Balai Besar Tekstil
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI MEMBRAN ALGINAT DARI RUMPUT LA UT COKLAT Sargassum Sp SEBAGAI PRODUK ALTERNATIF TEKSTIL MEDIS PEMBALUT LUKA PRIMER Oleh : Theresia Mutia Balai Besar Tekstil JI. A. Yani No. 390 Bandung Telp. 022.7206214-5 Fax. 022.7271288 E-mail:
[email protected] Tulisan diterima:
3 Juni 2010,
Selesai diperiksa:
22 Oktober 2010
ABSTRAK Alginat sampai saat ini belum dimanfaatkan untuk tekstil rnedis, terutama sebagai produk altematif pembalut luka primer. Dari penelitian terdahulu diperoleh benang alginat yang dapat dijadikan produk untuk pembalut luka setelah melalui proses tenun/nirtenun. Oleh karenanya diteliti pembuatan membran sebagai produk altematif tersebut dengan menggunakan rumput laut coklat Sargassum Sp. Pengujian terhadap bubuk alginat meliputi identifikasi algin at, rendemen, dan viskositas. Adapun terhadap rnernbrannya, dilakukan uji fisika, analisa gugus fungsi dan struktur mikro. Pada penelitian ini telah berhasil dibuat membran alginat sebagai pembalut luka primer (kontak dengan luka). Produk serupa umumnya berupa komposit yang memerlukan beberapa peralatan untuk fabrikasinya (antara lain Wet Spinning Machine, Needle Punch atau Carding Machine dan Pressure Roller serta zat kimia sebagai zat aditif), sedangkan membran prosesnya lebih sederhana dan tidak memerlukan peralatan tersebut, sehingga lebih ekonomis dan menghemat waktu. Selain itu, tidak diperlukan proses pemutihan untuk proses ekstraksinya. Dengan dernikian, apabila bahan bakunya berasal dari sumber daya alam yang ad a, maka selain akan lebih ekonomis lagi, diharapkan terciptanya diversifikasi produk yang mempunyai nilai tambah. Dari hasil uji temyata sampel positif alginat dan membran mempunyai gugus fungsi yang relatif sama dengan pembandingnya. Kualitas produk dipengaruhi oleh kondisi proses (konsentrasi alginat dim koagulan, waktu pematangan larutan alginat dan waktu koagulasi). Semakin besar konsentrasi algin at, membran semakin berat dan tebal, namun kekuatan dan mulumya berkurang. Untuk larutan alginat 5 g s/d 10 g, berat dan tebalnya antara 0,098 g - 0,211 g dan 0,09 mm - 0,38 mm, sedangkan kekuatan dan mulumya antara 15,5 MPa - 6,6 MPa dan 11 % - 3,87%. Selain itu, membran berdaya serap tinggi, yaitu 99% - 150% dalam waktu 2 s/d 5 menit dan semakin rendah konsentrasi alginat, maka porositasnya semakin besar. Membran memenuhi beberapa kriteria untuk pembalut luka primer, yaitu berdaya absorpsi tinggi, berpori serta memiliki sifat fisik yang memadai. Dibanding dengan pembalut luka konvensional, pembuatan membran lebih sederhana dan ekonomis, karena tidak memerlukan peralatan tersebut di atas. Selain itu, sifat fisiknya dapat disesuaikan dengan tujuan akhir dengan mengatur kondisi proses.
Kata kunci: tekstil medis, pembalut luka primer, alginat, rumput laut coklat, Sargassum Sp. ABSTRACT Alginates has not been utilized optimally for medical textiles, especially as alternative products for primary wound dressing. From previous research obtained alginate yarn that can be made as wound dressing after passing the weaving or nonwoven processes. Therefore, this research attempted to make membrane as an alternative product for primary wound dressing, using brown seaweed Sargassum Sp. Testing of the alginate include of alginates identification, yield, and viscosity. Testing of the membrane include of physical properties, functional group and micro structure analysis. This study has been successfully made alginates membrane as a primary wound dressing. Similar product is generally form as a composite that needs some equipments in the production process (such as Wet Spinning Machine, Needle Punch or Carding Machine and Pressure Roller as well as chemical additives), whereas membrane process is very simple and no need such equipments, so it is more economical and saving time. Besides, no need bleaching in alginate extraction process. Thus, if using natural resources material, it would be more economical and it Is'hoped the creation of diversified products that have added value. The sample is positive alginates and membrane has functional groups that are relatively similar to its competitor. Product quality is affected by process conditions. Higher alginates concentration produce heavier and thicker membrane, but decrease the strength and elasticity. Besides, membrane has high absorbent power and lower alginates concentration will enlarge its porosity. The product meets some criterion for primary wound dressing, which has a high absorption capacity, porous and adequate physical properties. Compared with conventional dressings, membrane preparation is more simple and economical, because it does not require such equipment. Besides, physical characteristic of membrane can be adjusted with the final aims (end use), with arranging method of process conditions. Keywords: medical textiles, primary wound dressings, alginates, brown seaweed, Sargassum Sp
Pembuatan dan Karakteristik Membran Alginat Dari Rumput Laut Coklat Sargassum Sp Sebagai Produk Alternatif Tekstil Medis Pembalut Luka Primer (Theresia Mutia)
81
Balai Besar Tekstil
PENDAHULUAN
Tabel 1 . Pembalut Luka Alginat Komersial
Produk tekstil medis merupakan hasil perpaduan antara teknologi tekstil dan pengetahuan di bidang medis. Tekstil medis berkembang sejalan dengan dihasilkannya serat baru yang memenuhi persyaratan medis dan teknologi manufaktur tekstil. Perkembangannya rata-rata per tahun diproyeksikan sebesar 36% [1], diantaranya adalah pembalut luka (wound dressing). Material yang digunakan untuk produk tersebut terdiri dari serat, benang, kain dan produk nir-tenun (komposit). Persyaratan utama untuk polimer bio-rnedis yaitu nontoksik, tidak menycbabkan alergi, mudah disterilkan, mempunyai sifat mekanik yang memadai, kuat, elastis, awet dan biocompatibility. Adapun persyaratan utama tekstil medis tergantung dari penggunaannya, antara lain daya serap, kekuatan, mulur, kehalusan dan biodegradasi [2, 3]. . Pembalut luka berfungsi untuk menutupi melindungi jaringan baru. Berdasarkan cara pembuatannya dibagi menjadi produk tenun (kasa, perban) dan luka dan menghentikan pendarahan, menyerap nanah, mengurangi rasa sakit dan nir-renun, sedangkan berdasarkan cara penggunaannya dibagi menjadi primary dressing (kontak dengan luka) dan secondary dressing {digunakan setelah pembalut utama (perbanJplester)}. Primary dressing harus menyerap cairan luka, menjaga suhu/kelembaban sekitar luka, mampu mengatur uap air dan gas yang keluar dari luka, sehingga luka menjadi Iernbab dan penyembuhan menjadi lebih cepat, sedangkan secondary dressing harus jangan terlalu bersifat absorben, karena dapat menyebabkan pembalut utama menjadi cepat kering [1]. Pembalut luka primer sampai saat ini umumnya merupakan produk komposit (Tabel 1). Produk ini dilapisi oleh lapisan tipis yang berfungsi sebagai pelindung luka agar mudah dilepaskan, sehingga tidak merusak jaringan baru. Produk yang sesuai dengan persyaratan tersebut antara lain alginat, karena mempunyai daya absorpsi yang tinggi, dapat menutup luka dan menjaga keseimbangan lembab di sekitar luka, mudah digunakan/dihilangkan, elastis, antibakteri dan nontoksik, tidak menyebabkan alergi, bersifat non-carcinogenic, biodegradable dan biocompatible, karena dapat teruraimenjadi gula sederhana dan dapat diabsorpsi oleh tubuh. Diketahui pula bahwa penyembuhan luka 30% - 50% lebih ccpat apabila digunakan pembalut luka alginat [4,5,6,7,8,9]. Alginat (Gambar 1) yang terkandung dalam rumput laut coklat ban yak digunakan di berbagai ~idang, termasuk . tekstil medis [9]. Secara ekonomis penggunaan algin at produksi dalam negeri akan lebih murah dan mengurangi ketergantungan pada produk impor. Untuk industri di Indonesia, kebutuhannya disuplai melalui impor dari Perancis, Inggris, RRC dan Jepang dalam jurr.iah sekitar 599.000 kg (± USD 2.773.517) [10, 11]. Adapun data produksi rumput laut di Indonesia disajikar. pacta Tabel 2.
Merkdagang
82
Keterangan
Sorbsan SA (9 x 11 cm) (Maersk Medical)
A flat non-woven pad/Layer alginate fiber bonded centrally onto polyurethane foam, coated with acrylic adhesive
Sorbagolon (5 x 5 cm) (Hartmann)
Nonwoven calsium alginate fiber
Tegagel ( = Sorbsan)
Nonwoven dressing (pressuring the carded wed with pressure roller)
Curasorb (Kendall Healthcare)
Made by needle punching nonwoven felt
:-\sam Alginat H
COOH Gambar
H
1. Asam Alginat [9]
Tabel 2. Produksi Rumput Laut Tabun 2005 Daerah
1
Lampung
433,0
8
Gorontalo
5.642,0
2
Bangka Belitung
11,0
9
Kalbar
9.000,0
3
Jakarta
1.831,0
10
Kalsel
530,0
18,0
11
Kalteng
503,0 121,0
-
Produksi (Ton)
Produksi ( Ton)
No.
No.
Daerah
-4
Jabar
5
Jaterig
25.984,0
12
Maluku
6
Jatim
4.350,0
13
lrian Jaya
7
Bali 2005
60.955,3
2006
*164.687,0
3.431,0
2007 *152.226,1 Sumber : Sistem Informasi Statistik Dep. Kelautan dan Perikanan Keterangan
:
* Dinas
kelautan dan perikanan Provinsi Bali
Di Indonesia, potensi rumput laut coklat cukup besar, namun belum dimanfaatkan secara optimal, sehingga apabila dioptimalkan penggunaannya, diharapkan akan meningkatkan perekonomian masyarakat pesisir. Dari hasil _'. penelitian terdahulu, diperoleh benang algin at melalui alat Wet Spinning dengan spesifikasi sebagai berikut, tenacity 1,69 g/denier, mulur 9,68 % dan diameter 0,25 mm [12]. Produk tersebut apabila diproses lebih lanjut, misalnya ditenunldirajut atau dibuat komposit secara fisika (Needle Punch Machine) atau fisika - kimia, . menggunakan perekat dan rol panas, dapat dihasilkan kain kasa atau produk komposit untuk keperluan tekstil medis, antara lain sebagai pembalut luka primer. Saat ini, produk kornersial umumnya produk impor berupa komposit serat alginat. Produk tersebut dibuat melalui proses pembuatan benang dengan Arena Tekstil Volume 25 No. 2 . Desember 2010: 57-102
Balai Besar Tekstil menggunakan alat Wet Spinning, dilanjutkan dengan proses lainnya seperti telah diuraikan di atas [1,13]. Apabila disubstitusi dengan produk berfungsi sama tetapi berupa lapisan tipis (membran), maka diharapkan akan lebih ekonornis, karena tidak memerlukan peralatan-peralatan tersebut. Selain itu, apabila digunakan rumput laut coklat lokal sebagai bahan bakunya dan tanpa melalui proses pemutihan untuk menghilangkan pigmen alamnya (karena warna tidak termasuk dalam persyaratan pembalut luka), maka biaya pembuatan produk diharapkan menjadi lebih ekonomis disamping dapat mempersingkat waktu. Penelitian membran alginat dengan menggunakan alginat komersial (impor) telah dilakukan, namun karakterisasinya belum lengkap [14]. Oleh karena itu, dilakukan penelitian membran alginat hasil ekstraksi rumput laut lokal jenis Sargassum Sp. yang tumbuh secara alami di daerah Pameungpeuk Garut yang dibuat tanpa melalui proses pemutihan, serta dilengkapi dengan uji yang lebih lengkap, seperti uji Kimia dan fisika {analisa gugus fungsi (FfIR), analisa struktur permukaan (SEM), sifat fisika (kekuatan, mulur, daya basah, ketebalan)}. Penelitian lanjutan ini dilakukan untuk mengakomodasi strategi dalam optimalisasi teknologi pembuatan pembalut luka primer (absorbent pad) berbahan baku rumput laut coklat. Dengan dernikian, diharapkan adanya diversifikasi produk yang
Ekstraksi alginat dari rumput laut coklat(12)
memberikan nilai tambah dan nantinya dapat digunakan sebagai alternatif tekstil medis pembalut luka primer yang lebih ekonornis dibandingkan dengan produk konvensional, karena perosesnya lebih sederhana dan singkat serta tidak memerlukan peralatan seperti Wet Spinning, alat Needle Punch, Rol Penekan Panas dan lain sebagainya. METODA PENELITIAN Bahan • Rumput laut coklat Sargassum Sp dan alginat komersial (pembanding) • Aquades, soda kostik, soda abu, soda kue, hidrogen peroksida, as am klorida, alkohol, kalsium klorida (grade p.a.) Peralatan Peralatan gelas lengkap, cawan petri, neraca analitis, Hot plate, Magnetic stirrer, saringan (No. 140 = 0,106 mm), kertas saring, dan oven. Cara Kerja Pernbuatan membran dilakukan sesuai dengan diagram alir (Gambar 2), yaitu ekstraksi alginat dari rumput laut coklat [12], dilanjutkan dengan pembuatan membran. Penelitian ini didahului oleh percobaan awal, dengan memvariasikan beberapa parameter yang berpengaruh terhadap hasil uji, sehingga diperoleh data
Pembuatan
membran
Endapan (selulesa)
Fitrat (dapat digunakan untuk mencelup)
Bubuk
Gambar
Na-alginat
2. Diagram
Alir
Pembuatan
Pembalut Luka Primer Alginat
Pembuatan dan Karakteristik Membran Alginat Dari Rumput Laut Coklat Sargassum Sebagai Produk Alternatif Tekstil Medis Pembalut Luka Primer (Theresia Mutia)
Sp
83
Balai Besar Tekstil
alkohol, sehingga Urutan prosesnya Logam- alginat), + 2 Na - Alginat + Ca - (alginatj, + H - Alginat +
untuk menentukan arah peneIitian berikutnya.
Pengujian Pengujian yang dilakukan, yaitu identifikasi natrium alginat (DEPKES 1974 dan Chemical Codex 1981) [15], rendemen natrium alginat (perhitungan berat kering mutlak), viskositas dan kestabilannya (dengan alat Viscometer Brookfield), analisa gugus fungsi {dengan alat FOUJ1er Transform Infra Red)}, daya absorpsi terhadap air [16], analisa struktur mikro (SEM), derajat Putihlkecerahan warna (AATCC 11002000), kekuatan tarik dan mulur (SNI 08-0276-1989, Fafegraph M Test) dan ketebalan (Thickness Gauge).
terbentuk endapan natrium alginat. adalah sebagai berikut : Na2C03 -7 Na - Alginat + L2 (C03)x CaC]2 -7 Ca - (alginatj, + 2 NaC] HC] -7 H - Alginat + CaCl2 NaHC03 -7 Na - Alginat + H2C03
Dari hasil uji identifikasi natrium alginat [15], produk yang dihasilkan adalah positif natrium alginat, karena pada uji pertama terbentuk gel yang disebabkan oleh sebagian ion natrium pada natrium alginat terganti oleh ion kalsium yang selanjutnya terbentuk ikatan pada rantai polimer alginat. Selain itu pada uji kedua terbentuk endapan putih yang terjadi adalah karena terbentuknya as am alginat, karena terjadinya pergantian ion natrium oleh ion hidrogen dari asam sulfat dan pad a uji ketiga terbentuk endapan ungu disebabkan karena terjadinya ikatan antara ion besi dengan alginat.
Adapun cara uji identifikasi natrium alginat dan daya absorpsi terhadap air, diuraikan di bawah ini. • Uji identifikasi natrium alginat - 10 m1 1arutan natrium alginat 1% ditambah 1 ml kalsium klorida 1%, maka akan terbentuk gel - 10 m1 larutan natrium alginat 1% ditambah 1 mI asam sulfat 1Nl %, maka akan terbentuk endapan putih - 10 m1 Iarutan natrium alginat 1% ditambah 1 ml ferisulfat 10%, maka akan terbentuk endapan ungu • Uji daya absorpsi terhadap air Membran (pada kondisi berat kering) direndam dalam piala gelas berisi air suling 250 m1 yang suhunya dijaga konstan 37°C (disesuaikan dengan suhu tubuh) dan diletakkan di atas magnetic stirrer dan pada waktu tertentu diambil untuk ditimbang beratnya. Selain itu, untuk mengetahui daya serapnya dapat diketahui melaluifoto mikroskopi. Caranya yaitu, membran diris hingga menyerupai benang, kemudian diletakan di atas kaca objek dan ditutup dengan cover glass dan difoto dengan menggunakan mikroskop binokuler yang dilengkapi dengan kamera. Setelah itu, membran ditetesi air suling dan dibiarkan se lama 5 menit, kemudian difoto kembali.
»
Rendemen Kandungan alginat dalam· rumput laut coklat sangat bergantung pada umur tanaman, dan rendemennya terhadap berat keringnya adalah sekitar 15 - 30% [11,17]. Pada umumnya hasil yang baik akan tercapai bila dipanen pada umur 1 - 2 bulan, karena pembentukan alginat dipengaruhi oleh pertumbuhan dinding sel dan bertambahnya polisakarida yang terbentuk. Tanaman tersebut mudah terserang bakteri, sehingga apabila tidak segera dipanen pada waktunya, maka mikroba yang berada disekitarnya akan merusaknya, sehingga rendemennya menjadi rendah. Selain itu tumbuhan ini hanya dapat tumbuh di pantai yang bebas dari pencemaran dan akan berhenti tumbuh pada musim hujan, karena tidak tahan terhadap air tawar yang akan melarutkan garam-garam mineral yang dikandungnya. Oleh karenanya rumput laut yang tumbuh di awal musim kering harus segera dipanen pada umur 1 - 3 bulan [10]. Dari hasil percobaan dengan menggunakan rumput laut jenis Sargassum Sp yang berasal dari Pameungpeuk - Garut, diperoleh rendemen rata-rata sekitar 26% dari rumput laut kering .
HASIL DAN PEMBAHASAN
Alginat
>
Identifikasi Natrium Alginat Ekstraksi natrium alginat dari rumput laut coklat dilakukan dengan beberapa tahap untuk mendapatkan hasil yang optimal, yaitu as am alginat yang terkandung dalam rumput laut coklat diekstraksi dengan natrium karbonat, sehingga terbentuk natrium alginat, selanjutnya diubah menjadi kalsium alginat dengan mereaksikannya dengan kaIsium klorida. Gel kalsium alginat diubah kembali menjadi asam alginat dengan mengunakan asam klorida dan dilanjutkan dengan ekstraksi akhir menggunakan natrium bikarbonat dan dilanjutkan dengan pemurnian dengan
84
"<.
;... Viskositas dan Kestabilannya Dari hasil uji (Gambar 3) diketahui bahwa viskositas larutan alginat akan bertambah setelah disimpan se lama satu hari. Hal ini terjadi karena larutan polisakarida dalam air akan membentuk hidrokoloid yang bersifat non Newtonian yang pseudoplastis, sehingga untuk mendapatkan gel yang sempurna diperlukan waktu satu hari agar diperoleh kekentaIan yang tinggi dan rata [18]. Selanjutnya akan menurun, diantaranya karena terjadi degradasi secara biologi karena adanya aktivitas mikroba, terutama jamur. Alginat sendiri bersifat anti bakteri, namun tidak terhadap jamur [19], terutama dalam kondisi basah dan dalam penyimpanan yang cukup lama, sehingga senyawa tersebut akan terdegradasi yang
Arena Tekstil Volume 25 No.2 - Desember 2010: 57-102
Balai Besar Tekstil
menyebabkan turunnya viskositas dan kondisinya akan semakin memburuk seiring dengan bertambahnya waktu. Oleh karenanya agar viskositasnya tinggi, misalnya untuk pasta pencapan (pada proses tekstil alginat umum digunakan sebagai pengental pasta cap) atau untuk pembuatan membran (yang mempunyai kekuatan tinggi), maka dapat digunakan larutan alginat yang telah disimpan selama satu mal am.
--
2000
<11
a..
~
1500
<11
to
i0
1000
.l!!
500
.¥
>
•
Waktu penyimpanan (pematangan) larutan alginat berpengaruh terhadap struktur mikro dan diameter membran (Gambar 5 dan Tabel 3). Dari Tabel 3 diketahui bahwa, semakin lama waktu penyimpanan, maka luas permukaannya akan semakin besar. Hal ini mungkin disebabkan karena semakin lama waktu tersebut, maka lapisan film yang terjadi akan semakin rapat, seperti terlihat pada hasil analisa struktur mikro (Gambar 5), yaitu perpanjangan waktu penyimpanan akan menghasilkan struktur permukaan produk yang lebih rapat atau padat. • Porositas membran tergantung dari konsentrasi larutan alginat yang digunakan, atau semakin rendah konsentrasinya, maka semakin besar porositasnya, seperti terlihat pada Gambar 6.
0 4
5
Waktu(hari)
Gambar 3. Pengarub Waktu Penyimpanan Terbadap Viskositas (3,5% Alginat) Pembuatan Membran Ion kalsium dalam koagulan kalsium klorida dapat mengubah larutan natrium alginat menjadi kalsium alginat yang merupakan gel. Ion tersebut berperan sebagai pembentuk gel. Pembentukan gel disebabkan oleh terbentuknya khelat ion kalsium dengan rantai poli guluronat dari alginat [9]. Oleh karenanya, lapisan tipis alginat dalam cawan petri yang direndam dalam larutan koagulasi kalsium klorida akan membentuk membran dari gel alginat. Dari percobaan awal diketahui sifat alginat dalam pembentukan membran,yaitu : • Setelah proses koagulasi, maka natrium alginat berubah menjadi membran kalsium alginat dengan dimensi yang lebih kecil (menyusut). Hal ini terjadi karena terbentuknya gel alginat melalui pengkhelatan antara ion kalsium dengan anion karboksilat pada blok G - G melalui mekanisme antar rantai, yang menyebabkan rantai polimer semakin rapat, sehingga luas permukaan membran yang terbentuk akan lebih kecil dibanding sebelum direndam dalam larutan koagulan koagulasi [9]. Oleh karenanya, diameter membran dalam keadaan kering < dalam keadaan lembab < lapisan natrium ---. alginat awal. Selain itu, diametemya juga tergantung dari konsentrasi larutan alginat awal, yaitu semakin besar konsentrasinya, maka penyusutannya semakin kecil (Gambar 4). Hal ini mungkin disebabkan karena semakin besar konsentrasinya, maka larutan semakin ken tal atau strukturnya lebih padat, sehingga larutan koagulan hanya sedikit berpengaruh terhadap penyusutan membran.
alginat (3,5%), (diameter 9,1 cm)
Alginat (2%) (diameter 7,3 cm)
Gambar 4. Pengaruh Konsentrasi Alginat Terhadap Penynsutan Diameter Membran Setelah Koagulasi
4 Jam
8 Jam
24 Jam
Gambar 5. Pengaruh Waktu Pematangan terhadap Struktur Mikro Membran (SEM, 2500 x)
Alginat 1,75%
Alginat 3,5%
Gambar 6. Pengarub Konsentrasi Alginat terbadap Permukaan Membran
Pembuatan dan Karakteristik Membran Alginat Dari Rumput Laut Coklat Sargassum Sp Sebagai Produk Alternatif Tekstil Medis Pembalut Luka Primer (Theresia Mutia)
85
Balai Besar Teksiil
Tabel 3. Pengaruh Waktu Pematangan AIginat Terhadap terhadap Diameter Membran* Waktu pematangan larutan aIginat
Alginat awal
Membran (kering)
Ojam
10
6,9
31
4 jam
10
7,3
27
8jam
10
8,2
18
Diameter (cm)
24jam
10
* Alginat
Keterangan
Penyusutan (%)
8,5 15 hasil percobaan 2% (@ 7,5 g
kekuatan sekitar 59 MPa [12]. Disini terlihat perbedaan yang cukup signifikan, tetapi apabila benang tersebut diproses menjadi bentuk komposit, maka benang tersebut akan dipotong-potong menjadi serat dan dalam posisi yang acak (tidak lurus), sehingga kekuatan kompositnya akan lebih rendah dibanding kekuatan benang di atas. Namun dernikian, karena untuk pembalut luka primer tidak memerlukan kekuatan yang harus tinggi dan kekuatan bukan merupakan syarat utama, maka nilai tersebut sudah cukup memadai. );>
Dari uraian di atas, maka diketahui beberapa parameter yang berpengaruh terhadap proses pembentukan membran. Selanjutnya, untuk mendapatkan kepadatan larutan algin at yang cukup, agar dapat terkoagulasi membentuk membran dengan kekuatan yang memadai, maka percobaan awal tersebut dilanjutkan dengan cara memvariasikan beberapa perlakuan fisika dan kimia. Dari percobaan tersebut diketahui parameter yang berpengaruh, antara lain konsentrasi larutan viskosa dan koagulan, waktu pematangan alginat dan koagulasi. Misalnya pada Gambar 7 diketahui bahwa peningkatan waktu penyimpanan alginat dan konsentrasi koagulan (sampai batas tertentu) dapat memperbesar kekuatan tarik. Oleh karena itu, kondisi optimal proses untuk percobaan selanjutnya dapat disesuaikan dengan kualitas produk akhir yang diinginkan, misalnya untuk pembalut luka primer yang tidak harus memiliki kekuatan tinggi, maka dapat digunakan larutan alginat dengan konsentrasi yang rendah (sekitar 2% - 4%), begitu halnya dengan parameter lainnya dapat disesuaikan pula dengan kebutuhan atau tujuan akhir produk.
~ r------------------------------, 13.5
i ~
j c
~
9
45
t----------------r'-:7'=c..--I
Rumput laut coklat, mengandung pigmen alami yang dapat digunakan untuk mencelup serat tekstil, namun rendemennya jauh lebih rendah, yaitu CS 3%) dibanding dengan alginat (15% - 30%) [11,17]. Pigmen tersebut umumnya berupa gabungan beberapa gugus bensena dan difenil, dengan gugus penghubung (pewarna) -N=N- dan -HC=O. Namun setelah proses ekstraksi menjadi natrium alginat, kandungan pigmennya sebagian besar akan berada dalam limbah . cairnya serta endapannya (Gambar 2), sehingga pigmen yang masih terkandung tersebut rendemennya akan berkurang. Membran alginat berasal dari as am alginat (Gambar 1) yang terdiri dari as am f3 - d manuronat dan et - 1- guluronat yang tersususun dalam blok-blok homopolimer dari masing-masing tipe atau blok heteropolimer dengan berat molekul sekitar 15.000. Polimer tersebut mengandung gugus aromatik dan gugus-gugus lainnya (- OH, - COOH, - C-H, - C = C dan - C = 0) [9], yang dapat diidentifikasi dengan menggunakan alat FTIR, dan hasilnya disajikan pada Gambar 8. Dari Gainbar tersebut ternyata kedua contoh uji relatif mempunyai kesamaan puncak pada panjang gelombang tertentu yang menunjuk kepada struktur kimia algin at [20], yaitu :
t-------=::~~~~~::::::~--l +---~~~~=-----------------_4
O.L.-------------------------------' o
4
8
12
Waktu penyimpanan alglnat (jam)
••••• KoagulanO.5 M
_Koagulan
1M
•••• ·Koagulan1.5 M
Gambar 7. Pengaruh Waktu Penyimpanan Alginat dan Konsentrasi Koagulan terhadap Kekuatan Tarik Dari Gambar 7 diketahui kekuatan tarik membran (lebar 3 mm, panjang 40 mm, tebal rata-rata 0,22 mm) berkisar antara 4 - 16,5 Mpa (N/mm\ sedangkan benang alginat (diameter rata-rata 0,25 mm) hasil penelitian terdahulu setelah dikonversi memiliki
86
Analisa Gugus Fungsi
-~.
antara 3100 - 3000 cm'! yang menunjukkan adanya pita uluran C - H aromatik antara 1400 - 1600 cm'! dan 1000 - 1100 cm'! yang menunjukkan adanya gugus aromatik antara 1605 - 1466 cm'! yang menunjukkan adanya gugus C - C antara 2900 - 3000 cm'] dan 900 - 675 cm'! yang menunjukkan adanya gugus C-H "stretching" dan C-H "bending" antara 3600 - 3200 cm'] dan 1420 - 1330 cm'! yang menunjukkan adanya gugus O-H"'streching" dan O-H "bending" antara 1260 - 1000 cm'! yang menunjukkan adanya gugus C-O sekitar 3500 cm'! dan 1600 cm'! yang menunjukkan adanya gugus karbonil sekitar 1400 cm'! yang menunjukkan adanya gugus aromatik (R - 0- R) Arena Tekstil Volume 25 No.2 - Desernber 2010: 57-102
Balai Besar Tekstil
produknya relatif mendekati warna putih. Diketahui bahwa Kecerahan Warna (Derajat Putih) produk dipengaruhi oleh konsentrasi oksidator (Gambar 11). Kondisi basah
a.
Membran Alginat
an,1 Gambar 8. Spektra FTIR Membran Alginat
Y
Dayaserap
Untuk mengetahui daya serapnya, maka dilakukan uji daya serapnya dan sebagai tambahan disajikan pula foto daya serap membran dan benang alginat (Gambar 9 dan 10). Dari Gambar 9 diketahui bahwa semakin lama waktu perendaman sampai batas tertentu, maka air yang terserap semakin banyak pula. Misalnya setelah 12 menit, air yang terserap adalah 2: 160%. Dari gambar 10 terlihat bahwa setelah 5 menit dalam keadaan basah, produk alginat akan mengalami perbesaran 2: 150%, sebagai akibat terserapnya molekul air. Sifat ini menunjukkan bahwa produk tersebut dapat menyerap cairan. Dari pengamatan secara visual disimpulkan bahwa, baik membran maupun serat alginat memiliki daya serap yang relatif sama.
180.,------------,
--
~ :135 eo Cl.
~
~c: 90
45+----,----,---~--~--~ 2
4
6 8 Waktu (menit)
10
b. Benang Alginat Gambar 10. Foto mikroskopi pada kondisi basah dan kering (pembesaran 400 x) Akan tetapi apabila natrium alginat diperuntukkan untuk pembalut luka primer, maka proses pengelantangan dapat dihilangkan, karena selain mempersingkat waktu dan mengurangi biaya untuk proses dan pembelian oksidator, wamapun tidak termasuk ke dalam persyaratan pembalut luka. Selain itu warna produk akhir sesuai dengan kulit orang Asia dan Afrika yang berwana gelap. Namun guna mengetahui kualitas produk yang dihasilkan, dalam hal ini adalah kecerahan warna produk, maka dilakukan pengujian, dan hasilnya disajikan pada Tabel 4. Dari Tabel tersebut diketahui bahwa warna membran hasil percobaan adalah lebih gelap daripada pembandingnya, namun demikian seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa untuk hal-hal tertentu, misalnya untuk keperluan pembalut luka primer, wama produk tidak termasuk dalam persyaratan, maka warna produk dapat diabaikan.
12
*·Warna putih,
,.-
V
=
100%
65
,<>
,!:o
Alginat
•...
60
'"~~
55
Air Oleh Membran Alginat
•••..
tk!
50
Alginat Pembanding Gambar y
9. Penyerapan
-
....•• k--
Warna (Kecerahan Warna dan Derajat Putih)
Pembuatan alginat umumnya melalui proses pengelantangan untuk menghilangkan pigmen alam berwarna coklat, dengan cara mengoksidasinya. Pigmen alam berikatan rangkap tersebut teroksidasi menjadi ikatan tunggal yang tidak berwama, sehingga
!i#.
45 !5
HldrQglm perokslda (ml,t)
Gambar 11. Pengaruh Konsentrasi Oksidator Terhadap Kecerahan Warna
Pembu~tan dan Karakteristik Membran Alginat Dari Rumput Laut Coklat Sargassum Sp Sebagai Produk Alternatif Tekstil Medis Pembalut Luka Primer (Theresia Mutia)
87
Balai Besar Tekstil
.
T a b eI 4 Da ta U·· . t Putih J.JI Deraja I Alginat Basil percobaan Pernbandinz
membran lebih rinci lagi, maka percobaan dilanjutkan dan hasil ujinya disajikan pada Gambar 13.
Nilai
Kecerahan (Y) 60,42 87,96
Derajat outih (VV) -89,61 66,01
025
"-4
$
02
.f
e ~3 §.
0.15
..
.11
e .l
.,
111
8.1
0.1
US
.;... Analisa struktur mikro
1.5
Analisa struktur mikro terhadap produk hasil percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat Scanning Electron Microscope dan hasilnya disajikan pada Gambar 5 dan 6. Dari Gambar tersebut terlihat bahwa membran memiliki pori-pori, sehingga memungkinkan udara untuk keluar masuk melalui media tersebut, sehingga apabila digunakan sebagai produk tekstil medis misalnya sebagai pembalut luka, maka produk ini dapat berfungsi untuk meneruskan gas (oksigen, dan lainnya) dari udara atau dari luka. Seperti telah diuraikan di atas bahwa, semakin lama waktu penyimpanan, maka struktur permukaan membran menjadi lebih padat. Selain itu semakin rendah konsentrasinya, maka membran semakin besar porositasnya. Oleh karena itu, kondisi proses pembuatan membran alginat dapat disesuaikan dengan tujuan akhir dari penggunaan produk tersebut atau dengan perkataan lain kualitas membran yang dihasilkan dapat diatur, sesuai dengan kebutuhan. Sebagai informasi tambahan, pada Gambar 12 disajikan pula perbandingan antara stuktur mikro membran dan serat alginat. Dari Gambar tersebut terlihat luas permukaan seratJpori-porinya jauh lebih besar daripada membran. Namun apabila akan dijadikan sebagai pembalut luka primer, maka harus diubah menjadi komposit yang bentuknya lebih rapat (padat) dan kadang-kadang digunakan pula perekat sebagai pengikat (bonding), sehingga luas permukaannya mungkin tidak jauh berbeda dengan produk membran.
a.. Membran
1.5
1~
BeralI;m;J1 <»9M M{gj
• Alginat hasil percobaan
Atginat pembanding
a. Berat Membran VS Berat Larutan Alginat Awal
lIA1gMfWpe!~
O,\JgM~
b. Ketebalan VS Berat Larutan Alginat Awal
11&-=--------, ~i
I1
i
, :,"
1
l in;::~:::::I:::::::;t~mb~ding
c. Kekuatan vs Berat Larutan Alginat Awal
S
7.S
BfratIaoWn 'f&IIIat iWli
10
Icl
IAJciftaIlIllipmobaall oAJciftal~
d. Kekuatan VS Berat Larutan Alginat Awal
Gambar 13. Pengaruh Konsentrasi Larutan Alginat Awal Terhadap Sifat Fisik Membran Dari Gambar tersebut diketahui bahwa semakin besar konsentrasi larutan algin at, maka membran yang dihasilkan menjadi semakin berat dan tebal, namun kekuatan tarik dan mulurnya semakin berkurang. Untuk pemakaian larutan alginat dari rump ut laut coklat sebanyak 5 g s/d 109, berat dan tebalnya semakin membesar, yaitu dari 0,098 g menjadi 0,211 g dan dari 0,09 mm menjadi 0,38 mm. Adapun kekuatan dan mulurnya .semakin berkurang, yaitu dari 15,5 MPa menjadi 6,6 MPa dan dari II % menjadi 3,87%. Diketahui pula bahwa alginat hasil percobaan mempunyai kekuatan, berat dan ketebalan yang relatif sedikit lebih tinggi, namun kurang elastis daripada pembandingnya. Adapun membran basah untuk kedua jenis sampel tersebut mempunyai sifat yang relatif sama, yaitu mengandung sekitar 94 - 98% air (berat kering totalnya sekitar 2% - 4 % dari berat -~. awal).
b. Serat tekstil
Gambar 12. Morfologi Permukaan Membran dan Serat
;... Sifat Fisik Membran Dari percobaan awal telah diketahui beberapa parameter yang berpengaruh terhadap sifat fisik produk akhir, oleh karena itu untuk mengetahui karakter
88
5 18
Berat larotan alginat awal (g)
Penutup Dari literatur diketahui bahwa pada umumnya pembalut luka alginat komersial berasal dari produk nonwoven/komposit (Tabel 1), yang berasal dari serat/benang alginat dan diproses kembali secara fisikalkimia dengan peralatan tertentu, seperti telah dijelaskan di atas. Adapun pad a penelitian ini telah berhasil dibuat produk berfungsi sama yang dibuat langsung menjadi suatu lapisan film tipis (mernbran), Arena Tekstil Volume 25 No.2 - Desember 2010: 57-102
Balai Besar Tekstil
tanpa harus melalui proses fabrikasi serat (ben ang) dan proses lainnya, sehingga prosesnya menjadi lebih sederhana dan ekonomis. Se1ain itu bahan bakunya juga tidak perlu melalui proses pemutihan, maka lebih menghemat waktu dan biaya, sehingga di harapkan di masa yang akan datang produk ini dapat digunakan sebagai produk alternatif tekstil medis pembalut luka primer. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa, kualitas membran alginat dapat disesuaikan dengan tujuan akhir penggunaannya (end use), dengan cara mengatur kondisi proses. Diharapkan di masa yang akan datang, produk tersebut dapat digunakan sebagai pembalut luka primer, karena mempunyai sifat fisik yang cukup memadai dan berdaya serap tinggi, sehingga sesuai untuk digunakan sebagai pembalut luka yang harus dapat menyerap eksudat. Selain itu dari hasil pene1itian lanjutan diketahui bahwa produk tersebut sesuai untuk pembalut luka primer, karena tidak menyebabkan iritasi kulit, bahkan mampu mempercepat penyembuhan luka. Selain itu, produk tersebut bukan merupakan media pertumbuhan bagi bakteri (bakteri tidak dapat tumbuh pada membran alginat) [21]. KESIMPULAN Dari hasil pene1itian kesimpulan sebagai berikut:
ini
dapat
diperoleh
1. Hasil ekstraksi adalah senyawa natrium alginat dengan rendemen sekitar 26%
2. Penelitian ini sudah berhasil membuat membran algin at sebagai produk pembalut luka primer.
alternatif
tekstil
medis
3. Dibanding dengan pembalut alginat konvensional
4. 5.
6.
yang terbuat dari serat, proses pembuatan membran alginat lebih sederhana dan ekonomis, karena tidak memerlukan peralatan lain, seperti Wet Spinning, Needle Punch atau Roller Press. Selain itu proses ekstraksi alginatnya tidak melalui proses pengelantangan, sehingga lebih menghemat waktu dan biaya untuk penyediaan oksidator. Membran dan serat alginat memiliki daya serap yang tinggi dengan nilai yang relatif hampir sama (5 menit dapat menyerap air sekitar 150%) Kekuatan tarik membran (panjang 40 mm, lebar 3 mm dan tebal rata-rata 0, 22 mm) berkisar>. antara 4 MPa - 16,5 MPa, sedangkan serat alginat (diameter rata - rata 0,25 mm) adalah sekitar 59 MPa. Dari hasil analisa FfIR membran alginat hasil ekstraksi rumput laut coklat Sargassum Sp. dan pembandingnya mempunyai kandungan senyawa organik yang relatif sama dan menunjuk kepada struktur kimia alginat.
7. Semakin besar konsentrasi alginat, membran yang dihasilkan
semakin
berat
dan
tebal,
namun
8.
porositas, kekuatan dan mulurnya semakin berkurang. Semakin lama waktu pematangan larutan algin at akan menghasilkan struktur permukaan yang lebih padat.
9. Untuk pembalut luka dengan
10.
sifat fisik yang cukup memadai (kekuatan 9 MPa, mulur 8,25%, tebal 0,21 mm dan berat kering 0,126 g), diperoleh dari konsentrasi alginat 7,5 gram dengan waktu pematangan S 4 jam. Membran alginat memenuhi beberapa kriteria untuk pembalut luka primer, yaitu berpori, berdaya serap tinggi (5 menit dapat menyerap cairan 150%), tidak menyebabkan iritasi, bakteri tidak dapat tumbuh pada produk tersebut dan memiliki sifat fisik yang memadai. Selain itu, membran alginat dapat mempercepat penyembuhan luka
UCAPAN TERIMA
KASIH
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Hermawan Y. sebagai Mitra bestari yang telah mengarahkan tulisan ini, begitu pula kepada tim analisis Laboratorium Teknologi Kimia Tekstil dan Pengujian Fisika. DAFTAR PUSTAKA 1.
Edward, J.V., et. al., "The Future of Modified Fibers", Southern Regional Research Center, New Orleans, 2006. 2. Norman, N. Li, "Advance Membrane Technology and Application ", John Willey & Sons, New Jersey, 2008. 3. Bello, Y.M., et. al., "Recent Advance in Wound Healing". lAMA, 2000,283 (6), 716-718 4. Walker, V., "Proceeding of Medical Textile Conference ". Bolton Institute, U.K.Publishing Co., Cambridge, 1999. 5. Anonimous, "Antimicrobial Alginate Dressing Protects the Wound with Silver", Devices Technology, Published: Tuesday, 13-Apr-2004 http://www.jnj.com/exit 6.· Ishikawa K ., "Self - setting Barrier Membrane for Guided Tissue Regeneration Method", J, Biomed. Mater. Res., 1999, Vol. 47, No.2, pp. 111115 (22 ref.) 7. Thomas, A, et.al., "Alginates from Wound Dressing Activate Human Macrophages to Secrete Tumor Nectrosis Factor - Alpha", Biomaterials, 2000,21,1797 - 1802 8. Morgan, D., "Wounds - What Should a Dressing Formulary Include", Hosp. Pharm., 2002, 9, p.261-266. 9. Mury, J.M. et.al, "Alginate fibers", Biodegradable and Sustainable fibers edited by RS. Black Burn, Woodhead, Manchester, 2005
Pembuatan dan Karakteristik Membran Alginat Dari Rumput Laut Coklat Sargassum Sebagai Produk Alternatif Tekstii Medis Pembalut Luka Primer (Theresia Mutia)
Sp
89
Balai Besar Tekstil
10. Sri Istini, dkk., "Manfaat dan Pengolahan Rumput Laut", Seafarming Workshop Report. Bandar Lampung, 2006. 11. Taurino, M., dkk., "Budidaya dan Pengolahan Rumput Laut, Edisi Ketiga, Argo Media Pustaka, Jakarta, 2008. 12. Theresia Mutia dan Rifaida, E., "Pemanfaatan Rumput Laut Coklat sebagai Bahan Baku Kasa Pembalut Luka (Wound dressing), Arena Tekstil, Balai Besar Tekstil , Bandung, 2009. 13. Qin, Y., "Absorption Characteristics of Alginate Wound Dressings", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 91., 2004. 14. Bangun, Hakim, dkk.; "Pernbuatan Membran Gel Alginat Sebagai Sistem Penyampaian Obat Topikal Baru: Povidon Iodium. Sebagai Model Obat", Media Farmasi. Vol 10, No. 2, 2002, 174 - 182 15. Winamo, F.G., "Teknologi Pengolahan Rumput Laut", Pusbang tepaIFTDC, IPB, Bogor, 1985.
90
16. Qin Y., et. al.. Alginate Fibers. Man made Fiber Year Book, September, 1996. 17. Rifaida E. dan Theresia M., "Potensi Rumput Laut Coklat sebagai zat Wama Alam Tekstil", Arena Tekstil, Vol 21, No. 1, Balai Besar Tekstil, Bandung, 2006. 18. Mathur, Atul & Paras Mal Sand, "Textile Print Paste Thickener from Polysacharida", Scince Tech. Entrepreneur, Rajasthan, June, 2006, e-mail :
[email protected] 19. Theresia Mutia, "Karakteristik Membran Alginat Sebagai Pembalut Luka Primer terhadap Mikroba", Balai Besar Tekstil, Bandung, 2009 20. Silverstein, R.M., et. aI., Spectrometric Identification of Organic Compound, Third Edition, John Willey & Sons, New York, 1975. 21. Theresia Mutia, "Pemanfaatan. Rumput Laut Coklat untuk Tekstil Medis", Balai Besar Tekstil, Bandung,2009
Arena Tekstil Volume 25 No.2 - Desember 2010: 57-102
