secara kualitatif yang bertujuan mengamati perbedaan bentuk mikrosfer dari saat sebelum dan sesudah degradasi. Pengamatan hasil degradasi mikrosfer menunjukkan bahwa awalnya mikrosfer masih memiliki permukaan yang halus. Minggu ke-2 degradasi masih berbentuk bulat, tetapi permukaannya terlihat sedikit pecah. Degradasi pada minggu ke-4 dan minggu ke-6 memperlihatkan kerusakan permukaan mikrosfer yang jelas, yaitu mikrosfer terlihat berlubang, sedangkan pada minggu ke-8 kerusakan permukaan mikrosfer sangat terlihat nyata, mikrosfer terrsebut mulai hancur separuhnya (Gambar 8). Pengamatan morfologi mikrosfer hasil degradasi menunjukkan bahwa mikrosfer mengalami degradasi secara bertahap, hal ini memperlihatkan bahwa selama degradasi terjadi interaksi air yang menyebabkan hidrolisis pada rantai polimer. Hal tersebut juga menunjukkan bahwa mikrosfer dengan konsentrasi tween yang berbeda mengalami degradasi yang baik. Besar kecilnya konsentrasi tween yang dipakai tidak mempengaruhi dalam proses degradasi, karena yang mempengaruhi degradasi mikrosfer adalah polimer penyusun mikrosfer itu sendiri.
Tabel 3 Analisis gugus fungsi menggunakan FTIR Sampel PCL
PLA
Mikrosfer
Bilangan gelombang (cm-1) 2866-2943.2 1728.1 1168.8-1242.1 3432 2948-2999 1758 1387-1459 1133-1213 2873-3001 1759 1387-1458 1134-1214
Gugus fungsi uluran C-H C=O karbonil Uluran C-O ester jenuh O-H Uluran C-H C=O karbonil Tekukan C-O-H Uluran C-O ester jenuh Uluran C-H C=O karbonil Tekukan C-O-H Uluran C-O ester jenuh
Pustaka (Silverstein 1986) 2840-3000 1715-1730 1163-1210 3330-3500 2840-3000 1715-1730 1395-1440 1163-1210 2840-3000 1715-1730 1395-1440 1163-1210
Degradasi Mikrosfer secara in Vitro
A
B
C
D
E Gambar 8 Foto mikrosfer (125-212 µm) setelah degradasi selama 8 minggu dengan perbesaran 53 Х (A) Tween 0,50%; (B) 1,00%; (C) 1,50%; (D) 2,00%; dan (E) 2,50%.
PLA dan PCL merupakan polimer jenis poliester. Menurut Jain (2000), banyak pustaka yang mengindikasikan bahwa proses degradasi poliester terjadi tanpa melalui reaksi enzimatik dan murni melalui jalur hirolisis. Kulkarni et al. (1971) mengatakan bahwa tingginya bobot molekul asam laktat menjadi dasar dapat didegradasinya polimer tersebut secara in vitro dan in vivo. Degradasi mikrosfer (polipaduan PLA dengan PCL) dilakukan dengan merendam mikrosfer dalam bufer fosfat pH 7.4 pada suhu 37 °C yang disesuaikan dengan kondisi pH darah dan suhu tubuh manusia yang sehat (Billings & Saladin 2005 dalam Nurhayani 2008). Polimer direndam pada suhu 37 °C dengan menggunakan bufer fosfat pH 7.4. Proses degradasi poliester secara kimia dalam lingkungan berair terjadi melalui pemutusan ikatan pada sambungan ester dari tulang punggung polimer. Proses ini diawali dengan serangan nukleofilik molekul H2O pada atom C gugus karbonil poliester (Gambar 9). Serangan air pada rantai poliester menyebabkan terputusnya ikatan ester menghasilkan oligomer-oligomer poliester dengan bobot molekul yang lebih rendah daripada molekul poliester awal. Pengukuran bobot mikrosfer diukur setiap minggunya dengan neraca analitik selama 8 minggu. Data hasil pengukuran mikrosfer yang didapatkan menunjukkan bahwa bobot mikrosfer mengalami penurunan tiap minggunya setelah mengalami proses degradasi (Gambar 10). Menurut Latief (2001), degradasi merupakan peristiwa terurainya suatu senyawa menjadi senyawasenyawa lain yang lebih sederhana yang terjadi karena sebab-sebab alami. Perubahan bobot mikrosfer yang tajam terlihat pada mikrosfer dengan konsentrasi tween 2,5%. Hal tersebut dapat terlihat dari hasil yang diperoleh pada minggu ke-8, dengan konsentrasi tween 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2,0%, dan 2.5% berturut-turut yaitu 27.50%, 32.84%, 36.14%, 37.56%, dan 49.75% data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 7.
H
H
O
OH
O
OH H2O
R
C
OR
R
C
R
OR
OH2 OH
OH H C
OR
OR
O
H
R
OR + H3O
C OH
H H
OH
OH
OH H2O
OH2
R
H2O
C
OR
R
C
O
H
R
C
O
R
H
C
O + ROH
OH
OH
Gambar 9 Mekanisme reaksi hidrolisis ester. Data tersebut menunjukkan bahwa dengan bertambah besarnya zat pengemulsi, maka mikrosfer yang didapatkan bersifat homogen atau seragam. Keseragaman suatu mikrosfer akan mempengaruhi proses degradasi, karena mikrosfer yang homogen dapat terdegradasi secara bersamaan. Degradasi polipaduan dari PLA dengan PCL menghasilkan nilai viskositas yang menurun (Lampiran 8). Hal tersebut merupakan bukti bahwa selama proses masa degradasi terjadi reaksi hidrolisis. Reaksi hidrlolisis ini menyebabkan putusnya ikatan
ester oleh air sehingga menyebabkan hilangnya monomer-monomer asam laktat dan asam kaproat dari polipaduan PLA dengan PCL. Penurunan viskositas ini menandakan telah putusnya rantai polimer sehingga menyebabkan berkurangnya bobot molekul polimer. Gambar 11 menunjukkan penurunan viskositas dari polipaduan PLA dengan PCL. Hasil tersebut menunjukkan bahwa semakin menurunnya nilai viskositas maka larutan polipaduan semakin encer.
60.00 P enurunan B obot (% )
R
C
50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0
1
2
3
4
5
6
Mikros fer dengan Tween 0,50%
Ming g u ke Mikros fer dengan Tween 1,00%
Mikros fer dengan Tween 2,00%
Mikros fer dengan Tween 2,50%
7
8
Mikros fer dengan Tween 1,50%
Gambar 10 Persentase penurunan bobot mikrosfer selama masa degradasi. .
3.10
Vis kos itas (m P as )
3.00 2.90 2.80 2.70 2.60 2.50 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Ming g u ke Mikros fer dengan Tween 0,50%
Mikros fer dengan Tween 1,00%
Mikros fer dengan Tween 1,50%
Mikros fer dengan Tween 2,00%
Mikros fer dengan Tween 2,50%
Gambar 11 Viskositas mikrosfer selama masa degradasi.
SIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Simpulan Tween 80 dalam penelitian ini digunakan sebagai pengemulsi dalam pembuatan mikrosfer polipaduan (PLA dengan PCL). Konsentrasi tween 80 yang dipakai yaitu 0.5%, 1.00%, 1.50%, 2.00%, dan 2.50%. Hasil pembuatan mikrosfer didapatkan bahwa pada konsentrasi tween 2.50% memberikan hasil yang baik dalam pembuatan mikrosfer polipaduan PLA dengan PCL. Hal tersebut terlihat dari jumlah bobot mikrosfer yang didapatkan, distribusi partikel, dan hasil pengamatan morfologi mikrosfernya. Sebaran ukuran partikel yang didapatkan dari pembuatan mikrosfer polipaduan yaitu >212, 125-212, dan 75-125 µm. Hasil degradasi mikrosfer menunjukkan bahwa tween 80 tidak mempengaruhi dalam penurunan bobot dan viskositas selama degradasi. Saran Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan dengan analisis pembuatan mikrosfer dengan perbandingan polimer PLA dengan PCL yang berbeda, penggunaan konsentrasi tween 80 yang lebih besar, dan penambahan waktu degradasi mikrosfer untuk melihat sejauh mana mikrosfer tersebut dapat terdegradasi.
Alger MSM. 1989. ScienceDictionary. London: Applied Science.
Polymer Elsevier
Arches. 2006. What is PLA? http://www.arches.uga.edu/%Edbagal/ref erences.htm[26 Mar 2006]. Brown ME. 1988. Introduction to Thermal Analysis Techniques and Applications. London: Chapman and Hall. Dagani R. 1994. Mikrosfer Play Role in Medical, Sensor, Energy, Space Technologies. Washington: C&EN. Dutkiewicz S, Grochowska D, Tomaszewski W. 2003. Synthesis of poly (L(+)) lactic acid by polycondensation method in solution. Fibres & Textiles in Eastern Europe. 11(4):66-70. Gunatillake PA, Raju A. 2003. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering. Eur Cells and Materials.5:1-16. Hijrianti M. 2005. Polyblend Polipropilena, High Density Polyethylene, dan Aditif Elevated Culfree Microorganism. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Jain RA. 2000. The manufacturing techniques of various drug loaded biodegradable poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) devices. Biomaterials 21:2475-2490.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Polymer Chemistry: An Introduction.
Kaitian R et al. 1995. Poly (D,L-lactic acid) homopolimers: synthesis and characterization. Tr J Chemistry. 20:4353.
Sudaryanto, Sudirman, Aloma K. 2003. Pembuatan Microsphere Berbasis Polimer Biodegradable Polilaktat, Prosiding Simposium Nasional Polimer IV. 8 Juli 2003. 181-188.
Latief R. 2001. Teknologi Kemasan Plastik Biodegradabel, PPS IPB, Bogor. Lukmana. 2007. Pembuatan dan pencirian poli(asam laktat) [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Nurhayani. 2008. Degradasi Poliblend Poli(Asam Laktat) dengan Poli(εKaprolakton) secara In Vitro [skripsi]. Bogor. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Park TG. 1995, Degradation of poly(lacticglycolic acid) mikrosfer: effect of copolymer composition, Biomaterials 16:1123-1130. Prihatiningsih B. 2008. Mikroenkapsulasi Ibuprofen dengan Penyalut Poliasamlaktat. [skripsi]. Bogor. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Rabek JF. 1980. Experimental Methods of Polymer Chemistry. New York: J Wiley. Ramesh DV, Medlicott N, Razzak M, Tucker IG. 2002. Microencapsulation of FITCBSA into poly( ε -caprolactone) by a water-in-oil-in-oil solvent evaporation technique. Trends Biomater Artif Organs 15:31-36. Robani MN. 2004. Biodegradasi struktur dan morfologi mikrosfer polilaktat [skripsi]. Bogor. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Silverstein RM et al. 1986. Penyidikan Spektrometrik Senyawa Organik. Hartomo AJ, penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Spectrometric Identification of Organic Compounds.
Sutriyo, Djajadisastra J, Novitasari A. 2004. Mikroenkapsulasi propanolol hidroklorida dengan penyalut etil selulosa menggunakan metode penguapan pelarut. Maj Ilmu Kefarmasian 1:93-200. Thomson CJ et al. 2006. Evaluation of ibuprofen-loaded microspheres prepared from novel copolyesters. Internat J Pharmaceut 329:53-61. Tsuji H, Ikada Y. 1997. Blends of Aliphatic Polyester. II. Hydrolysis of solution-cast blends from poly(L-lactide) and poly(εcaprolactone) in phosphate-buffered solution. J Applied Polym Sci 67:405415. Tsung MJ, Burgess DJ. 2001. Preparation and Characterization of Gelatin Surface Modified PLGA Microsphere. AAPS Pharm Sci; 3(1) artikel 11. Xing DKL et al. 1999. Physicochemical and immunological studies on the stability of free and mikrosfer-encapsulated tetanus toxoid in vitro. Vaccine 14: 1205-1213. Yeo Y, Park K. 2004. Characterization of Reservoir-Type Microcapsule Made by The Solvent Exchange Method. AAPS PharmSciTech; 5(4) artikel 52.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir kerja penelitian
Sintesis PLA
Poli(ε-kaprolakton)
Poli(asam laktat)
Paduan
Polipaduan [Tween] 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, dan 2.5%
Mikrosfer
Distribusi molekul
Foto stereo
Degradasi
Foto stereo Viskositas
FTIR
Viskositas
Foto Bentuk Permukaan Akhir
Lampiran 2 Diagram alir pembuatan bufer fosfat pH 7.4 6,8082 g KH2PO4 + 250 ml akuades
11,4127 g K2HPO4 + 250 ml akuades
(4.75 ml) Larutan
(20.25 ml)Larutan B
Encerkan sampai 1 L
Diukur pH dengan pH meter: 1.Jika kurang dari 7.4, tambahkan K2HPO4 2.Jika lebih dari 7.4 tambahkan KH2PO4
Lampiran 3 Penentuan bobot molekul PLA [PLA] (%b/v)
Laju alir (detik)
ηrelaif
ηspesifik
36.4 36.6 37.1 37.7 38.6
1 1.0055 1.0192 1.0357 1.0604
0 0.0055 0.0192 0.0357 0.0604
0.0000 0.2020 0.3044 0.4104 0.5032 Contoh Perhitungan: [PLA] = 0,2020%
t ηrelatif
=
sampel
ηspesifik
t
pelarut 36,60 = 36,40 = 1,0055
ηreduktif 0.0272 0.0632 0.0870 0.1201
η
= ηrelatif – 1 = 1,0055 – 1 = 0,0055
ηreduktif
spesifik [PLA] 0,0055 = 0,2020 = 0,0272 =
0.14 0.12 η red
0.1 0.08
y = 0.2993x - 0.0319
0.06
R = 0.9924
2
0.04 0.02 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
[PLA] (%b/v)
Kurva standar unruk penentuan bobot molekul PLA Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0,2993x - 0,0319 [η] = (ηreduktif)c=0 = 0,0319 ; k = 1,58 × 10-4 ; a = 0,78 [η] = k (Mv)a -4 0,0319 = 1,58 × 10 (Mv)0,78 = 902,19 g/mol Mv
0.6
Lampiran 4 Keterulangan pembuatan mikrosfer [Tween 80] (%)
Volume polipaduan PLA-PCL (ml)
Bobot Mikrosfer (g)
0.5
10 10 10 10
Kosong 0.7857 0.7869 0.8401 0.8051
isi 1.0767 1.0798 1.1304 1.1285
mikrosfer 0.2910 0.2929 0.2903 0.3234 0.2924
29.10 29.29 29.03 32.34 29.24
10 10 10 10
0.8373 0.8266 0.7876 0.7991
1.2203 1.3230 1.3645 1.2807
0.3830 0.4964 0.5778 0.4816 0.4847
38.30 49.46 57.78 48.16 48.47
10 10 10 10
0.7998 0.8235 0.8143 0.7889
1.3291 1.4181 1.3932 1.3290
0.5293 0.5946 0.5789 0.5401 0.5607
52.93 59.46 57.89 54.01 56.07
10 10 10 10
0.8130 0.8094 0.7813 0.7668
1.4904 1.5695 1.3433 1.4518
0.6774 0.7601 0.5620 0.6850 0.6711
67.74 76.01 56.20 68.50 67.11
10 10 10 10
0.8029 0.8103 0.7882 0.7878
1.5336 1.5632 1.4348 1.4780
0.7307 0.7529 0.6466 0.6902 0.7051
73.07 75.29 64.66 69.02 70.51
Rerata 1.0
Rerata 1.5
Rerata 2.0
Rerata 2.5
Rerata
Keterulangan (%)
Lampiran 5 Tabel sebaran ukuran mikrosfer Bobot mikrosfer [Tween]
Total (g)
(g)
(%)
(g)
(%)
(g)
(%)
0.50%
1.1976
0.9191
76.75
0.1965
16.41
0.082
6.85
1.00% 1.50%
1.9388 2.2429
1.4563 1.7782
75.11 79.28
0.3925 0.3466
20.24 15.45
0.09 0.1181
4.64 5.27
2.00% 2.50%
2.6845 2.8204
1.8771 1.5773
69.92 55.92
0.6067 0.8884
22.60 31.50
0.2007 0.3547
7.48 12.58
>212 µm
>125 µm
>75 µm
Lampiran 6 Spektrum FTIR A Spektrum FTIR PLA
B Spektrum FTIR PCL
C Spektrum FTIR Mikrosfer polipaduan (PLA dengan PCL)
Lampiran 7 Penurunan bobot mikrosfer selama masa degradasi bobot mikrosfer [Tween]
Minggu ke-
bobot botol kosong (g)
0,50%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1,00%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1,50%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
2,00%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
penurunan bobot (%)
sebelum degradasi (g)
setelah degradasi + botol (g)
setelah degradasi (g)
0.0000 13.7955
0.0200 0.0202
0.0000 13.8132
0.0200 0.0177
0.00 12.38
12.6838 12.9275
0.0203 0.0202
12.7015 12.9440
0.0177 0.0165
12.81 18.32
12.3447 12.6565
0.0200 0.0201
12.3609 12.6724
0.0162 0.0159
19.00 20.90
12.5030 12.6488
0.0207 0.0203
12.5188 12.6641
0.0158 0.0153
23.67 24.63
12.7716
0.0200
12.7861
0.0145
27.50
0.0000 12.6248
0.0200 0.0209
0.0000 12.6435
0.0200 0.0187
0.00 10.53
12.6761 12.9990
0.0209 0.0209
12.6940 13.0162
0.0179 0.0172
14.35 17.70
12.8713 12.5369
0.0208 0.0207
12.8881 12.5536
0.0168 0.0167
19.23 19.32
13.0127 12.7892
0.0203 0.0201
13.0284 12.8037
0.0157 0.0145
22.66 27.86
12.6796
0.0204
12.6933
0.0137
32.84
0.0000 12.9651
0.0200 0.0205
0.0000 12.9822
0.0200 0.0171
0.00 16.59
12.4947 12.8234
0.0208 0.0204
12.5116 12.8399
0.0169 0.0165
18.75 19.12
12.9990 12.8453
0.0204 0.0201
13.0150 12.8609
0.0160 0.0156
21.57 22.39
12.9974 12.7342
0.0202 0.0210
13.0118 12.7482
0.0144 0.0140
28.71 33.33
12.9583
0.0202
12.9712
0.0129
36.14
0.0000 12.8933
0.0200 0.0207
0.0000 12.9101
0.0200 0.0168
0.00 18.84
12.4589 12.8524
0.0200 0.0207
12.4751 12.8685
0.0162 0.0161
19.00 22.22
12.6303 12.6047
0.0206 0.0210
12.6462 12.6204
0.0159 0.0157
22.82 25.24
12.4723 12.9737
0.0209 0.0206
12.4869 12.9873
0.0146 0.0136
30.14 33.98
12.7660
0.0205
12.7788
0.0128
37.56
Lanjutan tabel bobot mikrosfer [Tween] 2,50%
Minggu ke-
bobot botol kosong (g)
sebelum degradasi (g)
setelah degradasi + botol (g)
setelah degradasi (g)
penurunan bobot (%)
0
0.0000
0.0200
0.0000
0.0200
0.00
1 2
12.7299 12.4071
0.0200 0.0207
12.7469 12.4239
0.0170 0.0168
15.00 18.84
3 4
12.6351 12.5251
0.0206 0.0212
12.6514 12.5409
0.0163 0.0158
20.87 25.47
5 6
13.3513 12.7249
0.0205 0.0210
13.3670 12.7388
0.0157 0.0139
23.41 33.81
7 8
12.3025 12.8114
0.0210 0.0201
12.3148 12.8215
0.0123 0.0101
41.43 49.75
Lampiran 8 Nilai viskositas mikrosfer selama masa degradasi Viskositas (mPas) minggu ulangan Tween Tween Tween ke0,50% 1,00% 1,50% 1 3.01 3.02 2.85 2 2.92 3.01 3.02 0
1
2
3
4
5
Tween 2,00%
Tween 2,50%
3.03 3.05
3.05 3.02
3 4
3.00 3.12
3.02 2.99
3.03 3.16
2.99 3.01
3.00 3.03
5 rerata
3.00 3.01
2.99 3.01
3.03 3.02
2.99 3.01
2.99 3.02
1
2.97
2.99
3.03
2.98
2.89
2 3
2.98 2.99
3.02 3.01
2.91 3.02
2.97 2.97
2.98 2.96
4 5
2.97 2.92
2.98 2.90
2.91 2.99
2.95 3.00
3.02 2.96
rerata
2.97
2.98
2.97
2.97
2.96
1 2
2.95 2.94
2.91 2.93
2.95 2.96
2.94 2.96
2.92 2.90
3 4
2.94 2.93
2.98 2.98
2.95 2.96
2.95 2.96
2.96 2.93
5 rerata
2.95 2.94
2.92 2.94
2.94 2.95
2.94 2.95
2.99 2.94
1
2.92
2.91
2.92
2.91
2.89
2 3
2.91 2.90
2.91 2.90
2.91 2.94
2.92 2.91
2.89 2.92
4 5
2.90 2.92
2.92 2.90
2.90 2.89
2.92 2.88
2.91 2.92
rerata
2.91
2.91
2.91
2.91
2.91
1 2
2.89 2.84
2.90 2.89
2.88 2.86
2.86 2.86
2.88 2.88
3 4
2.82 2.88
2.87 2.86
2.85 2.87
2.87 2.88
2.86 2.85
5 rerata
2.87 2.86
2.85 2.87
2.85 2.86
2.85 2.86
2.85 2.86
1 2
2.85 2.81
2.83 2.82
2.85 2.82
2.84 2.85
2.84 2.82
3 4
2.85 2.82
2.82 2.81
2.82 2.85
2.80 2.82
2.81 2.80
5 rerata
2.81 2.83
2.85 2.83
2.81 2.83
2.83 2.83
2.84 2.82
Lanjutan tabel minggu ke-
6
7
8
ulangan
Tween 0,50%
Tween 1,00%
Viskositas (mPas) Tween 1,50%
Tween 2,00%
Tween 2,50%
1 2
2.80 2.81
2.80 2.81
2.81 2.81
2.84 2.80
2.79 2.76
3 4
2.79 2.80
2.79 2.79
2.80 2.79
2.79 2.80
2.80 2.81
5 rerata
2.81 2.80
2.80 2.80
2.80 2.80
2.79 2.80
2.82 2.80
1
2.72
2.74
2.76
2.76
2.74
2 3
2.77 2.76
2.76 2.74
2.74 2.74
2.75 2.76
2.79 2.75
4 5
2.77 2.76
2.77 2.77
2.74 2.78
2.74 2.75
2.74 2.74
rerata
2.76
2.76
2.75
2.75
2.75
1 2
2.70 2.69
2.71 2.69
2.72 2.70
2.70 2.71
2.70 2.69
3 4
2.71 2.70
2.70 2.71
2.71 2.71
2.71 2.70
2.71 2.70
5 rerata
2.72 2.70
2.73 2.71
2.69 2.71
2.68 2.70
2.70 2.70
