PEMBUATAN KOMPOSIT KALSIUM FOSFAT- KITOSAN DENGAN METODE SONIKASI SETIA UTAMI DEWI

PEMBUATAN KOMPOSIT KALSIUM FOSFATKITOSAN DENGAN METODE SONIKASI

SETIA UTAMI DEWI

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan dengan Metode Sonikasi adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2009

Setia Utami Dewi G751070041

3

ABSTRACT SETIA UTAMI DEWI. Synthesizes of Calcium Phosphate-Chitosan Composite by Sonication Method. Under direction of KIAGUS DAHLAN and DJARWANI SOEHARSO SOEJOKO. Formation of biomaterial composite consisting of organic matrix and inorganic mineral has been studied. The inorganic minerals used hydroxyapatite and hydroxyapatite and carbonated apatite compound that was result reaction of calcium from calcinations of chicken eggshell at 1000oC and phosphor in the form of diammonium hydrogen phosphates. Whereas the organic matrix was a commercial chitosan originated from shrimp shell. To produce the composite, both of apatite was mixed with chitosan using sonication method. The result samples were further dried at 50°C. Used calcium phosphate is hysroxyapatite as stable crystal and carbonated apatite as resorbable crystal. That calcium phosphate results from optimation process. Percentages of chitosan and calcium phosphate that used are 20:80 and 30:70. Another was studied influence percentages of hydroxyapatite and hydroxyapatite-carbonated apatite compound. Characteristics of the samples were performed using X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy. Identification phase from XRD profile shown there are not change calcium phosphate compound phase. Added chitosan influences to crystalline degree where an increase of chitosan tends to decrease crystalline the composite. Chitosan presenting was shown by N-H and C-H bands transmittance from FTIR spectrum. The SEM micrograph also showed granules of apatite carbonate and rod of hydroxyapatite. Increase of chitosan tends to increase of composite density. Keywords: composite, apatite carbonate, hydroxyapatite, chitosan.

4

RINGKASAN SETIA UTAMI DEWI. Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan dengan Metode Sonikasi. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN dan DJARWANI SOEHARSO SOEJOKO. Tinginya kasus kerusakan tulang dalam medis sering terjadi sebagai akibat fraktur yang penanganannya memerlukan pembedahan dan grafting (pencangkokan) dengan menggunakan biomaterial. Pemenuhan kebutuhan biomaterial tulang di Indonesia masih menggunakan material import. Adapun yang telah dikembangkan di tanah air adalah biomaterial yang berasal dari tulang manusia ataupun tulang sapi yang disebut allograft pada umumnya hanya terdiri dari komponen mineral saja serta mempunyai kelemahan, yakni karakternya tidak pasti, tidak konstan dan perbedaan imunitas yang dapat menyebabkan terjadinya karsinogenik. Dalam perkembangannya untuk mengatasi persoalan tersebut dilakukan pembuatan biomaterial sintetik diharapkan karakter bahan diketahui secara pasti sehingga lebih biokompatibel dibanding dengan biomaterial allograftt. Biomaterial sintetik yang telah berhasil diproduksi oleh negara lain memiliki harga yang tinggi. Oleh karena itu perlu dikembangkan produksi biomaterial di tanah air. Kelimpahan bahan alam yang sangat tinggi dapat dikembangkan sebagai raw material dalam membuat biomaterial. Kelimpahan kalsit (CaCO3) dapat dimanfaatkan sebagai donor kalsium dalam sintesis kalsium fosfat yang merupakan komponen mineral tulang. Kalsit dapat diperoleh dari koral, kerang dan marin alga bahkan cangkang telur yang dianggap sebagai limbah dapat dimanfaatkan karena mengandung 94-97% CaCO3. Dalam pengembagan biomaterial tulang tidak hanya komponen mineral saja namun perlu dimodifikasi dalam bentuk komposit antara komponen mineral dan matriks organik karena mendekati komponen alamiah tulang yang terdiri dari mineral apatit dan kolagen sebagai matriks organik. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan. Pembuatan komposit ini menggunakan sumber kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur ayam dan kitosan dari kulit udang. Dua jenis senyawa kalsium fosfat yang digunakan untuk pembuatan komposit yaitu, hidroksiapatit (HA) sebagai kristal stabil dan campuran HA-apatit karbonat (AK) sebagai kristal yang lebih mudah diserap oleh cairan tubuh. Keberadaan HA sebagai kristal stabil bertujuan untuk memberikan sifat mekanik yang tinggi sedangkan AK dapat mempercepat penyerapan komposit yang dapat memberikan kesempatan sel untuk berinfiltrasi dalam komposit sehingga dapat mempercepat proses remodellling tulang. Kitosan digunakan sebagai matriks untuk mengurangi sifat brittle. Selain itu kitosan memiliki sifat osteokonduktif, bioresorbable, biokompatible dan tidak mengandung racun. Senyawa kalsium fosfat diperoleh dengan mempresipitasi prekursor kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur dan diamonium hidrogen fosfat ((NH4)2HPO4) dengan perbandingan konsentrasi kalsium dan fosfor 1,67. Hidroksiapatit diperoleh dari hasil sintering presipitat kering pada temperatur 900oC sedangkan campuran HA-AK diperoleh dari presipitat kering tanpa sintering. Pembuatan

5

komposit kalsium fosfat-kitosan dilakukan dengan menggunakan metode sonikasi. Untuk memperoleh komposisi komposit yang tepat dilakukan variasi perbandingan kalsium fosfat (HA dan campuran HA-AK) dengan kitosan yaitu (80:20)% dan (70:30)%. Kalsium fosfat yang digunakan juga dilakukan variasi perbandingan HA dan campuran HA-AK. Sampel komposit yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan difraksi sinar-X, spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan dilakukan dengan metode sonikasi memberikan keseragaman morfologi komposit. Pengaruh kitosan diamati pada sampel HA dan campuran HA-AK yang ditambahkan dengan 20 dan 30% kitosan. Penambahan kitosan dianalisis dari pola difraksi memperlihatkan tidak terjadi perubahan fase namun dapat menurunkan ukuran kristal. Selain itu penambahan kitosan dapat memberikan sifat ulet dilihat dari bentuk pellet yang dihasilkan. Keberadaan komponen kitosan yang terlihat dari spektra FTIR menunjukkan pengaruh kitosan 20% tidak signifikan dibandingkan dengan kitosan 30%. Komposit dengan kitosan 20% cukup baik untuk dikembangkan sebagai biomaterial substitusi tulang. Pengaruh penambahan jumlah campuran HA-AK pada komposit dapat pula menurunkan derajat kristalin dan ukuran kristal. Semakin tinggi perbandingan campuran HA-AK untuk kedua penambahan kitosan menunjukkan bahwa ukuran kristal menurun. Morfologi komposit yang dihasilkan dalam bentuk padat dapat memberikan kekuatan mekanik yang lebih tinggi. Hasil analisis semua data diketahui yang komposit dengan komposisi 64% HA+16% campuran HA-AK+20% kitosan merupakan komposit yang optimum. Penggunaan komposit ini berpeluang dikembangkan sebagai biomaterial implantasi pada bagian tulang yang dapat menerima beban berat.

6

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

7

PEMBUATAN KOMPOSIT KALSIUM FOSFATKITOSAN DENGAN METODE SONIKASI

SETIA UTAMI DEWI

Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8

Judul Tesis Nama NIM

: Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan dengan Metode Sonikasi : Setia Utami Dewi : G751070041

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Kiagus Dahlan Ketua

Prof. Dr. Djarwani Soeharso Soejoko Anggota

Diketahui Ketua Program Studi Biofisika

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Akhiruddin Maddu

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS

Tanggal Ujian : 07 Agustus 2009

Tanggal Lulus : 19 Agustus 2009

9

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Akhiruddin Maddu

10

PRAKATA Alhamdulillahirobbil’alamin, puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, anugrah dan kasih sayang-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini sebagai syarat untuk menyelesaikan Program Magister Sains pada Program Studi Biofisika, Sekolah Pascasarjana IPB. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak Agustus 2008 ialah biomaterial substitusi tulang, dengan judul Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan dengan Metode Sonikasi. Pemilihan tema ini bertujuan sebagai upaya pengembangan bidang biomaterial tulang di Indonesia. Penyusunan penulisan karya ilmiah ini dapat diselesaikan karena dukungan dan bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Kiagus Dahlan dan Prof. Dr. Djarwani S. Soejoko sebagai dosen pembimbing atas bimbingan, pengarahan dan nasehat serta kepada kedua orang tua dan keluarga besar atas segala dukungan dan doa. Ungkapan terima kasih yang mendalam Penulis ucapkan kepada Mas Chairudin yang telah memberikan segala motivasi, doa dan bantuannya selama menempuh pendidikan ini. Penghargaan Penulis sampaikan kepada Dr. Irzaman dan Ibu Yessie Widya Sari, M.Si yang selalu memberikan semangat dan inspirasi. Kepada Bapak Didik, Bapak Dadang, Bapak Gustan Pari, Bapak Saptadi serta seluruh staf Balai Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor, Staf Biofarmaka IPB dan Bapak Wawan serta Bapak Wikanda, Penulis menghaturkan terima kasih yang telah membantu dalam pengambilan data. Kepada rekan-rekan S2 biofisika Penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan, semangat dan keceriaan selama menempuh pendidikan Magister ini. Penulis pula sampaikan terima kasih kepada teman-teman seperjuangan di Laboratorium Biofisika atas keceriaan dan kebersamaan selama penelitian. Semoga hasil penulisan ini dapat menjadi wacana yang memberikan wawasan yang bermanfaat bagi semua pihak. Penulis mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan penulisan karya selanjutnya. Terima kasih.

Bogor, Agustus 2009

Setia Utami Dewi

11

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kuningan-Jawa Barat pada tanggal 14 Januari 1985. Penulis merupakan putri bungsu dari pasangan Bapak Salim dan Ibu Karwiti. Penulis menyelesaikan Program Sarjana di Departemen Fisika, FMIPA-IPB pada tahun 2007. Pada tahun yang sama Penulis melanjutkan pendidikan Program Magister di Sekolah Pascasarjana IPB dengan Program Studi Biofisika. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Program Beasiswa Unggulan Diknas tahun 2007. Selama mengikuti perkuliahan Program Magister, Penulis menjadi Research Assistant di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika, FMIPA-IPB. Penulis juga tergabung dalam redaktur penerbitan Jurnal Biofisika dan sebagai asisten praktikum mahasiswa Program Sarjana.

12

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 Latar Belakang .......................................................................................... 1 Perumusan Masalah .................................................................................. 2 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3 Ruang Lingkup Penelitian ......................................................................... 3 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 4 Tulang ....................................................................................................... 4 Struktur Tulang ......................................................................................... 4 Komposisi Tulang ..................................................................................... 6 Kalsium Fosfat .......................................................................................... 9 Hidroksiapatit (HAP) ............................................................................... 11 Apatit karbonat (AK) ................................................................................ 15 Trikalsium Fosfat (TKF) .......................................................................... 16 Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan ........................................................... 18 Kitosan ..................................................................................................... 18 Sintesis dan Karakterisasi Komposit kalsium fosfat-kitosan ................... 19 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................................... 22 Bahan dan Alat ......................................................................................... 22 Metode ..................................................................................................... 22 Tahap Pertama: Sintesis Kalsium Fosfat................................................. 23 1. Kalsinasi cangkang telur .................................................................... 23 2. Sintesis kalsium fosfat........................................................................ 24 3. Uji kelarutan dlam Simulated Body Fluid (SBF)............................... 26 Tahap Kedua: Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan ........................................................................... 28 1. Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan .................................. 28 2. Karakterisasi Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan............................... 29 HASIL PENELITIAN.................................................................................... 30 PEMBAHASAN ............................................................................................ 53 SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 64 Simpulan .................................................................................................. 64 Saran ......................................................................................................... 65 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 66 LAMPIRAN ................................................................................................... 70

13

DAFTAR TABEL

Halaman 1 Kandungan unsur mineral dalam tulang ................................................... 7 2 Jenis-jenis senyawa kalsium fosfat .......................................................... 10 3 Parameter kisi untuk sampel hasil penelitian Saraswaty dkk................... 21 4 Variasi konsentrasi Ca dan P pada pembuatan HA .................................. 25 5 Variasi termperatur dan waktu pada sintesis TKF ................................... 26 6 Volume larutan ionik untuk pembuatan SBF ........................................... 26 7 Komposisi ionik dalam SBF .................................................................... 27 8 Variasi komposisi sintesis komposit ........................................................ 28 9 Efisiensi kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000oC selama 5 jam ......................................................................................................... 30 10 Effisiensi penggunaan senyawa kalsium dari cangkang telur dan (NH2)HPO4 pada sintesis HA .................................................................... 32 11 Ukuran parameter kisi sampel HA ........................................................... 33 12 Ukuran kristal pada bidang h k l (0 0 2) dan (3 0 0) untuk sampel HA ... 34 13 Efisiensi penggunaan senyawa kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur dan (NH4)2HPO4 pada sintesis TKF ................................................ 37 14 Kelarutan sampel kalsium fosfat dalam SBF ........................................... 38 15 Massa komposit kalisum fosfat-kitosan ................................................... 40

14

DAFTAR GAMBAR Halaman 16 Struktur tulang padat dan tulang jala ........................................................ 5 17 Bentuk tulang panjang (a) dan pipih (b) ................................................... 6 18 Spektra FTIR untuk mineral tulang tibia laki-laki usia 37 Tahun ............ 8 19 Pola difraksi sinar-X untuk mineral tulang tibia laki-laki usia 37 Tahun. 8 20 Struktur unit sel hidroksiapatit ................................................................. 11 21 Pola difraksi sinar-X HA hasil kalsinasi pada berbagai temperatur (hasil penelitian Deepak dkk) .................................................................. 12 22 Pola difraksi sinar-X HA dengan metode hidrotermal pada temperatur 200oC pada berbagai waktu 24 jam (a), 48 jam (b) dan 72 jam (c) (hasil penelitian Earl dkk) ........................................................................ 13 23 Pola difraksi sinar-X untuk HA yang menggunakan cangkang telur (hasil penelitian prabakaran) .................................................................... 14 24 Spektra FTIR untuk apatit karbonat sintetik Tipe A (a) dan Tipe B (b) (hasil penelitian Sonju Clasen dkk) ......................................................... 15 25 Pola difraksi sinar-X hasil sintesis apatit karbonat (hasil penelitian Sari dkk) .......................................................................................................... 16 26 Pola difraksi sinar-X TKF pada berbagai temperatur (hasil penelitian Wang dkk) ................................................................................................ 17 27 Struktur monomer kitosan ........................................................................ 19 28 Pola difraksi sinar-X pada kitosan ........................................................... 19 29 Difraksi sinar-X untuk DGB (a), HA (b) dan komposit DBG-kitosangelatin (c) (hasil penelitian Saraswaty dkk) ............................................. 20 30 Mikrograf SEM Kitosan (a) dan Komposit kitosan-HA (b) (hasil penelitian Yamaguchi dkk). ..................................................................... 21 31 Proses kalisinasi cangkang telur............................................................... 23 32 Skema tahap-tahap presipitasi .................................................................. 24 33 Pengujian kelarutan kalsium fosfat dalam SBF ....................................... 27 34 Proses sonikasi komposit kalsium fosfat-kitosan..................................... 29 35 Pola difraksi sinar-X hasil kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000 oC selama 5 jam............................................................................... 31 36 Pola difraksi sinar-X sampel HA dengan perbandingan Ca:P (0,30:0,18) M H3 (a) dan (0,50:0,30) M. H5 (b) ..................................... 33 37 Pola difraksi sinar-X sampel apatit karbonat (a) dan HA (b)................... 35

15

38 Spektra FTIR untuk sampel Hidroksiapatit (HA) (a) dan Apatit Karbonat (AK) (b) .................................................................................... 36 39 Pola difraksi sinar-X untuk sampel TKF sintering 1000oC selama 5 jam(a) dan sintering 1300oC selama 5 jam (b) ........................................ 37 40 Pola difraksi sinar-X kitosan .................................................................... 39 41 Spektra FTIR kitosan ............................................................................... 39 42 Pola difraksi sinar-X untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan perbandingan HA dan kitosan (80:20)% (a) dan (70:30)% (c) ................ 41 43 Grafik ukuran kristal pada HA dan AK terhadap pengaruh kitosan ........ 42 44 Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan HA dan kitosan (100:0)% (a), (80:20)% (b), (70:30)% (c) dan (0:100)% (d) ................................................................................ 42 45 Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan campuran HA-AK dan kitosan (100:0)% (a), (80:20)% (b), (70:30)% (c) dan (0:100)% (d) .......................................................... 44 46 Pola difraksi sinar-X komposit kalsium fosfat kitosan 20% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (80:0)% (a), (64:16)% (b), (56:24)% (c) dan (0:80)% (d) ........................................... 45 47 Pola difraksi sinar-X komposit kalsium fosfat kitosan 30% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (70:0)% (a), (56:14)% (b), (49:21)% (c) dan (0:70)% (d) ........................................... 46 48 Grafik ukuran kristal bidang (3 0 0 ) komposit kalisum fosfat-kitosan dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK .................... 47 49 Grafik ukuran kristal bidang (0 0 2) komposit kalisum fosfat-kitosan dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK .................... 47 50 Spektra FTIR komposit kalsium fosfat kitosan 20% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (80:0)% (a), (64:16)% (b), (56:24)% (c) dan (0:80)% (d)................................................................... 48 51 Spektra FTIR komposit kalsium fosfat kitosan 30% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (70:0)% (a), (56:14)% (b), (49:214)% (c) dan (0:70)% (d) ................................................................ 49 52 Mikrograf kitosan (a) Hidroksiapatit (HA) (b) dan campuran HA-AK (c). ............................................................................................................ 50 53 Mikrograf komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan HA, campuran HA dan AK dan kitosan (64:16:20)% (a), (56:24:20)% (b) dan (0:80:20)% (c) ....................................................... 51

16

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1

Diagram alir penelitian ......................................................................... 70

2

Perhitungan massa komponen pada sintesis kalsium fosfat ................. 72

3

Massa komponen dan hasil pembuatan komposit ................................ 73

4

Pola difraksi sinar-X untuk sampel Hidroksiapatit (HA) hasil sintering pada temperatur 900oC selama 5 jam .................................... 74

5

Perhitungan parameter kisi untuk sampel Hidroksiapatit (HA) ........... 78

6

Perhitungan ukuran kristal untuk sampel Hidroksiapatit (HA)............ 93

7

Pola difraksi sinar-X untuk sampel Trikalsium fosfat (TKF) .............. 94

8

Pola difraksi sinar-X untuk sampel campuran hidroksiapatit (HA) dan apatit karbonat (AK)...................................................................... 97

9

Perhitungan parameter kisi dan ukuran kistal sampel campuran hidroksiapatit (HA) dan apatit karbonat (AK) ..................................... 98

10

Massa hasil uji kelarutan dalam Simulated Body Fluid (SBF) ........... 100

11

Pola difraksi sinar-X untuk komposit kalsium fosfat-kitosan ............. 102

12

Perhitungan parameter kisi sampel komposit kalsium fosfat-kitosan .. 110

13

Perhitungan ukuran kristal untuk komposit kalsium fosfat-kitosan .... 122

14

Spektra FTIR untuk kalsium fosfat ..................................................... 123

15

Spektrum FTIR kitosan ....................................................................... 124

16

Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan ........................ 125

17

PENDAHULUAN Latar Belakang Penurunan kualitas hidup manusia erat kaitannya dengan kesehatan organ tubuh. Terganggunya fungsi organ dapat disebabkan oleh penyakit dan kecelakaan. Penanganan kerusakan fungsi pada beberapa organ dilakukan dengan implantasi biomaterial. Contohnya adalah kerusakan katup jantung, pembuluh darah, lensa kontak, tulang dan gigi. Biomaterial yang paling banyak digunakan ialah untuk keperluan substitusi tulang sebesar 46% dari total keseluruhan. Penderita kerusakan tulang meningkat setiap tahunnya1. Fraktur merupakan salah satu penyakit tulang yang sering ditemui. Selain fraktur, kerusakan tulang lainnya ialah osteoporosis. Studi di dunia menyatakan bahwa satu di antara tiga wanita di atas usia 50 tahun dan satu di antara lima pria di atas 50 tahun menderita osteoporosis2. Penanganan yang tepat pada kerusakan tulang sangat penting karena tulang berperan sebagai penyokong fungsi tubuh, maka penggunaan material yang tepat merupakan faktor keberhasilkan implantasi tulang. Material substitusi tulang yang digunakan harus bersifat dapat diterima oleh tubuh (biokompatible), tidak korosif, disain yang tepat dan dapat berintegrasi dengan cepat3. Pada bidang medis telah dilakukan rekonstruksi tulang dengan berbagai jenis biomaterial. Berdasarkan sumber material, biomaterial dikelompokkan menjadi empat jenis. Biomaterial yang berasal dari tulang manusia disebut allograft. Penggunaan bahan ini mempunyai kelemahan dapat terjadi infeksi jika tulang donor tidak sehat. Xenograft yaitu implantasi bagian tubuh dari spesies yang berbeda. Kelemahan dari biomaterial ini yaitu memiliki perbedaan karakter mineral tulang. Autograft yaitu substitusi tulang dari bagian tulang yang lain yang dimiliki oleh pasien yang sama. Hal ini akan memberikan beban tambahan pada pasien3. Untuk mengatasi keterbatasan-keterbatasan material tersebut dilakukan berbagai modifikasi pembuatan biomaterial sintetik. Dengan biomaterial sintetik diharapkan karakter bahan diketahui secara pasti dan terkontrol.

18

Biomaterial sintetik yang tepat yaitu biomaterial yang mendekati sifat alamiah tulang. Struktur tulang merupakan komposit alami antara substansi anorganik dan susbtansi organik. Substansi organik meliputi matriks organik, sel osteoblas, osteosit, dan osteoklas. Sel-sel tersebut memegang peranan dalam pertumbuhan mineral tulang3. Substansi anorganik adalah mineral yang memberikan sifat mekanik yang kuat. Kalsium fosfat merupakan komponen dominan terdapat dalam mineral tulang. Kalsium fosfat dalam tulang membentuk senyawa apatit4. Senyawa apatit tulang terdiri dari fase amorf dan kristal5. Hidroksiapatit (HA) merupakan kristal kalsium fosfat yang umum digunakan untuk implantasi dibidang biomedis karena memiliki sifat bioaktif dan osteokonduktif yang sangat bermanfaat dalam proses mineralisasi tulang4. Namun HA memiliki keterbatasan yaitu bersifat keras dan brittle. Untuk mengurangi sifat ini perlu dilakukan modifikasi dengan menambahkan polimer sebagai matriks. Biomaterial dengan menggabungkan dua komponen senyawa kalsium fosfat dan polimer disebut komposit. Komposit sangat berpotensi untuk digunakan sebagai biomaterial substitusi tulang. Komposit substitusi tulang dengan menggunakan bahan alam dapat dilakukan dengan menggunakan bahan yang dapat dijadikan prekursor pembentuk senyawa kalsium fosfat. Bahan alam yang berpeluang digunakan yaitu limbah cangkang telur dan kulit udang. Kandungan kalsium yang tinggi pada cangkang telur dapat dimanfaatkan sebagai donor kalsium pada sintesis kalsium fosfat. Kulit udang terdiri dari struktur kitin yang dapat diekstrak menjadi biopolimer kitosan. Kitosan

bersifat

biokompatibel,

bioderadabel,

oseokonduktif

dan

dapat

mengurangi sifat britle senyawa kalsium fosfat sehingga dapat dimanfaatkan sebagai matriks pada sintesis komposit kalsium fosfat-kitosan sebagai biomaterial substitusi tulang. Komposit dengan menggunakan bahan alam diharapkan dapat meningkatkan biokompatibilitas saat diaplikasikan.

Perumusan Masalah Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan komposit substitusi tulang menggunakan bahan alam. Bahan alam yang digunakan adalah cangkang telur sebagai donor kalsium pada senyawa kalsium fosfat dan kitosan dari kulit udang

19

sebagai matriks organik. Pendekatan terhadap struktur tulang dalam tubuh dilakukan dengan sintesis senyawa kalsium fosfat dalam dua fasa, yaitu fasa kristal dan amorf. Komposit disintesis dengan mengkombinasikan pencampuran kalsium fosfat kristal dan amorf dengan kitosan. Pengamatan yang dilakukan yaitu pengaruh penambahan jumlah kitosan dan variasi bobot fase kristal dan amorf dalam sintesis komposit. Pengujian karakteristik yang diamati yaitu struktur dan morfologi komposit.

Tujuan Penelitian 1. Dapat menyintesis komposit kalsium fosfat-kitosan dari cangkang telur sebagai material substitusi tulang 2. Dapat memahami pengaruh penambahan kitosan pada komposit substitusi tulang 3. Dapat memperoleh komposisi komposit yang tepat untuk aplikasi implantasi tulang

Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan mampu memberikan prototype komposit substitusi tulang berbasis bahan alam yaitu cangkang telur dan kitosan. Prototype ini diharapkan mampu menjaring para medis khususnya bidang ortopodik sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan implantasi tulang. Lebih jauh lagi, dari segi harga, diharapkan pula biomaterial tulang yang dihasilkan dapat terjangkau oleh masyarakat luas.

Ruang Lingkup Penelitian Kajian yang akan dilakukan yaitu rekayasa sintesis komposit dari limbah cangkang telur ayam dan kitosan sehingga memiliki nilai tambah sebagai sumber kalsium untuk sintesis senyawa kalsium fosfat dan pemanfaatan kitosan sebagai matriks organik. Komposit yang diperoleh akan dimanfaatkan sebagai implantasi tulang. Pemanfaatan limbah cangkang telur dan kulit udang diharapkan mampu menekan biaya produksi sehingga diharapkan keluaran penelitian ini mampu

20

menyelesaikan permasalahan masyarakat dalam hal penyediaan bahan implan tulang yang terjangkau oleh berbagai aspek masyarakat.

TINJAUAN PUSTAKA Tulang Tulang merupakan jaringan kuat pembentuk kerangka tubuh manusia. Tulang sebagai pembentuk kerangka manusia memiliki empat fungsi utama yaitu fungsi mekanik, protektif, metabolik dan hemopetik. Fungsi mekanik yaitu sebagai penyokong tubuh dan tempat melekatnya jaringan otot untuk pergerakan. Fungsi protektif yaitu sebagai pelindung berbagai alat vital dalam tubuh dan sumsum tulang. Fungsi metabolik yaitu sebagai cadangan dan tempat metabolisme berbagai mineral yang penting seperti kalsium dan fosfat. Fungsi hemopetik yaitu sebagai tempat berlangsungnya proses pembentukan dan perkembanagan sel darah6. Karena perbedaan fungsi tersebut, tulang memilki struktur dan komposisi yang berbeda.

Struktur Tulang Kompleksitas dalam tulang mengakibatkan klasifikasi tulang dilakukan dalam berbagai cara. Secara radiologis tulang dibedakan menjadi dua yaitu tulang padat atau compact dan tulang jala atau cancellous6. Jumlah tulang jala dalam tubuh relatif lebih banyak dibandingkan dengan tulang padat. Struktur tulang secara radiologis ditunjukan oleh Gambar 1. Unit struktur dari tulang padat dewasa adalah sistem harvesian atau osteon dengan diameter 100-300 μm. Sistem harvesian memiliki sebuah kanal harvesian yang dikelilingi oleh lamela yang tersusun secara konsentrik. Kanal harvesian memiliki paling sedikit satu pembuluh darah kapiler yang menyediakan nutrien bagi osteosit untuk remodelling tulang. Lamela pada sistem harvesian memiliki rongga-rongga yang disebut lakuna. Setiap lakuna berisi sel yang bernama osteosit. Semua lakuna pada sistem harvesian dihubungkan oleh kanal-kanal kecil yang disebut kanalikuli. Osteosit pada tulang jala terletak pada lakuna yang saling

21

dihubungkan dengan kanalikuli seperti pada tulang padat tetapi lamela pada tulang jala tidak tersusun secara konsentrik7.

Gambar 1 Struktur tulang padat dan tulang jala7. Berdasarkan anatomi, tulang memiliki berbagai bentuk dan ukuran untuk memenuhi kebutuhan tubuh, tulang dibedakan menjadi empat macam, yaitu tulang panjang, tulang pendek, tulang pipih, dan tulang tak sama bentuk. Tulang panjang merupakan tulang dengan ukuran yang panjang yang dibentuk oleh bagian epiphyses dan diaphyses (Gambar 2a). Diaphyses terdapat pada bagian tengah yang didalamnya terdapat medullar cavity sebagai tempat sumsum tulang. Epiphyses terdiri dari tulang jala yang terbungkus oleh lapisan tulang padat terdapat pada ujung tulang panjang. Pada anak-anak tulang panjang berisi sumsum merah. Setelah dewasa, sumsum ini diganti menjadi sumsum kuning. Tulang pendek berupa jala yang dipenuhi dengan ruang-ruang. Strukturnya hampir sama dengan tulang panjang namun tidak memiliki medullar cavity. Tulang pipih merupakan tulang berbentuk pipih, tipis dan melengkung. Tulang pipih terbentuk dari dua lapisan tulang padat yang diantara keduanya terdapat tulang jala. Tulang pipih seperti tampak pada Gambar 2b. Tulang ini berfungsi sebagai tempat melekatnya otot-otot dan melindungi organ-organ yang ada di dalamnya. Tulang tak sama bentuk merupakan tulang yang tidak memiliki kesesuaian dengan bentuk yang sebelumnya. Tulang ini memiliki fungsi sebagai tempat melekatnya otot7.

22

(a)

(b)

Gambar 2 Bentuk tulang panjang (a) dan pipih (b) 7.

Komposisi Tulang Komposisi utama jaringan tulang jumlahnya bergantung pada spesies, umur, jenis kelamin, jenis tulang dan posisi tulang. Komposisi tulang secara umum terdiri dari 60% material anorganik, 30% organik dan 15% air3. Material anorganik merupakan mineral tulang yang mengandung cukup kalsium yaitu dalam bentuk kalsium fosfat karbonat atau disebut apatit karbonat dan mineralmineral lain. Mineral-mineral lain yaitu magnesium (Mg), flouride (F) dan klor (Cl), natrium (Na) dan kalium (K)8. Kehadiran mineral-mineral tersebut menjadikan kalsium fosfat dalam tulang mempunyai sifat yang kompleks, seperti dapat hadir dalam berbagai fase dan adanya impuritas. Apatit karbonat atau dahlite [(Ca, Na, Mg)5(HPO4, PO4 , CO3 )3(OH, CO3)]4. Senyawa kalsium fosfat dalam tulang disebut juga sebagai apatit biologi. Kandungan senyawa mineral tulang manusia secara umum terdapat pada Tabel 1. Fase apatit yang stabil yaitu hidroksiapatit (HA) dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2. Kehadiran karbonat (CO32-) dalam tubuh dapat mensubstitusi formula HA dengan menempati dua posisi. Karbonat menggantikan posisi hidroksil (OH-) disebut apatit karbonat tipe A dan menggantikan posisi fosfat (PO4)3- disebut apatit karbonat tipe B10,11,12.

23

Tabel 1 Kandungan unsur mineral dalam tulang9 Unsur

Kandungan (% berat)

Ca

34,00

P

15,00

Mg

0,50

Na

0,80

K

0,20

C

1,60

Cl

0,20

F

0,08

Zat sisa

47,62

Untuk mengetahui karakteristik apatit biologi tulang dilakukan penelitian dengan menggunakan hewan uji. Tahun 1998, Baig dkk melakukan pengujian karakter tulang dengan mineral tulang tikus. Karakter tulang tikus menunjukkan bahwa mineralnya mengandung banyak karbonat. Semakin bertambah usia tikus kelarutan apatit menurun karena karena kristalinitas meningkat13. Solehan (2001) mengamati kehadiran karbonat dalam mineral tulang tikus yang berumur 1-6 bulan

diteliti

dengan

menggunakan

difraksi

sinar-X.

Hasil

penelitian

menunjukkan bahwa kandungan mineral dalam bentuk apatit karbonat meningkat dengan kenaikan umur. Selanjutnya disamping konsentrasi mineral, kristalinitas apatit karbonat dalam tulang tikus juga meningkat dengan kenaikan umur14. Penelitian yang lebih komprehensif juga telah dilakukan oleh Sari YW dkk (2005) untuk mengetahui pertumbuhan senyawa kalsium fosfat dalam tulang tikus yang berumur dalam rentang 1-8 bulan15,16. Hasil penelitian menunjukkan bahwa senyawa kalsium fosfat dalam tulang tikus hadir dalam bentuk amorf dan kristalin ukuran kecil dengan morfologi berbentuk kepingan. Selain menggunakan tulang hewan, penelitian dengan menggunakan tulang manusia dilakukan oleh Nurizati dkk (2006), menunjukkan bahwa mineral tulang dalam bentuk senyawa campuran senyawa apatit karbonat dan HA. Data ini ditunjukkan pada hasil spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan

24

difraksi sinar X (Gambar 3 dan Gambar 4)17. Puncak untuk karbonat pita ν 3 menujukkan kehadiran senyawa apatit karbonat tipe B begitu juga dengan ν 2. Hasil tersebut didukung dengan data difraksi sinar-X yang menujukkan puncak tertinggi merupakan puncak apatit karbonat tipe B. Hasil analisis komposisi mineral tulang manusia menunjukkan kehadiran unsur-unsur lain yaitu Na, Mg dan K. Kehadiran ion asing selain karbonat menyebabkan adanya inhibitor bagi apatit biologi. Inhibitor tersebut mengakibatkan apatit biologi yang hadir dalam tulang mempunyai kristalinitas rendah dan nonstoikiometri. Sebagian ion asing masuk ke dalam kisi kristal apatit, dan sebagian lain ada yang hanya diadsorpsi. Hal ini menyebabkan tulang terdiri dari fase kristal dan amorf.

ν ν

T

ν

3

2

CO3

PO4

1

CO3

ν

OH

ν

3

4

PO4

PO4

Bilangan Gelombang (cm-1) Gambar 3 Spektra FTIR untuk mineral tulang tibia laki-laki usia 37 Tahun.

25

Gambar 4 Pola difraksi sinar-X untuk mineral tulang tibia laki-laki usia 37 Tahun. Dalam penelitian kalsifikasi tulang diketahui bahwa proses pertumbuhan dan pendewasaan tulang berkaitan erat dengan konversi fase amorf kalsium fosfat menjadi kristal apatit. Proses transformasi tersebut akan terbentuk kristal non apatit sebagai fase antara yang mendahului pembentukan kristal apatit18. Fase antara yaitu dikalsium fosfat dihidrat (DKFD), oktakalsium fosfat (OKF) dan trikalsium fosfat (TKF). Hal ini ditunjukkan bahwa semakin bertambah usia kristalnitas semakin tinggi. Hidroksiapatit merupakan kristal apatit yang paling stabil. Hidroksiapatit (HA) adalah yang mengandung hidroksida, anggota dari kelompok mineral dalam tulang yang memiliki rasio Ca/P dicirikan sebesar 1,67. Struktur HA adalah heksagonal. Dimensi parameter kisi HA pada tulang adalah nilai a = b = 9,419 Å dan c = 6,880 Å dan sudut α = β = 90o dan γ =120o 19. Komponen organik tulang terdiri dari sel dan matriks. Sel-sel yang terdapat pada tulang adalah osteoblas, osteoklas dan osteosit. Osteoblas merupakan sel yang membantu pertumbuhan tulang. Osteoklas merupakan sel penyerapan tulang sedangkan osteosit untuk mempertahankan mineral tulang. Penyusun matriks alami tulang adalah kolagen. Kolagen merupakan protein yang keras pembentuk struktur jaringan konektif tulang. Terdapat 13 jenis kolagen dari tipe I sampai XIII. Kolagen tipe I yaitu tipe kolagen yang terdapat pada tulang. Melalui pengamatan dengan mikroskop elektron, kolagen merupakan polimer dalam bentuk fibril. Kolagen berfungsi sebagai media tumbuh senyawa mineral yang membantu sel-sel pembentuk tulang melakukan mineralisasi. Dimana kristal mineral tulang berada di dalam dan di antara fibril kolagen. Kristal apatit karbonat bergabung sepanjang fibril kolagen dan penggabungan tersebut menjadikan tulang dalam bentuk komposit yang kuat dan keras20.

Kalsium fosfat Komponen utama mineral tulang adalah senyawa kalsium fosfat. Pendekatan yang dilakukan untuk memperoleh material substitusi tulang yang tepat dengan menggunakan modifikasi senyawa kalsium fosfat. Senyawa kalsium

26

fosfat sintetik diperoleh dengan mencampurkan prekursor kalisum dan fosfat dengan berbagai metode. Kalsium fosfat merupakan keramik yang yang memiliki ikatan kovalen atau ionik. Senyawa kalsium fosfat tidak memiliki muatan bebas sehingga memiliki sifat listrik yang rendah. Dalam berbagai penelitian kalsium fosfat sintetik berhasil diperoleh dalam berbagai macam fase. Perbedaan fase kalsium fosfat dapat digunakan dalam medis tergantung pada bioaktivitas atau kemampuan penyerapan material yang diperlukan. Pada Tabel 2 menjukkan daftar kalsium fosfat yang sering digunakan pada bidang medis19. Biomaterial untuk implantasi tulang menggunakan senyawa kalsium fosfat yang memiliki kekuatan tinggi. Meninjau sifat tersebut, HA merupakan senyawa apatit yang banyak digunakan dibidang ortopedik9. Kombinasi beberapa fase kalsium fosfat dapat dilakukan untuk menghasilkan biomaterial yang optimum dan dapat mempercepat proses remodelling. HA memiliki stabilitas yang tinggi. Pada penggunaannya HA dimodifikasi dengan menambahkan fase kalsium fosfat lain yang memiliki kelarutan yang tinggi bertujuan untuk menghasilkan bagian yang dapat terdegradasi selama remodelling tulang. Fase senyawa kalsium fosfat yang mudah terserap adalah Trikalsium fosfat (TKF) dan apatit karbonat (AK)21. Tabel 2 Jenis-jenis senyawa kalsium fosfat Nama mineral

Nama kimia

Rumus kimia

Ca : P (rasio molar)

Monetite

Dikalsium fosfat

CaHPO4

1,00

CaHPO4.2H2O

1,00

Ca8H2(PO4)65H2O

1,33

Ca3(PO4)2

1,50

(DKF) Brushite

Dikalsium fosfat dihidrat (DKFD)

Whitlockite

Oktakalsium fosfat (OKF ) Trikalsium fosfat (TKF)

Hidroksiapatit

Hidroksiapatit (HA)

Ca10(PO4)6(OH)2

1,67

Hillinstockite

Tetrakalsium Fosfat

Ca4P2O9

2,00

27

(TTCP)

Hidroksiapatit (HA) Hidroksiapatit merupakan kristal apatit yang paling stabil. HA termasuk kelompok apatit yang paling banyak digunakan dibidang medis karena memilki sifat

biokompatibel

dan

osteokonduktif9.

Rumus

kimia

HA

adalah

Ca10(PO4)6(OH)2 yang memiliki rasio Ca:P adalah 1,67. Secara teoritis densitas HA adalah 3,156 g/cm3. Struktur kristal dari HA adalah heksagonal dalam bentuk closed-paked dengan paramenter kisi a = 9,418 Å dan c = 6,881 Å9. Struktur unit sel HA terdiri dari dua triangular (Gambar 7). Atom kalsium (Ca) ditunjukan oleh warna hijau, atom fosfor oleh warna merah dan atom oksigen oleh warna biru. Setiap unit sel memiliki dua jenis atom Ca yaitu Ca1 dan Ca2. Perbedaan ini berdasarkan letak posisi Ca, dimana Ca1 yaitu yang berada di pusat triangular sedangkan Ca2 yang berada di dinding trianngular. Sintesis HA telah banyak dilakukan oleh para peneliti. Berbagai metode dan prekursor sudah ditemukan untuk menghasilkan HA. Metode yang dapat dilakukan yaitu metode basah melalui presipitasi, metode kering dengan perlakuan termperatur tinggi dan hidrotermal. Raw material yang digunakan pada sintesis HA berasal dari bahan alam atau sintetik. Deepak dkk (2005) melaporkan hasil sintesis HA dari kalsium nitrat tetrahidrat [Ca(NO3)24H2O] dan di-ammonium hidrogen ortofosfat [(NH3)2HPO4] dengan metode presipitasi. Pada penelitiannya juga dilakukan variasi temperatur dari 200oC sampai 1000oC dengan interval 200oC22.

Gambar 5 Struktur unit sel hidroksiapatit.

28

Gambar 6

Pola difraksi sinar-X HA hasil kalsinasi pada berbagai temperatur (hasil penelitian Deepak dkk).

Hasil difraksi sinar-X menunjukkan bahwa pada kalsinasi 200oC dan 400oC HA tampak dalam fase amorf sedangkan pada temperatur 600oC terlihat peningkatan derajat kristalin dengan disertai munculnya fase trikalsium fosfat (TKF). Semakin tinggi temperatur maka kristalinitasnya semakin meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan menurunnya nilai lebar setengah puncak. Selain itu pada temperatur 800oC dan 1000oC terdapat penambahan fase dikalsium fosfat (DKF) (Gambar 6)22. Earl dkk (2006) melakukan sintesis HA dari senyawa yang sama yaitu Ca(NO3)24H2O dan (NH3)2HPO4 dengan metode hidrotermal. Metode hidrotermal dilakukan dengan memberikan perlakuan panas dan tekanan pada proses sintesis HA. Temperatur yang digunakan yaitu 200oC dengan variasi waktu pada 24, 48 dan 72 jam. Hasil eksperimen dianalisis dengan difraksi sinar-X. Pola difraksi sinar-X menunjukkan bahwa tidak hanya muncul fase HA namun terdapat monetit (CaHPO4) pada waktu perlakuan 48 dan 72 jam. Pada waktu perlakuan 24 jam terlihat fase HA tanpa impuritas fase lain (Gambar 7)23.

29

Gambar 7

Pola difraksi sinar-X HA dengan metode hidrotermal pada temperatur 200oC pada berbagai waktu 24 jam (a), 48 jam (b) dan 72 jam (c) (hasil penelitian Earl dkk).

Sumber prekursor untuk menghasilkan HA dapat juga diperoleh dari bahan alam. Bahan alam yang mulai dikembangkan yaitu koral, kerang dan cangkang telur. Penggunaan bahan tersebut sebagai sumber kalsium. Sebagian besar kandungan yang terdapat pada bahan tersebut adalah kalsit (kalsium karbonat, CaCO3)24,25,26. Senyawa HA diperoleh dengan mereaksikan kalsium dari bahan-bahan tersebut dengan senyawa yang mengandung fosfat. Ben-Nissan (2003) menunjukkan sintesis HA dengan menggunakan koral dan diamonium hidrogen fosfat dengan metode hidrotermal. Pada proses tersebut dapat memelihara struktur pori pada koral24. Vecchio dkk (2007) melakukan sintesis HA dari kulit kerang dengan metode hidrotermal pada termperatur 180oC dan 200oC selama 10 hari. HA murni diperoleh dari perlakuan hidrotermal temperatur 200oC selama 10 jam. Perlakuan dengan temperatur 180oC selama 10 jam masih menunjukkan adanya kalsit25.

30

Gambar 8 Pola difraksi sinar-X untuk HA yang menggunakan cangkang telur (hasil penelitian prabakaran). Prabakaran dkk (2005) melakukan sintesis HA dari cangkang telur. Metode yang dilakukan dengan menghilangkan komponen organik pada cangkang telur sehingga dapat menghasilkan senyawa kalsium dengan mengkalsinasi cangkang telur pada temperatur 900oC. Kalsium yang diperoleh selanjutnya direaksikan dengan senyawa asam fosfat sehingga menghasilkan senyawa kalsium fosfat. Untuk memperoleh HA dilakukan perlakuan pemanasan pada temperatur 400, 700 dan 900oC. Dari hasil analisis dengan difraksi sinar-X diperoleh bahwa pemanasan yang dapat menghasilkan HA yaitu pada temperatur 900oC (Gambar 8)26. Nurlaela dkk (2009) melakukan metode ekstraksi senyawa kalsium dari cangkang telur menjadi senyawa kalsium oksida dengan memberikan variasi temperatur, yaitu 900 dan 1000oC dengan berbagai variasi waktu. Hasil optimum untuk menghasilkan senyawa kalsium oksida dari cangkang telur yaitu pada temperatur 1000oC selama 5 jam27. Penelitian in vivo mengenai penggunaan HA pada rekonstruksi tulang rahang kelinci dari bahan alam menunjukkan hasil yang sangat baik. Penelitian lain menunjukkan HA dari bahan alam memiilki osteokonduktif yang lebih baik dibandingkan dengan dari bahan sintetik28.

31

Apatit karbonat (AK) Mayoritas apatit yang terdapat pada apatit biologi adalah apatit karbonat [(Ca, Na, Mg)5(HPO4, PO4 , CO3 )3(OH, CO3)]17,21. Pada penelitian kalsium fosfat sintetik telah diperoleh fase-fase kalsium fosfat yang sesuai dengan apatit biologi. Terbentuknya apatit karbonat sintetik yaitu dengan menambahkan karbonat dalam formulasi HA. Karbonat dapat menggantikan posisi OH- pada HA membentuk apatit

karbonat tipe A dan jika menggantikan posisi (PO4)3- disebut apatit

karbonat tipe B10,11,12. Ukuran parameter kisi untuk Tipe A adalah a = 9,529 Å, b = 19,10 Å dan c = 6,860 Å. Ukuran parameter kisi untuk Tipe B nilai a = 9,309 Å dan c = 6,927 Å. Probalitas karbonat untuk membentuk apatit karbonat tipe B lebih mudah dibandingkan dengan membentuk apatit karbonat tipe A. Fenomena itu terjadi karena OH- pada HA membutuhkan energi yang lebih besar untuk lepas dari pada (PO4)3-. Apatit karbonat tipe A dapat dibentuk pada termperatur yang tinggi dan mayoritas apatit tipe B karbonat dapat dibentuk pada termperatur rendah. Sonju Clasen dkk (1997) melakukan sintesis apatit karbonat tipe A dan tipe B. Apatit karbonat tipe A disintesis pada termperatur 900 oC dengan ditambahkan gas karbon dioksida dengan laju 0,5 L/jam selama lima jam. Apatit karbonat tipe B disintesis dengan mereaksikan (NH4)2HPO4, (NH4)2CO3, dan Ca(NO3)2 lalu disimpan selama 2 jam kemudian dikeringkan pada termperatur 70oC. Hasil yang diperoleh ditunjukkan dengan spektra FTIR (Gambar 9). Pita karbonat untuk tipe A yaitu pada bilangan gelombang 1545 dan 1460 cm-1, sedangkan pita karbonat untuk tipe B yaitu pada bilangan gelombang 1466, 1455 dan 1422 cm-1 29.

(a)

(b)

Gambar 9 Spektra FTIR untuk apatit karbonat sintetik Tipe A (a) dan Tipe B (b) (hasil penelitian Sonju Clasen dkk).

32

Gambar 10 Pola difraksi sinar-X hasil sintesis apatit karbonat (hasil penelitian Sari dkk). Sintesis apatit karbonat dengan metode pereaksian basah dilakukan oleh Waluyo

dkk

(2006).

Sintesis

dilakukan

dari

senyawa

CaCl2.2H2O,

Na2HPO4.2H2O dan NaHCO3. Hasil difraksi sinar-X menunjukkan bahwa fase yang terbentuk lebih dari satu yaitu HA, apatit karbonat tipe A, apatit karbonat tipe B (Gambar 10)30.

Trikalsium fosfat (TKF) Rumus kimia TKF adalah Ca3(PO4)2. TKF memiliki empat polimorf: α, β, γ dan super- α. Polimorf super- α dapat diamati pada termperatur sekitar 1500 oC. Polimorf yang sering diperoleh pada TKF yaitu α dan β. α-TKF memiliki struktur monoklinik dengan parameter kisi a = 12,887 Å, b = 27,728 Å dan c = 15,219 Å. β-TKF memiliki struktur rhombohedral dengan unit sel memiliki ukuran a = 10,439 Å dan c = 37,3775 Å. Struktur β-TKF memiliki plot yang sama dengan heksagonoal19. Sintesis TKF dilakukan dengan memberikan perlakuan temperatur tinggi. Pemanasan ini diperlukan untuk menghilangkan semua OH yang terbentuk. Termperatur pembentukan fase TKF diatas 1000oC. β-TKF stabil sampai termperatur 1125oC. Diatas temperatur tersebut sampai 1430oC menjadi TKF pada fase α. Super- α TKF dapat terbentuk pada termperatur 1430oC dan memiliki titik leleh 1756 oC,

33

α-TKF memiliki densitas yang lebih rendah dari pada β-TKF. α-TKF memiliki reaktivitas yang tinggi dalam sistem air dapat terhidrolisis jika dicampur dengan dikalsium fosfat dihidrat (DKFD), oksihidroksiapatit dan kalsium fosfat lain dalam berbagai macam proporsi, tergantung pada kondisi. β-TKF tidak dapat terbentuk pada sistem cair. β-TKF dikenal lebih mudah larut dari pada oksihidroksiapatit, tetapi diatas pH=6 kemampuan kelarutannya lebih kecil dibandingkan dengan kalsium fosfat lain. Selain itu, kelarutannya menurun dengan meningkatnya temperatur. Penelitian kelarutan TKF dan HA telah diamati oleh banyak peneliti. Hasil yang diperoleh bahwa TKF memiliki waktu yang lebih cepat larut 12,3 waktu dibanding HA dalam larutan penyangga asam laktik (0,4 M, pH 5,2) dan 22,3 waktu lebih besar dari HA pada larutan etilen diamin tetrasetik acid (EDTA) (0,05 M, pH 8,2). Kelarutan antara HA dan β-TKF yaitu berbeda 3 kali waktu lebih besar β-TKF. Kelarutan HA dan fase-fase TKF jika diurutkan berdasarkan kelarutannya adalah: HA< β-TKF< α TKF Untuk keperluan medis TKF memiliki sifat biodegradabel, bioaktif dan kelarutan yang tinggi. Material ini dapat digunakan untuk material implan tulang. Para peneliti melakukan sintesis TKF dengan menggunakan temperatur tinggi.

. Gambar 11 Pola difraksi sinar-X TKF pada berbagai temperatur (hasil penelitian Wang dkk).

34

Wang dkk melakukan sintesis TKF dari senyawa kalsium fosfat sintetik kemudian diberi perlakuan beberapa variasi temperatur yaitu 1100-1600oC dengan interval 100oC. Hasilnya pada temperatur 1100 dan 1200oC menghasilkan β-TKF. Semakin tinggi temperatur maka α-TKF semakin banyak terbentuk31 (Gambar 11).

Komposit kalsium fosfat-kitosan Komposit kitosan diperoleh dengan menggabungkan kalsium fosfat dengan kitosan. Penggunaaan kitosan yaitu untuk media melekatnya kalsium fosfat. Kitosan diharapkan dapat meningkatkan bioaktivitas, biokompatibel dan sifat mekanik komposit.

Kitosan Kitosan merupakan polimer alami yang berpotensi digunakan sebagai matriks dalam pembuatan komposit. Ketersediaan kitosan banyak terdapat di alam. Kitosan dapat diekstrak dari kepiting atau udang32. Kitosan merupakan polisakarida alam yang terdapat di biota laut, dengan strukturnya menyerupai glycosaminoglycansi33. Kitosan terdiri dari glusamine dan N-acetylglusamine yang dihasilkan dari ikatan 1-4 glicosideic34 (Gambar 12). Kitosan diperoleh dari eliminasi asetil kitin. Kitosan memiliki karakter bioresorbabel, biokompatibel, non-toksin, nonantigenik, biofungsional35 dan osteokonduktif36. Karakter osteokonduktif yang dimiliki kitosan dapat mempercepat pertumbuhan osteoblas sehingga dapat mempercepat pembentukan mineral tulang. Karakter lain yang dimiliki kitosan adalah tidak larut dalam air, alkali dan pelarut organik tetapi larut dalam larutan asam organik dan dapat terdegradasi oleh enzim dalam tubuh. Kitosan dapat dibentuk menjadi struktur berpori dengan

freezing dan lyophilising35. Hasil

penelitian sebelumnya membentuk struktur berpori dengan metode freezing menghasilkan makropori yang homogen pada rongga permukaan dan hubungan antar mikrostruktur yang seragam dilihat dari penampang lintang rongga.

35

Gambar 12 Struktur monomer kitosan33.

Gambar 13 Pola difraksi sinar-X pada kitosan. Pengataman difraksi sinar-X untuk kitosan ditunjukkan pada Gambar 13. Puncak difraksi terjadi pada sudut 20o dengan nilai lebar setengah puncak (FWHM) yang tinggi37. Besarnya nilai FWHM menujukkan bahwa kristalinitas kitosan rendah (Gambar 13).

Sintesis dan karakterisasi komposit kalsium fosfat-kitosan Sintesis komposit kalsium fosfat-kitosan untuk penggunaan implantasi tulang diperlajari dari beberapa literatur. Metode utama yaitu dilakukan dengan presipitasi ex situ dan in situ, sol gel dan pembentukan semen. Saraswaty dkk (2001) mengamati sintesis tiga dimensi jaringan HA/kitosan gelatin komposit yang dihasilkan dengan metode pemisahan fase. Fase yang dibuat yaitu, suspensi HA melalui proses dispersi dengan ultrasonik, larutan kitosan pada asam asetat dan gelatin. Pencampuran semua larutan dilakukan dengan menggunakan magnetic stirrer. Hasil yang diperoleh disimpankan dan dikeringkan dengan freeze drier. Hasil yang diperoleh semakin besar konsentrasi

36

kitosan-gelatin maka porositas menurun28. Difraksi sinar-X ditunjukkan pada Gambar 14. Gambar tersebut membandingkan Deglued Bone (DGB), HA dan komposit HA kitosan gelatin. Fase HA pada komposit tidak berubah, hasil difraksi hanya menggeser posisi sudut sehingga nilai parameter kisinya berubah (Tabel 3).

Gambar 14

Difraksi sinar-X untuk DGB (a), HA (b) dan komposit DBGkitosan-gelatin (c) (hasil penelitian Saraswaty dkk).

37

Tabel 3 Parameter kisi untuk sampel hasil penelitian Saraswaty dkk Parameter kisi

HA

DGB

Komposit

a

9,418 Å

9,414 Å

9,406 Å

c

6,886 Å

8,886 Å

6,880 Å

Yamaguchi dkk (2003) melakukan sintesis komposit HA-kitosan dengan metode presipitasi. Larutan kitosan dalam asam asetat disiapkan dengan menambahkan bubuk kitosan pada aquabides yang dicampur dengan asam asetat. Larutan tersebut ditambahkan pada larutan H3PO4 sehingga diperoleh larutan kitosan- H3PO4, larutan tersebut kemudian ditambahkan pada larutan Ca(OH)2 dalam kondisi distirring sampai pH 9. Pada saat tersebut kitosan tidak larut dan presipitasi HA terbentuk maka dapat dihasilkan komposit HA-kitosan. Hasil presipitasi kemudian disimpan selama 24 jam. Presipitat kemudian disaring dan dibilas dengan aquabidest selanjutnya dikeringkan38. Hasil pengamatan dengan mikroskop menunjukka bahwa HA hasil presipitasi menempel pada permukaan kitosan (Gambar 15).

(a)

(b)

Gambar 15 Mikrograf SEM Kitosan (a) dan Komposit kitosan-HA (b) (hasil penelitian Yamaguchi dkk).

38

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini yaitu cangkang telur ayam sebagai donor kalsium, diamonium hidrogen fosfat ((NH4)2HPO4) pro analis (Merck) dan kitosan (Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan IPB) sebagai matriks organik. Bahan pendukung lain yang digunakan yaitu aquades, aquabides dan asam asetat. Alat yang digunakan terdiri dari dua kelompok, peralatan yang digunakan untuk pembuatan sampel dan pengujian sampel. Peralatan pembuatan sampel terdiri dari magnetic stirrer, ultrasonic chamber, hot plate, neraca analitik, thermometer digital, furnace, incubator, buret 100 mL, gelas kimia, mortar, pipette Mohr, corong, dan kertas saring (whatman 40). Pembuatan sampel dilakukan di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika FMIPA-IPB. Peralatan karakterisasi sampel pada prinsipnya digunakan untuk tiga jenis analisis. Analisis struktur dilakukan dengan menggunakan difraktometer sinar-X Shimadzu Philips Diffraktometer yang terdapat di Laboratorium Terpadu bagian Kimia Kayu di Badan Penelitian dan Pengembangan Hutan (Balithut) Bogor. Difraksi menggunakan sinar-X karakteristik Kα Cu (λkαCu = 1,54002 Å). Kandungan gugus fungsi sampel dianalisis dengan spektrometer Fourier Transform Infrared (FTIR) Burker Tensor 37 milik Laboratorium Biofarmaka IPB-Bogor. Morfologi permukaan diamati dengan Mikroskop elektron JEOL SEM (Scanning Electron Microscope) yang dilakukan di Pusat Penelitian Geologi–Bandung.

Metode Sintesis komposit kalsium fosfat-kitosan sebagai material substitusi tulang dilakukan dalam dua tahap. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk memperoleh fase kalsium fosfat kristal stabil dan kristal yang dapat larut dalam cairan tubuh. Telah diketahui fase senyawa hidroksiapatit (HA)10 sebagai kristal stabil dan fase trikalsium fosfat (TKF) atau apatit karbonat (AK) sebagai kristal yang lebih

39

mudah larut oleh cairan tubuh20. Tahap kedua melakukan sintesis dan karakterisasi komposit kalsium fosfat-kitosan.

Tahap Pertama: Sintesis Kalsium Fosfat Proses ini diawali dengan kalsinasi cangkang telur untuk memperoleh senyawa kalsium. Selanjutnya dilakukan sintesis kalsium fosfat. Masing-masing tahapan diuraikan di bawah ini. 1.

Kalsinasi Cangkang Telur Proses kalsinasi cangkang telur diawali dengan membersihkan cangkang dari membran dan kotoran makro dengan menggunakan aquades. Selanjutnya, dikeringkan pada termperatur ruang dan dikalsinasi pada termperatur 1000oC selama 5 jam dengan laju kenaikan termperatur 5oC/menit. Karakterisasi fase diamati dengan menggunakan difraksi sinar-X dan kadar kalsium diuji dengan spektroskopi serapan atom. Secara skematis proses kalsinasi cangkang telur dapat ditunjukkan pada Gambar 16.

Cangkang telur yang sudah dibersihkan

Karakterisasi serapan atom

Kalsinasi pada T=1000oC selama 5 jam

Karakterisasi difraksi sinar-X

Gambar 16 Proses kalisinasi cangkang telur.

Serbuk hasil kalsinasi

40

2.

Sintesis Kalsium Fosfat Senyawa kalsium fosfat diperoleh dengan mereaksikan prekursor kalsium (Ca) dan prekursor fosfat (P). Prekursor Ca diperoleh dari hasil kalsinasi cangkang telur. Prekursor P diperoleh dari senyawa (NH4)2HPO4. Masing masing prekursor dilarutkan dalam aquabides. Kedua prekursor direaksikan dengan metode presipitasi, yang dilakukan dengan cara meneteskan 100 ml larutan (NH4)2HPO4 ke dalam 100 ml suspensi Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur (Gambar 17). Presipitasi dilakukan pada termperatur 37oC larutan diaduk dengan magnetic stirrer. Selanjutnya, hasil presipitasi diendapkan selama 24 jam pada termperatur ruang. Kemudian presipitat disaring dan dikeringkan pada termperatur 110oC selama 5 jam.

Larutan (NH4)2HPO4

Pengendapan selama 24 jam, T= ruang

Suspensi CaO Presipitasi T=37oC

Presipitat kering

Pengeringan pada T=110oC selama 5 jam

Gambar 17 Skema tahap-tahap presipitasi.

Penyaringan dengan whatman 40

41

Presipitasi untuk sintesis HA dilakukan dengan berbagai variasi konsentrasi komponen prekursor yang dapat dilihat pada Tabel 4. Presipitat kering yang diperoleh selanjutnya disintering pada termperatur 900oC selama 5 jam. Tabel 4 Variasi konsentrasi Ca dan P pada pembuatan HA konsentrasi

Kode sampel

Ca (M)

P (M)

0,10

0,06

H1

0,20

0,12

H2

0,30

0,18

H3

0,40

0,24

H4

0,50

0,30

H5

Sintesis AK dilakukan setelah diperoleh fase HA optimum karena konsentrasi yang digunakan pada presipitasi AK sama dengan konsentrasi yang digunakan untuk memperoleh HA optimum. Perbandingan konsentrasi tersebut adalah 0,3 M suspensi Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur dan 0,18 M larutan (NH4)2HPO4. Proses yang dilakukan seperti pada sintesis HA namun tanpa proses sintering. Untuk memperoleh fase TKF, proses presipitasi dilakukan dengan mereaksikan 100 ml larutan Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur 0,3 M dan 100 ml larutan (NH4)2HPO4 0,2 M. Selanjutnya dilakukan sintering presipitat kering pada termperatur yang bervariasi mulai 1000oC sampai 1300oC. Variasi waktu sintering dipilih sesuai dengan kemampuan furnace. Variasi temperatur dan waktu sintering ditunjukkan pada Tabel 5. Analisis senyawa HA, AK dan TKF dilakukan dengan difraktometer sinar-X dan uji kelarutan dalam larutan Simulated Body Fluid (SBF).

42

Tabel 5 Variasi termperatur dan waktu pada sintesis TKF

3.

Termperatur (oC)

Waktu (jam)

Kode sampel

1000

5

T1

1000

10

T2

1000

15

T3

1100

3

T4

1300

3

T5

1300

5

T6

Uji kelarutan dalam Simulated Body Fluid (SBF) Simulated Body Fluid (SBF) adalah larutan sintetik yang memiliki komposisi ionik mendekati komposisi dalam plasma darah. Dalam penelitian ini SBF dibuat dengan mencampur larutan-larutan ionik KCl 0,8 M, NaCl 2 M, NaHCO3 0,54 M, MgSO4.7H2O 0,2 M, CaCl2 52,5 mM, Tris+HCl 0,77 M, NaN3 1,54 M, KH2PO4 0,2 M. Pembuatan SBF mengikuti Muller L dan Muller FA (2006) dilakukan dengan cara menambahkan secara berurutan KCl, NaCl, NaHCO3, MgSO4.7H2O, CaCl2, Tris+HCl, NaN3, KH2PO4 sesuai dengan Tabel 6 ke dalam 70 ml aquabides. Hasil pencampuran ditambah dengan aquabides sampai 100 ml. SBF yang hasilkan dengan cara yang sama telah diuji konsentrasi ionik yang ditunjukkan pada Tabel 7. Tabel 6 Volume larutan ionik untuk pembuatan SBF Larutan ionik

SBF (ml)

KCl 0,8 M

0,50

NaCl 2 M

5,60

NaHCO3 0,54 M

2,78

MgSO4.7H2O 0,2 M

0,50

CaCl2 52,5 mM

2,50

Tris+HCl 0,77 M

5,00

NaN3 1,54 M

1,00

KH2PO4 0,2 M

0,50

43

Tabel 7 Komposisi ionik dalam SBF Ion

Jumlah (mM)

Na+

108,69

K+

5,01

Mg2+

1,11

2+

0,99

-

155,13

Ca Cl

3-

1,08

PO43-

2,01

SO4

Pada pengujian HA dan campuran HA-AK yang dipilih adalah yang disintesis dengan konsentrasi larutan Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur 0,3 M dan (NH4)2HPO4 0,18 M sedangkan TKF yang digunakan yaitu seluruh sampel TKF. Cara uji kelarutan dilakukan dengan merendam sampel dalam 10 ml SBF selama 24 dan 48 jam. Laju kelarutan diamati dengan membandingkan bobot sebelum dan setelah perendaman.

Serbuk kalsium fosfat

SBF 10 ml

Perendaman dalam SBF (24 dan 48 jam)

Penyaringan dengan whatman 40

Serbuk kalsium fosfat setelah perendaman

Gambar 18 Pengujian kelarutan kalsium fosfat dalam SBF.

44

Tahap kedua: Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Kalisum FosfatKitosan 1.

Pembuatan Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan Pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan dilakukan metode sonikasi. Larutan kitosan 2% (b/v) diperoleh dengan melarutkan serbuk kitosan dalam asam asetat 3% (v/v). Larutan kitosan yang digunakan dengan konsentrasi 2%. Larutan yang diperoleh disaring dan disimpan pada termperatur ruang selama lebih dari 12 jam untuk menghilangkan gelembung-gelembung udara. Kalsium fosfat yang digunakan HA dan campuran HA-AK. Selanjutnya HA dan campuran HA-AK didispersikan dalam aquabidest dengan menggunakan ultrasonik selama 1 jam. Larutan kitosan dengan HA dan AK dicampurkan dengan fraksi massa bervariasi dengan metode sonikasi sampai homogen. Variasi fraksi massa pembuatan komposit ditunjukkan pada Tabel 8. Secara skematis pembuatan komposit kalsium fosfat-kitoan ditunjukkan pada Gambar 19. Untuk memastikan homogentitas campuran tersebut dilakukan penyimpanan selama 12 jam pada temperatur ruang. Secara visual diamati sampel terlihat tetap homogen. Selanjutnya sampel dikeringkan pada termperatur 50oC selama 15 jam. Pembuatan sampel komposit untuk masing-masing variasi dilakukan tiga kali ulangan. Tabel 8 Variasi komposisi sintesis komposit Kitosan (C) (%)

20

30

Kalsium fosfat (A) (%)

Kode Sampel

HA

Campuran HA-AK

80

0

C1A1

64

16

C1A2

56

24

C1A3

0

80

C1A4

70

0

C2A1

56

14

C2A2

49

21

C2A3

0

70

C2A4

45

2.

Karakterisasi Komposit Kalsium Fosfat-Kitosan Komposit yang dihasilkan dikarakterisasi dengan menggunakan difraksi sinar-X, SEM dan spektroskopi FTIR. Prngukuran difraksi sinar-X dilakukan pada rentang 10-80o dengan laju 0,02o per detik. Untuk kedelapan sampel komposit dilakukan masing-masing 2 kali ulangan. Persiapan sampel untuk

pengukuran

dengan

spektrometer

FTIR

dilakukan

dengan

mencampurkan 10 mg sampel dan 100 mg KBr kemudian ditekan sehingga membentuk pellet. Pengukuran FTIR dilakukan pada rentang bilangan gelombang 400-4000 cm-1. Untuk pengamatan morfologi dengan SEM, sebelumnya sampel dilapisi dengan emas untuk memberikan sifat konduktif pada sampel. Observasi dilakukan sampai perbesaran 20.000 kali.

Larutan kitosan

Dispersi HA dan AK

Campuran Larutan kitosan + HA dan AK

Sonikasi selama 3 jam

Campuran homogen

Gambar 19 Proses sonikasi komposit kalsium fosfat-kitosan.

46

HASIL PENELITIAN Pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan dalam penelitian ini diperoleh dari pencampuran senyawa kalsium fosfat yang disintesis dengan menggunakan sumber kalsium dari cangkang telur ayam dan kitosan dari kulit udang. Senyawa kalsium fosfat yang digunakan terdiri dari dua fase yaitu fase stabil, hidroksiapatit (HA) dan fase yang mudah larut dalam cairan tubuh, trikalsium fosfat (TKF) atau apatit karbonat (AK). Sintesis kalsium fosfat diawali dengan melakukan kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000oC selama 5 jam. Metode ini merupakan metode optimum untuk menghasilkan kalsium oksida (CaO) dari cangkang telur29. Kalsinasi bertujuan untuk mengeliminasi komponen organik dan mengkonversi senyawa kalsium karbonat (CaCO3) sebagai komponen utama cangkang telur menjadi CaO. Prediksi reaksi tersebut yaitu : CaCO3 → CaO + CO2 Hasil kalsinasi menunjukkan adanya eliminasi komponen-komponen tersebut dilihat dari data pengurangan massa setelah kalsinasi. Rata-rata pengurangan massa selama proses kalsinasi adalah 34,33%. Ini berarti efisiensi senyawa kalsium yang dihasilkan sebesar 65,67%. Data perubahan massa untuk 5 kali ulangan diperlihatkan dalam Tabel 9. Tabel 9 Efisiensi kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000oC selama 5 jam Ulangan Massa sebelum

Massa setelah

Efisiensi massa

kalsinasi (gram)

kalsinasi (gram)

hasil kalsinasi (%)

1

5,81

3,8

65,40

2

6,96

4,18

60,06

3

6,57

4,4

66,97

4

6,35

4,1

64,57

5

6,00

4,28

71,33

Rata-rata massa (%)

65,67 ± 4,07

47

CaO

Intensitas (counts/s)

CaCO3

2 θ (o) Gambar 20 Pola difraksi sinar-X hasil kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000oC selama 5 jam. Hasil kalsinasi dianalisis dengan difraksi sinar-X dan spektroskopi serapan atom. Identifikasi material hasil kalsinasi cangkang telur menggunakan pola difraksi sinar-X (Gambar 20) mengacu pada data Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS untuk CaO (82-1691) dan CaCO3 (47-1743). Hasil penyesuaian puncak-puncak tertinggi pada nilai 2θ 32,3o, 37,48o, 54,3o, 64,41o, 67,6o, 79,93o dan 88,85o milik CaO dan puncak pada 18o, 23,05o, 29,4o dan puncak dengan intensitas rendah lainnya milik CaCO3. Pengukuran kandungan kalsium pada hasil kalsinasi dilakukan dengan menggunakan spektrometer serapan atomya. Hasil pengukuran menunjukkan sampel mengandung kalsium 70,86% (b/b). Hasil ini selanjutnya digunakan untuk perhitungan stoikiometri sintesis senyawa kalsium fosfat. Massa hasil sintering presipitat kering yang diperoleh dari presipitasi dengan berbagai konsentrasi senyawa kalsium dan (NH4)2HPO4 pada proses sintesis hidroksiapatit (HA) diperlihatkan dalam Tabel 10. Dalam tabel tersebut dapat dilihat bahwa massa yang diperoleh dari proses sintering lebih kecil dari jumlah komponen senyawa yang digunakan. Data ini dapat menginformasikan efisiensi penggunaan kedua komponen. Nilai efisiensi yang memiliki hasil yang cukup tinggi terdapat pada interval konsentrasi Ca 0,2-0,4 M. Hasil efisiensi

48

tertinggi sebesar 65,47% pada sampel H3 sedangkan nilai efisiensi terendah sebesar 50,67% pada sampel H1. Tabel 10

Effisiensi penggunaan senyawa kalsium dari cangkang telur dan (NH2)HPO4 pada sintesis HA

Kode

Konsentrasi (M)

Sampel Senyawa (NH2)HPO4 Ca

Massa (gram) Senyawa

(NH2)HPO4

Massa hasil

Efisiensi

sintering

(%)

(gram)

Ca

H1

0,10

0,06

0,57

0,79

0,69

50,67

H2

0,20

0,12

1,13

1,58

1,75

64,50

H3

0,30

0,18

1,70

2,38

2,67

65,47

H4

0,40

0,24

2,26

3,17

3,54

65,21

H5

0,50

0,30

2,83

3,96

4,16

61,29

Penetuan produk HA optimum dilakukan dengan uji difraksi sinar-X. Pola hasil difraksi tersebut dicocokkan dengan data JCPDS 09-0432 untuk HA. Hasil penyesuaian diperoleh bahwa seluruh puncak difraksi sesuai dengan pola HA terjadi pada perbandingan molaritas Ca dan P (0,01 : 0,06) M [H1], (0,02 : 0,12) M [H2] dan (0,03 : 0,18) M [H3] sedangkan pada sampel dengan perbandingan Ca dan P (0,40 : 0,24) M [H4] dan (0,50 : 0,30) M [H5] selain puncak-puncak yang bersesuaian dengan HA terdapat pula puncak pada 2θ = 31,27o pada sampel H4 dan 31,31o pada sampel H5 yang menunjukkan kemungkinan kehadiran α-TKF (trikalsium fosfat). Seluruh pola difraksi untuk sampel HA dapat dilihat dalam Lampiran 4. Untuk mewakili pola difraksi sinar-X sampel HA diperlihatkan pada Gambar 21. Gambar 21a memperlihatkan pola difraksi untuk H3 sebagai contoh dari sampel yang seluruh puncaknya bersesuaian dengan HA dan Gambar 21b memperlihatkan pola difraksi untuk H5 sebagai contoh dari sampel memiliki puncak selain HA.

49

211

1600 1400

(a)

200

113

400

212

102


600

210

800

202 301

002

1000

311

112 300

1200

0

1600 25

30

35

40

45

(b)

1400 1200 1000 800 600 400

x

200 0 25

Gambar 21

30

2θ (o)

35

40

45

Pola difraksi sinar-X sampel HA dengan perbandingan Ca:P (0,30:0,18) M H3 (a) dan (0,50:0,30) M. H5 (b).

Tabel 11 Ukuran parameter kisi sampel HA Konsentrasi

Parameter kisi (Å)

Kode Sampel HA

CaO (M)

(NH4)2HPO4 (M)

a

c

H1

0,10

0,06

9,294

6,781

H2

0,20

0,12

9,454

6,911

H3

0,30

0,18

9,420

6,881

H4

0,40

0,24

9,397

6,863

H5

0,50

0,30

9,477

7,015

50

Struktur unit kristal HA berbentuk heksagonal dengan parameter kisi a = b = 9,418 Å dan c = 6,881 Å. Dengan pola difraksi, parameter kisi sampel HA dapat dihitung dengan menggunakan metode Cohen yang hasilnya dapat dilihat dalam Tabel 11. Berdasarkan tabel tersebut parameter kisi H3 memiliki nilai yang paling mendekati dengan data JCPDS yaitu a = b =9,420 Å dan c = 6,881 Å. Berdasarkan hasil penyesuaian dengan JCPDS dan efisiensi tertinggi maka sampel yang paling optimum yaitu H3 dengan perbandingan konsentrasi Ca 0,3 M dan (NH4)2HPO4 0,18 M. Kekonsistenan sampel H3 diamati dengan melakukan ulangan sebanyak tiga kali. Hasil pola difraksi ulangan kedua dan ketiga yang diperlihatkan pada Lampiran 4. Pola tersebut menunjukkan pola yang bersesuaian dengan HA dan parameter kisi yang diperoleh a = b = (9,419 ± 0,004) Å dan c = (6,881 ± 0,002) Å. Ukuran kristal hasil dihitung melalui rumus Debye Scherrer. Untuk semua sampel ukuran kristal dihitung pada puncak 25,89o untuk bidang (0 0 2) dan 32,90o untuk bidang (3 0 0) yang bersesuaian dengan pajang c dan a. Perhitungan ukuran kristal untuk semua sampel HA ditunjukkan dalam Lampiran 6. Hasil perhitungan dapat dilihat dalam Tabel 12. Tabel 12 Ukuran kristal pada bidang h k l (0 0 2) dan (3 0 0) untuk sampel HA Kode Sampel

Konsentrasi

HA

CaO (M)

H1

D (0 0 2)

D (3 0 0)

(NH4)2HPO4 (M)

(nm)

(nm)

0,10

0,06

28,29

34,49

H2

0,20

0,12

33.29

33.84

H3

0,30

0,18

33.29

33.83

H4

0,40

0,24

33.30

33.84

H5

0,50

0,30

33.30

33.84

Perbandingan 0,3 M larutan senyawa kalsium dan 0,18 M larutan (NH4)2HPO4 telah diketahui sebagai kosentrasi optimum maka untuk memperoleh senyawa Apatit karbonat (AK) dipilih perbandingan konsentrasi tersebut. Pola difraksi sinar-X untuk sampel AK diperlihatkan dalam Gambar 22.

51

350

(a)

300 250 200 150


100 50 0

1600 25

30

35

40

45

1400

(b)

1200 1000 800 600 400 200 0 25

30

2θ (o)

35

40

45

Gambar 22 Pola difraksi sinar-X sampel apatit karbonat (a) dan HA (b). Pola difraksi sinar-X sampel AK memperlihatkan kurva yang lebih lebar dibandingkan dengan pola difraksi HA. Pelebaran puncak menunjukkan ukuran kristal yang lebih kecil. Selain itu terdapat perbedaan puncak sudut pada 2θ = 31,73o sampel HA dan 32,02o untuk sampel AK menunjukkan kehadiran karbonat pada kristal. Adanya puncak-puncak yang lebar dimungkinkan bahwa sampel merupakan campuran HA dan AK. Identifikasi adanya karbonat dalam kristal diamati dari spektra FTIR untuk sampel HA dan AK (Gambar 23). Pita transmitansi yang muncul dikedua sampel terdapat pada bilangan gelombang 610-550 cm-1 untuk vibrasi bending asimetri fosfat (υ4-PO4), 958 cm-1 untuk vibrasi stretching fosfat (υ1-PO4) dan 1090-1030 cm-1 untuk vibrasi stretching asimetri fosfat (υ3-PO4) menunjukkan kehadiran senyawa kalsium fosfat.

40,41,42

. Pita-pita tersebut

52

Pita transmitansi yang mengindikasikan perbedaan HA dan AK adalah puncak pita pada bilangan gelombang 630 dan 3568 cm-1 untuk spektra HA dan puncak pita pada bilangan gelombang 862, 1411 dan 1438 cm-1 untuk spektra AK. Puncak pita bilangan gelombang 630 dan 3568 cm-1 menunjukkan pita transmitansi untuk OH pada Ca10(PO4)6(OH)2 sebagai karakteristik HA. Puncak pita pada bilangan gelombang 862, 1411 dan 1438 cm-1 menunjukkan adanya karbonat dengan bentuk apatit karbonat tipe B40,41,42. Tidak adanya puncak pita OH karakteristik HA sangat dimungkinkan hadirnya apatit karbonat tipe B. Untuk selanjutnya sampel AK ini disebut sampel campuran HA-AK. Trikalsium fosfat (TKF) diperoleh dengan sintering berbagai temperatur hasil presipitasi larutan dengan konsentrasi larutan senyawa kalsium 0,3 M dan larutan (NH4)2HPO4 0,2 M (Tabel 5). Nilai konsentrasi ini dipilih sesuai perbandingan stoikiometri TKF (Ca3(PO4)2). Tabel 13 memperlihatkan massa yang dihasilkan pada proses sintesis TKF.

OH

(a)

Transmitansi

υ1-PO4

υ4-PO4 υ3-PO4 OH

CO υ1-PO4

CO

(b)

OH υ4-PO4 υ3-PO4

4000

3600

3200

2800

2400

2000

1600

1200

800

400

-1

Bilangan Gelombang (cm )

Gambar 23

Spektra FTIR untuk sampel Hidroksiapatit (HA) (a) dan Apatit Karbonat (AK) (b).

53

Tabel 13 Efisiensi penggunaan senyawa kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur dan (NH4)2HPO4 pada sintesis TKF Kode

Sintering

Massa hasil sintering

Sampel

o

Temperatur ( C)

Waktu (Jam)

(gram)

T1

1000

5

T2

1000

10

T3

1000

15

T4

1100

3

T5

1300

2

T6

1300

5

Efektifitas (%) 49,57

2,15

63,41

2,75

65,74

2,85

66,75

2,90

58,79

2,55

56,61

2,46

Massa yang digunakan pada proses presipitasi sama untuk semua sampel TKF sebanyak 1,7 gram serbuk senyawa kalsium hasil kalsinasi cangkang telur dan 2,64 gram serbuk (NH4)2HPO4. Efisiensi tertinggi pada sintesis TKF yaitu sampel T4 sintering pada temperatur 1100oC selama 3 jam sebesar 66,75%. 1000

(a)

800 600

α-TKF

400

0

1000

25

30

35

40

45

(b)

800 600 400

α-TKF


200

200 0 25

Gambar 24

30

2θ (o)

35

40

45

Pola difraksi sinar-X untuk sampel TKF sintering 1000oC selama 5 jam (a) dan sintering 1300oC selama 5 jam (b).

54

Penetuan terbentuknya fase TKF dilakukan dengan difraksi sinar-X. Pola hasil difraksi tersebut dicocokkan dengan data JCPDS 09-0432 untuk HA, 090169 untuk TKF, 29-0359 untuk α-TKF dan 06-2406 untuk β-TKF. Pola difraksi sinar-X menunjukkan hasil yang sama pada semua sampel TKF, mayoritas bersesuaian dengan HA, α-TKF muncul dengan intensitas yang rendah pada nilai 2θ=32,20o. Tingginya pembentukan TKF ditunjukkan dengan kenaikan intensitas kurva difraksi. Pola difraksi sinar-X untuk semua sampel TKF dapat dilihat dalam Lampiran 7. Untuk menunjukkan kesamaan pola difraksi sinar-X untuk sampel TKF, Gambar 24 menjukkan pola difraksi sinar-X untuk sampel dengan sintering 1000oC selama 5 jam [T1] dan sintering 1300oC selama 5 jam [T6]. Penentuan kristal apatit yang stabil dan yang lebih mudah larut dalam cairan tubuh ditentukan melalui uji kelarutan sampel dalam larutan Simulated Body Fluid (SBF). Uji kelarutan sampel HA, campuran HA-AK serta TKF dalam SBF dilakukan dalam dua waktu perendaman yaitu, 24 jam dan 48 jam. Hasil uji kelarutan ditunjukkan dalam Tabel 14. Dari hasil yang diperoleh massa kalsium fosfat untuk semua sampel pada perendaman 48 jam terlarut dua kali lebih besar daripada perendaman 24 jam. Senyawa HA memiliki kelarutan yang paling rendah sedangkan campuran HA-AK memiliki kelarutan yang paling tinggi. Jadi senyawa yang dipilih dalam pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan adalah HA dan campuran HA-AK. Tabel 14 Kelarutan sampel kalsium fosfat dalam SBF Sampel

Kelarutan (%) Pada 24 jam

Pada 48 jam

Campuran HA-AK

2,29±0,16

4,61±0,62

HA

0,34±0,02

0,69±0,01

T1

0,45±0,06

0,89±0,14

T2

0,40±0,05

1,00±0,36

T3

0,60±0,09

1,50±0,24

T4

0,47±0,01

1,06±0,14

T5

0,53±0,01

1,03±0,17

T6

0,45±0,13

1,06±0,24

55

Kitosan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kitosan komersial. Untuk mengetahui karakteristik kitosan yang digunakan dilakukan pengujian dengan difraksi sinar-X dan spektroskopi FTIR. Pola difraksi sinar-X menunjukkan bahwa kitosan hanya memiliki puncak dengan nilai FWHM yang tinggi pada 2θ = 20o sebesar 2,4o yang diperlihatkan pada Gambar 25. Kurva difraksi berada cukup atas garis nol menunjukkan bahwa kitosan memiliki struktur campuran kristal dan amorf.


500 400 300 200 100 0 10

15

20

25

30

35

2θ 2

Gambar 25 Pola difraksi sinar-X kitosan.

1

Transmitansi

0,8

0,6

0,4

0,2 NH CHCO

0 3900

OH NH

CH

3400

2900

CO

2400

1900

1400 1

Bilangan Gelombang (cm- )

Gambar 26 Spektra FTIR kitosan.

900

400

56

Gugus-gugus fungsi yang terkandung dalam kitosan diidentifikasi dari pitapita transmitansi pada spektra FTIR kitosan (Gambar 26). Pita transmitansi pada bilangan gelombang 1014-1050 cm-1 menunjukkan pita vibrasi C-O, pada bilangan gelombang 1334-1396 cm-1 dan 1420-1470 cm-1 menunjukkan pita vibrasi bending C-H dari CH3, pada bilangan gelombang 1550-1699 cm-1 menunjukkan pita vibrasi N-H, pada bilangan gelombang 2840-2935 cm-1 menunjukkan pita vibrasi stretching C-H dari CH2 dan pada bilangan gelombang sekitar 3400 cm-1 pita vibrasi O-H yang overlap dengan pita vibrasi N-H43. Proses pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan dilakukan dengan mendispersikan partikel-partikel HA dan AK pada serat kitosan prediksi proses dibawah ini. Massa komposit kalsium fosfat yang dihasilkan mengalami penurunan dibandingkan dengan jumlah komponen yang digunakan. Massa hasil sintesis komposit terdapat pada Tabel 15.

+ Kitosan

HA dan AK

Komposit kalsium fosfat-kitosan

Tabel 15 Massa komposit kalisum fosfat-kitosan Kitosan

HA

(C) (%)

20

30

Campuran Kode

Jumlah massa

Massa yang

HA-AK

masing-masing

dihasilkan

senyawa (gram)

(gram)

Sampel

80

0

C1A1

2,001 ± 0,00 1

1,982 ± 0,027

64

16

C1A2

2,002 ± 0,001

1,982 ± 0,027

56

24

C1A3

2,032 ± 0,051

1,947 ± 0,030

0

80

C1A4

2,002 ± 0,001

1,987 ± 0,163

70

0

C2A1

2,002 ± 0,001

1,967 ± 0,120

56

14

C2A2

2,002 ± 0,000

2,037 ± 0,043

49

21

C2A3

2,002 ± 0,000

1,970 ± 0,145

0

70

C2A4

2,001 ± 0,001

1,965 ± 0,013

57

Pengaruh kitosan diamati pada sampel HA dan campuran HA-AK yang ditambahkan dengan 20 dan 30% kitosan. Penambahan kitosan baik pada sampel HA maupun campuran HA-AK menunjukkan pola yang sama, tidak terdapat penambahan atau pengurangan puncak difraksi jadi senyawa HA maupun campuran HA-AK dalam komposit tidak terjadi perubahan fase. Namun berpengaruh terhadap intensitas puncak yakni semakin tinggi kandungan kitosan semakin rendah intensitas kristal HA maupun campuran dan terjadi pelebaran puncak. Gambar 27 menujukkan pola difraksi sinar-X untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan menggunakan HA pada variasi perbandingan HA dan kitosan. Ukuran

kristal

dihitung

dengan

rumus

Debye

Scherre.

Hasilnya

diperlihatkan dalam Gambar 28. Semakin besar persentase kitosan yang ditambahkan maka ukuran kristal semakin kecil. Ukuran kristal HA dari 33,33 nm menjadi 18,32 nm untuk bidang (0 0 2) dan dari 33,84 nm menjadi 20,91 nm untuk bidang (3 0 0). Untuk campuran HA-AK penurunan ukuran tidak sebesar penurunan pada HA dari 15,01 nm menjadi 12,84 nm untuk bidang (0 0 2) dan dari 15,11 nm menjadi 9,26 nm untuk bidang (3 0 0). (a)

800 600


400 200 0 800

(b)

600 400 200 0 15

20

25

30

35

40

45

o

2θ ( ) Gambar 27 Pola difraksi sinar-X untuk komposit kalsium fosfat-kitosan variasi perbandingan HA dan kitosan (80:20)% (a) dan (70:30)% (b).

58

40

Ukuran Kristal (nm)

35 30 25 HA-kitosan

20 15

campuran HA-AK kitosan

10 5 0 Tanpa kitosan

Kitosan 20%

Kitosan 30%

Sampel Bidang (0 0 2), HA

Bidang (3 0 0), HA

Bidang (0 0 2), Campuran HA-AK

Bidang (3 0 0), Campuran HA-AK

Gambar 28

Grafik ukuran kristal pada HA dan campuran HA-AK terhadap pengaruh kitosan.

OH

υ1-PO4 OH υ4-PO4

Transmitansi

υ3-PO4 OH

NH

CO

υ1-PO4 OH υ4-PO4

υ3-PO4 CH

NH

OH

CO

υ1-PO4

OH υ4-PO4

υ3-PO4

OH NH

4000

3600

CH NH CO

CH

3200

2800

2400

2000

1600

CO

1200

800

400

-1


Gambar 29 Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan HA dan kitosan (100:0)% (a), (80:20)% (b), (70:30)% (c) dan (0:100)% (d).

59

Pola difraksi sinar-X tidak dapat mengidentifikasi kehadiran kitosan. Untuk mengidentifikasi kitosan dilakukan analisis dengan menggunakan FTIR. Spektra FTIR untuk sampel komposit HA dan kitosan ditampilkan pada Gambar 29. Tidak adanya perubahan fase HA dari hasil difraksi sinar-X didukung pula oleh tidak ada perubahan bentuk pita transmitansi fosfat untuk vibrasi bending asimetri fosfat υ4-PO4 pada bilangan gelombang 610-550 cm-1, vibrasi stretching fosfat (υ1-PO4) pada bilangan gelombang 958 cm-1 dan vibrasi stretching asimetri fosfat (υ3-PO4) pada bilangan gelombang 1090-1030 cm-1. Perubahan terjadi pada semakin lebar pita transmitansi pita transmitansi υ4-PO4 dan υ3-PO4 terhadap penambahan kitosan. Kitosan diamati dengan membandingkan antara pita-pita HA dan kitosan dengan pita-pita yang terdapat pada komposit. Pita transmitansi kitosan terdapat pada bilangan gelombang 1014-1050 cm-1 menunjukkan pita vibrasi C-O,13341396 cm-1 dan 1420-1470 cm-1 menunjukkan pita vibrasi bending C-H dari CH3, 1550-1699 cm-1 menunjukkan pita vibrasi N-H, 2840-2935 cm-1 menunjukkan pita vibrasi stretching C-H dari CH2 dan sekitar 3400 cm-1 mengindikasikan pita vibrasi O-H yang overlap dengan pita vibrasi N-H. Semakin besar jumlah kitosan pita transmitasi semakin besar. Spektra FTIR pada komposit dengan menggunakan HA dan campuran HA-AK, semakin bertambahnya kitosan menyebabkan pita transmitansi kitosan semakin tinggi. Komposit dengan kitosan 30% dengan campuran HA-AK teramati secara visual hasil pengeringan tampak masih terdapat kitosan yang tidak berinteraksi dengan apatit seperti lembaran. Karena hal tersebut maka spektra FTIR untuk sampel kitosan 30% dengan campuran HA-AK terlihat pita kitosan mendominasi komposit, ditandai dengan pita vibrasi fosfat sebagai indikator apatit tertutup dengan adanya overlaping yang tinggi dengan kitosan. Spektra FTIR untuk komposit campuran HA-AK yang diperlihatkan pada Gambar 30. Derajat belah pada pita vibrasi υ4-PO4 berkorelasi dengan ukuran kristal. Derajat belah pita tersebut semakin berkurang seiring dengan penambahan kitosan. Data ini memperkuat hasil perhitungan ukuran kristal dari data difraksi sinar-X.

60

NH

CO υ1-PO4

CO

OH NH

υ4-PO4

Transmitansi

υ3-PO4

3600

υ4-PO4

υ3-PO4

NH

OH NH

4000

(b)

NH CO

OH NH

OH NH

(a)

NH

3200

2800

2400

2000

(c)

(d)

CO

υ3-PO4 CO

υ4-PO4

CH CO

1600

CO

1200

800

400

-1


Gambar 30 Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan campuran HA-AK dan kitosan (100:0)% (a), (80:20)% (b), (70:30)% (c) dan (0:100)% (d). Pengaruh penggunaan perbandingan HA dan campuran HA-AK dalam komposit diamati pada penambahan 20 dan 30% kitosan. Penambahan campuran HA-AK dari 20% dan 30% cenderung melebarkan kurva difraksi dan menurunkan intensitas. Pola difraksi untuk komposit kalsium fosfat-kitosan dengan perbandingan kalsium fosfat dan kitosan (80:20)% terdapat pada Gambar 31 dan untuk (70:30)% pada Gambar 32. Pola difraksi seluruh sampel komposit tidak menunjukkan adanya pergeseran sudut setiap puncaknya. Perubahan terjadi adanya pelebaran puncak difraksi, mengindikasikan adanya kandungan apatit karbonat. Semakin tinggi campuran HA-AK maka kurva difraksi semakin lebar. Pelebaran ini berpengaruh pada ukuran kristal.


61

2θ Gambar 31 Pola difraksi sinar-X komposit kalsium fosfat kitosan 20% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (80:0)% (a), (64:16)% (b), (56:24)% (c) dan (0:80)% (d). Ukuran kristal komposit kalsium fosfat-kitosan terhadap pengaruh perbandingan HA dan campuran HA-AK terdapat pada Gambar 33 dan Gambar 34. Pada gambar tersebut menunjukkan grafik hubungan perbandingan HA dan campuran HA-AK terhadap kitosan. Perbandingan kalsium fosfat dan kitosan (80:20)% dan (70:30)%. Pada kalsium fosfat 80% memiliki perbandingan HA dan campuran HA-AK (80:0)%, (64:16)%, (56:24) dan (0:80)% dan pada kalsium fosfat 70% perbandingan HA dan campuran HA-AK (70:0)%, (56:14)%, (49:21)% dan (0:70)%. Jika dikonversi jumlah kalsium fosfat jadi 100% maka

62

perbandingan HA dan campuram HA-AK pada kitosan 20 dan 30% menjadi (100:0)%, (80:20)%, (70:30)% dan (0:100)%. Semakin tinggi perbandingan campuran HA-AK untuk kedua penambahan kitosan menunjukkan bahwa ukuran kristal menurun. Meskipun tidak diketahui secara pasti jumlah apatit karbonat dalam sampel komposit dapat diamati bahwa dengan adanya karbonat dapat menurunkan derajat kristal. Perubahan ukuran kristal tidak diiringi dengan


perubahan parakisi komposit yang cenderung tetap (Lampiran 12).

2θ

Gambar 32 Pola difraksi sinar-X komposit kalsium fosfat kitosan 30% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (70:0)% (a), (56:14)% (b), (49:21)% (c) dan (0:70)% (d).

63

25

Ukuran Kristal (nm)

20 15 10 5 0 HA 100%: (C.HA dan AK) 0%

HA 80%: (C.HA dan AK) 20%


HA 0%: (C.HA dan AK)100%

Sampel Kitosan 20%

Kitosan 30%

Gambar 33 Grafik ukuran kristal bidang (3 0 0 ) komposit kalisum fosfat-kitosan dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK.

25

Ukuran Kristal (nm)

20 15 10 5 0 HA 100%: (C.HA dan AK) 0%


HA 70%: (C.HA HA 0%: (C.HA dan dan AK) 30% AK)100%

Sampel Kitosan 20%

Kitosan 30%

Gambar 34 Grafik ukuran kristal bidang (0 0 2) komposit kalisum fosfat-kitosan dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK.

64

Pengamatan kandungan kitosan yang terdapat pada komposit diamati dengan menggunakan spektroskopi FTIR. Spektra FTIR dapat dilihat pada Gambar 35 untuk komposit dengan kitosan 20% dan Gambar 36 dan untuk komposit dengan kitosan 30%. Spektra FTIR menunjukkan adanya kitosan pada komposit dengan teridentifikasinya pita N-H, C-H, dan C-O pada 1630 cm-1, 2958 dan 2856 cm-1 secara berturut-turut30. Pengaruh kitosan sangat nampak pada penambahan kitosan 30%. Ditandai dengan luasnya pita puncak-puncak kitosan. Pada penambahan kitosan 20% masih dapat diidentifikasi pita-pita vibrasi dari apatit secara jelas.

OH

NH

CO

υ4-PO4

υ3-PO4 NH CO

T ra ns m itan s i

OH

(a)

υ1-PO4

(b)

υ1-PO4

υ4-PO4 υ3-PO4 CH

(c)

NH CO

OH

υ1-PO4 υ4-PO4

υ3-PO4

(d)

CH

υ1-PO4

NH CO

OH

υ4-PO4

υ3-PO4

4000

3600

3200

2800

2400

2000

1600

1200

800

400

-1

Bilangan Gelombang (cm ) Gambar 35 Spektra FTIR komposit kalsium fosfat kitosan 20% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (80:0)% (a), (64:16)% (b), (56:24)% (c) dan (0:80)% (d).

65

Pita-pita transmitansi kitosan pada komposit dengan panambahan kitosan 30% menunjukkan bahwa kitosan tidak bercampur secara merata semakin banyak campuran HA-AK pita vibrasi kitosan semakin tinggi dan semakin mendominasi.. Pita transmitansi untuk υ4-PO4 digunakan sebagai indikator apatit. Pada sampel yang mengandung HA relatif tinggi pita fosfat ini masih tampak pada FTIR indikasi apatit masih tampak jelas. Semakin tinggi kandungan campuran yang ditambahkan indikasi ini semakin kecil dan didominasi oleh pita kitosan.

(a) CH

OH

NH

CO

υ1-PO4

Transmitansi

υ3-PO4

CO

CH

υ1-PO4

NH

OH NH

υ4-PO4 (b)

υ3-PO4

(c) υ4-PO4

(d) CO

CH

NH

OH NH

OH NH

3900

3400

υ3-PO4 CO

NH CO

2900

2400

1900

1400

υ3-PO4

900

υ4-PO4

υ4-PO4

400

-1


Gambar 36 Spektra FTIR komposit kalsium fosfat kitosan 30% dengan berbagai perbandingan HA dan campuran HA-AK (70:0)% (a), (56:14)% (b), (49:214)% (c) dan (0:70)% (d).

66

(a)

(b)

(c) Gambar 37

Mikrograf kitosan (a), Hidroksiapatit (HA) (b) dan campuran HA(AK) (c).

67

(a)

(b)

Gambar 38

(c) Mikrograf komposit kalsium fosfat-kitosan dengan variasi perbandingan HA, campuran HA-AK dan kitosan (64:16:20)% (a), (56:24:20)% (b) dan (0:80:20)% (c).

68

Pengamatan morfologi kitosan, HA dan campuran HA-AK telah diamati dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) yang dapat dilihat pada Gambar 37. Mikrograf kitosan memperlihatkan bahwa kitosan berbentuk lembaran berserat yang memiliki ukuran pori-pori yang sangat kecil dengan ukuran 0,1-0,2 μm dengan jarak antar pori rata-rata 0,5 μm. Mikrograf HA menunjukkan kristal berbentuk batang dengan ukuran sekitar 0,3 μm. Mikrograf campuran HA-AK mikrograf sangat berbeda dibanding HA yakni berupa granulagranula dengan ukuran 0,2 μm . Morfologi komposit dengan penambahan kitosan 20% diperlihatkan pada Gambar 38. Mikrograf komposit dengan penambahan kitosan 20% pada HA memperlihatkan adanya penambahan kerapatan kristal apatit dan morfologi kitosan tidak tampak. Butir-butir HA tampak lebih mengelompok membentuk granula. Semakin banyak perbandingan campuran HA-AK granula yang terlihat pada morfologi lebih banyak. Mikrograf komposit yang hanya menggunakan campuran HA-AK dengan kitosan tida terlihat adanya granula maupun batang apatit.

69

PEMBAHASAN Penggunaan kalsium fosfat sebagai biomaterial yang umum digunakan adalah hidroksiapatit (HA). Keunggulan HA sebagai material implan tulang memiliki sifat bioaktif dan osteokonduktif yang dapat merangsang sel tulang di sekitar material implan untuk berinfiltrasi sehingga dapat mempercepat proses mineralisasi tulang baru9. Berbagai sumber kalsium dan fosfat sintetik telah berhasil digunakan sebagai prekursor untuk mensintesis HA. Sumber kalsium yang banyak digunakan oleh para peneliti adalah Ca(OH)243, Ca(NO3)24H2O22,32, CaCl22H2O23,24,25. Alternatif lain untuk memperoleh kalsium dilakukan dengan menggunakan kalsium dari bahan alam. Dalam penelitian ini sumber kalsium diperoleh dari cangkang telur ayam dengan kandungan utamanya kalsium karbonat (CaCO3) atau kalsit sebesar 94%26. Selain sebagai sumber kalsium yang mudah didapat, secara tidak langsung penggunaan cangkang telur ini juga sebagai upaya pemanfaatan limbah. Komponen kalsium yang dimanfaatkan dari cangkang telur dalam bentuk kalsium oksida (CaO) yang selanjutnya digunakan sebagai donor kalsium untuk sintesis senyawa kalsium fosfat. Pada dasarnya sumber kalsium dalam bentuk CaCO3 dapat digunakan dalam sintesis kalsium fosfat, namun telah lama diketahui ion karbonat merupakan inhibitor dalam sintesis HA. Ekstraksi senyawa kalsium dari cangkang telur dilakukan dengan proses kalsinasi. Persiapan yang dilakukan sebelum kalsinasi adalah membersihkan cangkang telur dari kotoran makro dan membran. Proses ini bertujuan untuk mengoptimalkan proses pemurnian senyawa CaO dan mengurangi bau tak sedap saat proses kalsinasi. Dari hasil penelitian Nurlaela dkk (2009) diperoleh informasi kondisi optimum kalsinasi cangkang telur pada temperatur 1000oC selama 5 jam27. Proses ini dilakukan untuk menghilangkan kandungan organik, magnesium dan konversi senyawa CaCO3 menjadi CaO. Kandungan komponen organik dalam cangkang telur dapat tereliminasi pada temperatur 80-100oC. Magnesium (Mg) dapat hilang pada temperatur 650oC. Konversi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dengan menghilangkan gugus karbonat menjadi oksigen

70

dengan eliminasi karbon dioksida. Karbon dioksida dapat terlepas dari ikatan karbonat pada temperatur lebih tinggi dari 750oC. Dalam penelitian ini massa senyawa kalsium yang diperoleh dari hasil kalsinasi sekitar 66% dari massa cangkang telur. Dari pola difraksi sinar-X diperoleh hasil kalsinasi dalam bentuk senyawa 80% kalsium oksida (CaO) dan 20%senyawa kalsium karbonat (CaCO3). Hasil ini menunjukkan konversi CaCO3 menjadi CaO belum sempurna. Sebelumnya telah dilakukan ekstraksi senyawa kalsium dari cangkang telur dengan menggunakan metode deproteinasi dalam larutan hydrazinium. Senyawa yang diperoleh dalam bentuk CaCO3. Peneliti lain melakukan ekstraksi dengan menggunakan metode refluxing selama 18 jam. Hasil yang diperoleh kalsium dalam senyawa CaCO3. Mengingat hasil kedua metode dalam bentuk CaCO3 yang tidak efisien untuk sintesis HA maka metode kalsinasi yang dilakukan pada penelitian ini hasilnya lebih efektif untuk memperoleh senyawa kalsium dalam bentuk CaO. Persentase kadar kasium yang diperoleh dari pengukuran serapan atom sebesar 70,86%. Data ini digunakan sebagai acuan untuk perhitungan stoikiometri dalam sintesis kalsium fosfat. Dibandingkan dengan hasil perhitungan kadar kalsium dalam CaO kadar kalsium hasil kalsinasi lebih kecil Kadar kalsium secara teori pada senyawa CaO memiliki nilai 71,43%. Namun jika dibandingkan dengan kadar kalsium dalam CaCO3 nilai ini lebih besar. Kadar kalsium secara teori pada CaCO3 memiliki nilai 39,22%. Dalam penelitian ini konsentrasi senyawa kalsium dan fosfat pada sintesis HA dilakukan dengan perbandingan sebesar 1,67 dan temperatur presipitasi 37oC sesuai temperatur fisiologi tubuh. Perbandingan ini dipilih karena menyesuaikan dengan perbandingan Ca terhadap P pada HA (Ca10(PO4)6(OH)2). Penggunaan konsentrasi bervariasi dari interval 0,1 M sampai 0,5 M untuk memperoleh massa yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang melakukan sintesis HA dengan metode yang sama, namun dengan konsentrasi Ca : P adalah (0,010 : 0,006) M dan (0,05 : 0,03) M40. Penggunaan konsentrasi sampai 0,5 M karena diatas molaritas tersebut hasil yang dominan diperoleh adalah apatit karbonat19,40.

71

Hasil presipitasi menunjukkan HA dengan ukuran kristal kecil27. Untuk memperoleh ukuran kristal yang besar dilakukan sintering pada temperatur tinggi. Ukuran kristal yang besar dapat meningkatkan kekuatan mekanik HA sehingga dapat diaplikasikan pada implantasi tulang yang menerima beban besar. Hasil penelitian Prabakaran dkk (2005) optimasi sintering senyawa HA hasil presipitasi diperoleh temperatur sintering pada 900oC26. Untuk meningkatkan ukuran kristal pada penelitian ini juga dilakukan sintering pada hasil presipitasi. Massa yang diperoleh dari hasil sintering lebih kecil dari jumlah massa komponen sintesis, senyawa kalsium hasil kalsinasi dan (NH4)2HPO4, karena berdasarkan stoikiometri hasil samping reaksi menghasilkan larutan amoniak. Sehingga dapat dihitung nilai efisiensi penggunaan dua komponen tersebut pada sintesis HA berada pada interval 50,67-65,47%. Identifikasi senyawa yang dihasilkan menunjukkan semua sampel dalam bentuk senyawa HA murni samapi konsentrasi 0,3 M Ca dan 0,18 M P. Pada molaritas yang lebih tinggi terdapat fase α-TKF dengan intensitas yang rendah. Peneliti lain, Fitriyani (2008) melakukan sintesis kalsium fosfat dengan menggunakan metode kering. Metode kering yaitu mencampurkan serbuk sumber kalsium dan sumber fosfat selanjutnya dipanaskan pada temperatur tinggi lebih besar dari 900oC9. Kalsium hasil kalsinasi cangkang telur dan (NH4)2HPO4 dicampur secara mekanik kemudian dipanaskan pada temperatur 900oC dan 1000oC selama 2 dan 4 jam. Hasil identifikasi fase menunjukkan fase yang terbentuknya adalah campuran apatit karbonat tipe A, apatit karbonat tipe B, oktakalsium fosfat dan HA. Hasil kalsinasi pada waktu 2 jam pada kedua temperatur menunjukkan masih terkandung komponen CaO dan (NH4)2HPO4. Metode hidrotermal telah dilakukan oleh Solihat (2008) untuk sintesis HA dengan kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur. Metode hidrotermal dilakukan dengan mereaksikan prekursor kalsium dan prekursor fosfat dalam reaktor terisolasi (autoclap) pada temperatur 150-200oC dan dikontrol pada tekanan 2 dan 5 MPa. Keuntungan dengan menggunakan hidrotermal dapat dihasilkan massa yang lebih banyak, namun senyawa kalsium fosfat yang diperoleh dalam bentuk campuran HA dan CaO. Dengan demikian sintesis HA dengan metode presipitasi

72

dilanjutkan dengan sintering merupakan metode efektif untuk memperoleh HA jika dibandingkan dengan metode kering dan hidrotermal. Nilai parameter kisi kristal senyawa HA yang diperoleh dibandingkan dengan data JCPDS dan apatit biologi tulnag manusia diperoleh nilai yang paling mendekati adalah a adalah 9,420 Å dan c adalah 6,881 Å yaitu untuk sampel sintesis HA dengan menggunakan perbandingan molaritas Ca dan P adalah 0,30 M dan 0,18 M.. Parameter kisi HA data base untuk a = 9,418 Å dan c = 6,881 Å. Parameter kisi kristal apatit biologi tulang manusia adalah a = 9,419 Å dan c = 6,880 Å19. Konsistensi hasil sintesis HA dengan menggunakan perbandingan molaritas Ca dan P adalah 0,30 M dan 0,18 M diuji dengan melakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Hasil analisis fase difraksi sinar-X menunjukkan pola yang sama untuk setiap pengulangan Hasil perhitungan parameter kisi untuk diperoleh a = b = (9,419 ± 0,004) Å dan c = (6,881 ± 0,002) Å.Ukuran kristal yang diperoleh adalah sekitar 33 nm. Ukuran kristal HA tersebut termasuk pada kristal HA yang memiliki derahat kristalin tinggi39. Spektra Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk HA mendukung pola difraksi sinar-X HA yang menunjukkan adanya pita-pita transmitansi untuk vibrasi PO4 dan vibrasi OH dari karakteristik HA tanpa adanya pita transmitansi untuk gugus fungsi yang lain. Senyawa HA telah diketahui sebagai kristal apatit yang paling stabil pada pH diatas 4,29,19. Hoogendoorn dkk (1987) mengamati laju degradasi HA pada kasus implantasi. Hasil yang diperoleh HA tidak terdegradasi selama 3,5 tahun. Kesperk dan Ewers (1987) menunjukkan degradasi HA dapat terjadi namun berhenti setelah pertumbuhan osteoblas. Aoki menunjukkan HA hasil sintering memiliki kelarutan yang sangat rendah. Laju kelarutan HA pada jaringan adalah 0,1 mg/tahun. HA sangat reaktif terhadap protein, lemak, material organik dan anorganik9. Degradasi HA terjadi tidak secara sederhana tergantung pada densitas, komposisi adanya impuritas, kondisi temperatur dan pH, dan kristalinitas. Biodegradasi dapat meningkat jika kristalinitas menurun, adanya impuritas, ukuran kristal menurun, densitas HA menurun, dan adanya substitusi ion CO32-, Mg2+ dan Sr2+ pada struktur HA.

73

Struktur HA yang diperoleh memiliki ukuran kristal yang besar dan tanpa adanya impuritas. Untuk meningkatkan kemampuan biomaterial pada proses remodelling tulang maka perlu adanya penambahan senyawa lain yang dapat mengimbangi kestabilan HA. Seiring dengan penggunaan HA sebagai kristal yang stabil tidak mudah terdegradasi maka perlu ditambahkan senyawa yang mudah terdegradasi atau terserap oleh cairan tubuh. Senyawa yang mudah terdegradasi dalam biomaterial diharapkan akan lebih cepat larut oleh cairan tubuh sehingga dapat memberikan media untuk infiltrasi sel kedalam biomaterial implan sehingga mempercepat proses mineralisasi. Senyawa kalsium fosfat yang diketahui memiliki laju degradasi yang lebih cepat dari HA adalah trikalsium fosfat (TKF). TKF tidak terbentuk pada suasana air, untuk memperoleh fase tersebut perlu dilakukan sintering pada temperatur tinggi. Pada penelitian ini fase TKF dengan menggunakan kalsium dari hasil kalsinasi cangkang telur diawali dengan mereaksikan 0,3 M suspensi CaO dari cangkang telur dan 0,2 M larutan (NH4)2HPO4 secara presipitasi. Pemilihan perbandingan molaritas tersebut berdasarkan kondisi optimum untuk sintesis HA. Perbedaannya pada penggunaan molaritas P sebesar 0,2 M karena diharapkan dengan perbandingan molaritas Ca dan P sebesar 1,5 semua prekursor dapat bereaksi secara sempurna untuk menghasilkan TKF (Ca3(PO4)2) yang memiliki perbandingan Ca dan P adalah 1,5. Sintering hasil presipitasi dilakukan pada variasi temperatur 1000-1300oC untuk memperoleh hasil yang optimum. Variasi ini dilakukan karena belum terdapat kondisi optimum untuk menghasilkan TKF dari cangkang telur. Massa hasil sintering lebih kecil dari massa jumlah prekursor karena massa TKF menghasilkan hasil samping larutan amoniak pada saat presipitasi. Hasil identifikasi fase dengan difraksi sinar-X yang diperoleh menunjukkan sampai perlakuan temperatur 1300oC fase yang diperoleh mayoritas masih HA. Pada penelitian lain, fase TKF dapat terbentuk mulai temperatur 600oC dengan menggunakan dari kalsium nitrat tetrahidrat [Ca(NO3)24H2O] dan di-ammonium hidrogen ortofosfat [(NH3)2HPO4]23. Peneliti lain menunjukkan fase TKF terbentuk pada temperatur mulai 1100oC dari senyawa kalsium fosfat komersil31. Sehingga dapat dikatakan bahwa perbedaan prekursor pembentuk senyawa

74

kalsium fosfat menyebabkan hasil sintesis memilki fase yang berbeda9,19. Fase senyawa HA dengan menggunakan kalsium dari cangkang telur sangat stabil terhadap perlakuan termal. Minimalnya jumlah fase TKF yang diperoleh memungkinkan penggunaan hasil TKF yang diperoleh kurang optimum jika digunakan sebagai fase yang mudah larut pada biomaterial. Sintesis HA dengan adanya inhibitor dari gugus karbonat dan ukuran kristal yang kecil dapat menghasilkan fase yang mudah terdegradasi. Fase HA yang tersubstitusi kandungan karbonat disebut apatit karbonat (AK). Senyawa AK merupakan fase apatit yang terkandung pada tulang manusia (apatit biologi)17 yang memiliki bioaktivitas dan bioserosbable (mudah terserap pada cairan tubuh) yang baik. Sintesis AK lebih sederhana karena dapat dilakukan pada kondisi yang tidak terisolasi dan untuk memperoleh ukuran kristal yang kecil tidak diperlukan adanya proses sintering. Sintesis AK dengan menggunakan senyawa kalsium dari hasil kalsinasi cangkang dengan perbandingan molaritas CaO dan (NH4)2HPO4 adalah 0,30 M dan 0,18 M sesuai dengan molaritas yang digunakan untuk menghasilkan HA yang optimum. Tidak dilakukan penambahan karbonat karena diharapkan dapat substitusi karbonat dalam kristal diperoleh dari senyawa karbon dioksida dari lingkungan dan CaCO3 dari hasil kalsinasi cangkang telur. Kandungan karbonat pada kristal kalsium fosfat hasil presipitasi dapat membentuk AK. Penyesuaian pola difrasksi sinar-X AK dengan data JCPDS untuk apatit karbonat tipe B (AKB) dan HA. Jadi hasil ini merupakan campuran HA-AK sehingga sampel ini disebut campuran HA-AK. Lebarnya puncak difraksi menunjukkan adanya fase campuran apatit dan ukuran kristal yang kecil karena berdasarkan rumus Debye Scherrer ukuran kristal berbading terbalik dengan setengah lebar puncak difraksi41. Keberadaan karbonat diamati pada puncak pita transmitansi FTIR pada bilangan gelombang 862, 1411 dan 1438 cm-1 yang menunjukkan adanya karbonat dengan bentuk apatit karbonat tipe B. Hasil ini mendukung penelitian sebelumnya yang dapat menghasilkan apatit karbonat tipe B dapat dibentuk pada termperatur rendah29.

75

Kelarutan sampel HA, TKF dan campuran HA-AK sebelum digunakan sebagai biomaterial perlu diketahui untuk menentukan kelarutan yang tepat untuk penggunaan biomaterial tulang. Uji kelarutan dilakukan dalam SBF pada incubator dengan temperatur 37oC dan pH larutan 7,4 sesuai dengan fisiologi tubuh manusia. Persentase kelarutan dihitung dengan menghitung massa yang larut pada saat perendaman dengan mengurangkan massa sebelum perendaman dan massa setelah perendaman. Berdasarkan hasil perhitungan sampel campuran HA-AK terdegradasi lebih cepat dibandingkan dengan sampel lain dan HA memiliki kelarutan yang paling kecil. Kandungan karbonat dan ukuran kristal kecil dalam sampel campuran HA-AK menyebabkan kelarutannya lebih tinggi. Hasil kelarutan menunjukkan bahwa yang memungkinkan digunakan sebagai kombinasi kalsium fosfat adalah HA dan campuran HA-AK. Diharapkan dengan adanya senyawa yang mudah larut dapat menginduksi sel untuk berinfiltrasi pada biomaterial sehingga proses mineralisasi berlangsung cepat. Berdasarkan pengukuran sifat mekanik diketahui bahwa HA bersifat mudah pecah/rusak (britle)20 sehingga HA tidak dapat digunakan pada tulang yang berfungsi sebagai penerima beban berat. Pada aplikasinya HA murni digunakan sebagai bone filler pada tulang dengan kerusakan kecil. Untuk patah tulang perlu dilakukan modifikasi untuk meningkatkan sifat mekanik agar dapat tahan terhadap tekanan beban tinggi. Modifikasi dibagian pengembangan teknik jaringan dilakukan dengan menambahkan polimer. Polimer digunakan sebagai matriks pada biomaterial. Modifikasi dengan polimer ini sebagai pendekatan terhadap tulang alami yang merupakan komposit alami antara komponen mineral dan kolagen sebagai matriks organik. Matriks tulang berperan penting dalam proses mineralisasi. Matriks berfungsi sebagai

media tumbuh senyawa mineral yang membantu sel-sel

pembentuk tulang melakukan mineralisasi. Biomaterial sintetik memerlukan matriks untuk mengurangi sifat brittle dari senyawa apatit. Modifikasi ini membentuk komposit matriks-kalsium fosfat. Pembuatan komposit biomaterial tulang dilakukan dengan menggabungkan kalsium fosfat sebagai mineral anorganik dan polimer sebagai matriks.

76

Dalam penelitian ini modifikasi senyawa kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencampurkannya dengan kitosan untuk membentuk komposit. Penambahan kitosan sebagai matriks diharapkan dapat mengurangi sifat britle pada HA sehingga menghasilkan komposit yang ulet tahan terhadap tekanan dan biodegradabel. Karakteristik kitosan yang digunakan dalam bentuk lembaran berserat. Pada penelitian lain kitosan yang digunakan memiliki struktur makropori. Kitosan dapat dibentuk menjadi struktur berpori dengan freezing dan lyophilising. Hasil penelitian sebelumnya membentuk struktur berpori dengan metode freezing menghasilkan makropori yang homogen pada rongga permukaan dan hubungan antar mikrostruktur yang seragam35. Pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan kitosan yang berupa fiber tanpa diberi perlakuan terlebih dahulu untuk menyederhanakan proses perlakuan. Pembuatan

komposit

kalsium

fosfat-kitosan

dilakukan

dengan

menggunakan metode sonikasi menggunakan perangkat ultrasonic chamber dengan frekuensi 42 kHz 130 Watt. Komposisi yang optimum belum diperoleh dari penelitian-penelitian sebelumnya maka pembuatan komposit dilakukan variasi perbandingan kalsium fosfat (HA dan campuran HA-AK) dengan kitosan yaitu (80:20)% dan (70:30)%. Kalsium fosfat yang digunakan juga dilakukan variasi perbandingan HA dan campuran HA-AK yaitu (80:20)% dan (70:30)%. Pembuatan komposit dilakukan dengan dua cara pencampuran mekanik, yaitu dengan magnetic stirrer dan ultrasonik untuk menentukan metode yang tepat untuk menghasilkan campuran yang homogen. Proses dengan menggunakan magnetic stirrer dilanjutkan sampai 4 jam namun campuran yang dihasilkan belum homogen sedangkan hasil yang diperoleh untuk pengadukan selama 3 jam dengan menggunakan ultrasonik tercampur homogen. Oleh karena itu pembuatan komposit dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan ultrasonik metode ini disebut sonikasi. Campuran yang homogen didiamkan 12 jam untuk melihat homogenitas campuran dan pengeringan dilakukan pada temperatur 50oC selama 15 jam. Penggunaan temperatur ini untuk menghindari kerusakan pada kitosan yang memiliki titik leleh 80oC.

77

Penentuan komposisi komposit kalsium fosfat-kitosan yang optimum diamati

dengan

menganalisis

pengaruh

komponen-komponen

pembentuk

komposit. Analisis dilakukan pada pengaruh perbandingan jumlah kitosan sebagai matriks dan perbandingan HA dan campuran HA-AK sebagai mineral apatit. Perbandingan kitosan yang lebih banyak diamati pada penambahan terhadap HA dan terhadap campuran HA-AK. Pada kedua jenis apatit ini menunjukkan menurunkan intensitas kristal dan pelebaran kurva difraksi. Penurunan dan pelebaran kurva dapat disebabkan oleh kitosan yang memiliki struktur lebih amorf dari kristal apatit. Bentuk amorf kitosan juga menyebabkan pola difraksi sinar-X tidak menunjukkan adanya puncak difraksi 2θ 20o untuk kitosan. Seiring dengan peningkatan perbandingan kitosan tidak mengubah fase HA maupun campuran HA-AK pada komposit. Pita-pita transmitansi komposit dianalisis dengan membandingkan spektra FTIR komposit dengan spektra kitosan dan apatit yang digunakan. Mendukung hasil pola difraksi senyawa HA tidak berubah fase dengan adanya kitosan diamati pita transmitansi fosfat dan hidroksil penyusun HA tidak berubah. Hadirnya kitosan diamati dengan adanya pita-pita transmitansi pada spektra komposit yang bersesuaian dengan kitosan dan perubahan terjadi pada derajat belah pita transmitansi ν4-PO4 yang semakin kecil. Pita-pita transmitansi kitosan pada komposit lebih rendah dari pada pita transmitansi komposit murni. Menurut penelitian Wilson dan Hull pengurangan pita transmitansi kitosan karena 2,8-3,1% massa kitosan pada komposit terserap pada permukaan HA43. Pada komposit dengan menggunakan HA pita transmitansi kitosan pada komposit dengan 20 dan 30% kitosan memiliki pita yang lebih kecil dari apatit. Spektra ini serupa dengan penambahan kitosan 20% pada campuran HA-AK. Namun pada komposit dengan campuran HA-AK 70% dan kitosan 30% pita-pita transmitansi kitosan sangat dominan. Hal ini mengindikasikan kemampuan penyerapan apatit terhadap kitosan terbatas jadi banyak kitosan yang tidak berinteraksi dengan campuran HA-AK. Perbandingan kitosan pada komposit HA maupun pada campuran HA-AK kitosan yang semakin besar menyebabkan pita transmitansi semakin besar.

78

Interaksi HA dan campuran HA-AK terhadap kitosan menyebabkan perubahan ukuran kristal HA dan AK. Semakin tinggi perbandingan kitosan maka ukuran kristal baik HA maupun AK semakin kecil. Berkurangnya ukuran kristal dipengaruhi oleh prelakuan sonikasi. Namun, waktu sonikasi dilakukan dengan waktu yang sama jadi penambahan kitosan juga berpengaruh terhadap ukuran. Perbedaan pengaruh HA dan campuran HA-AK menyebabkan hasil komposit dengan menggunakan HA dan campuran HA-AK karakteristik yang diperoleh kompleks. Pengamatan pengaruh perbandingan HA dan campuran HAAK pada kitosan diamati pada penambahan 20 dan 30% kitosan. Pengaruh campuran HA-AK pada komposit dapat menurunkan intensitas dan pelebaran puncak yang menunjukkan adanya campuran apatit. Penurunan ukuran kristal karena semakin banyak AK yang ditambahkan berarti semakin banyak ukuran kristal kecil yang ada dalam komposit. Berdasarkan hasil perhitungan ukuran kristal penambahan AK yang terlalu banyak ukuran kristal yang dihasilkan terlalu kecil. Mengacu pada ukuran kristal tulang yang memiliki interval 19-23 nm. Penambahan AK yang sesuai untuk aplikasi implantasi tulang sebesar 16% pada komposit dengan 20% kitosan atau AK 24% pada komposit dengan 30% kitosan. Namun dengan penggunaan kitosan 30% mengindikasikan adanya kitosan yang tidak berinteraksi dengan kristal apatit maka yang lebih memungkinkan digunakan adalah komposit dengan komposisi HA (64%), campuran HA-AK (16%) dan kitosan (20%). Pengamatan morfologi komposit menunjukkan bahwa kristal HA dan AK berada di permukaan kitosan. Bentuk komposit berupa padatan bukan material berpori karena kitosan yang digunakan tidak dalam bentuk polimer berpori. Kelebihan dari komposit padat memiliki sifat mekanik yang lebih tinggi dibandingkan dengan komposit berpori. Penelitian yang menghasilkan komposit HA-kitosan berpori diawali dengan perlakuan pembentukan pori pada kitosan. HA pada komposit yang demikian tumbuh diatas pori polimer38. Kelebihan material berpori dapat memberikan ruang untuk sel berinfiltrasi lebih cepat.

79

Komposit yang dihasilkan pada penelitian ini dalam bentuk padatan diharapkan dapat memberikan kekuatan mekanik yang lebih tinggi. Media infiltrasi sel diharapkan dapat terjadi seiring dengan terserapnya apatit karbonat sehingga tulang dapat melakukan mineralisasi tulang baru. Penggunaan komposit yang dihasilkan berpeluang dikembangkan sebagai biomaterial implantasi pada bagian tulang yang dapat menerima beban berat. Berdasarkan hasil analisis pada penelitian ini, komposit yang diperoleh dengan menggunakan cangkang telur ayam sebagai donor kalsium dan kitosan dari kulit udang sangat berpotensi untuk terus dikembangkan sebagai material implant tulang.

80

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan Sintesis komposit substitusi tulang dengan menggunakan cangkang telur ayam dan kitosan sangat berpotensi untuk dikembangkan. Rendemen kalsium hasil ekstraksi cangakang telur sebesar (66 ± 4)%. Hidroksiapatit yang diperoleh dari sintesis menggunakan cangkang telur sangat stabil terhadap perlakuan temperatur sampai 1300oC. Campuran apatit yang dihasilkan terdiri dari hidroksiapatit dan apatit karbonat. Sintesis komposit kalsium fosfat-kitosan dilakukan dengan metode sonikasi yang dapat memberikan keseragaman morfologi komposit. Komponen yang digunakan pada pembuatan komposit terdiri dari hidroksiapatit, campuran hidroksiapatit-apatit karbonat dan kitosan. Pengaruh kitosan pada komposit tidak mengubah fase hidroksiapatit maupun campuran hidroksiapatit-apatit karbonat dalam komposit namun dapat mengurangi ukuran kristal. Terhadap sifat mekanik kitosan memberikan sifat ulet. Pada komposit dengan kitosan 30% terdapat massa kitosan yang tidak berinteraksi dengan kalsium fosfat berbeda dengan penggunaan kitosan 20% yang menghasilkan komposit homogen sehingga komposit dengan kitosan 20% cukup baik untuk dikembangkan sebagai biomaterial substitusi tulang. Pengaruh penambahan jumlah campuran hidroksipatit dan apatit karbonat pada komposit menurunkan derajat kristalin. Morfologi komposit yang dihasilkan dalam bentuk padat dapat memberikan kekuatan mekanik yang lebih tinggi. Media infiltrasi sel diharapkan dapat terjadi seiring dengan terserapnya apatit karbonat sehingga tulang dapat melakukan mineralisasi menumbuhkan tulang baru. Berdasarkan analisis struktur, kandungan gugus fungsi dan morfologi komposit diperoleh bahwa komposisi komponen komposit yang optimum terdiri dari hidroksiapatit (64%), campuran hidroksiapatit-apatit karbonat (16%) dan kitosan

(20%).

Penggunaan

komposit

yang

dihasilkan

ini

berpeluang

dikembangkan untuk digunakan sebagai implantasi pada bagian tulang yang dapat menerima beban berat.

81

Saran Komposit kalsium fosfat-kitosan sangat berpotensi untuk dikembangkan. Pengembangan yang perlu dilakukan yaitu dengan modifikasi komposit dalam bentuk padat dan berpori. Modifikasi dalam bentuk pori dapat dilakukan dengan memberikan porosifier pada pembentukan komposit. Untuk menguji keberhasilan komposit kalsium-fosfat perlu dilakukan uji secara in vitro dan in vivo sehingga dapat diketahui kemampuan adaptasi komposit yang dihasilkan.

82

DAFTAR PUSTAKA 1

Laurencin, CT, Ambrosio AMA, Borden MD, Cooper JA. Tissue engineering: Orthopedic applications. Ann Rev Biomed Eng;1:19-46.1999.

2

Harapan S. Sampai dengan Tahun 2010 Dekade Penyakit Tulang, [terhubung berkala]; 2006. http://www.sinarharapan.co.id [16 Mei 2006].

3

Bhat SV. Biomaterials. Pangboune England: Alpha Science International Ltd; 2002.

4

Hin TS. Engineering Materials for Biomedical Application. Biomaterial Engineering and Processing. Vol 1.

5

Cao X, WG Harris, MS Josan, VD Nair. Inhibition of calcium phosphate precipitation under environmentally-relevant conditions. Science of the Total Environment. 2007; 383: 205–215

6

Leeson CR, Leeson TS. Human Structure. Toronto-Philadelphia: B.C. Decker Inc.; 1989.

7

Spence, Alexander P, Mason, Elliot B. Human Anatomy and Physiology Third Edition. California : The Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.; 1987.

8

Kalfas IH, MD, FACS. Principles of Bone Healing. Departement of Neurosurgery, Section of Spinal Surgery, Cleveland Clinic Foundation: Cleveland- Ohio; 2001.

9

Aoiki H. Science and Medical Applications of Hydroxyapatite. Institute for Medical and Dental Engineering. Tokyo Medical and Dental University; 1991.

10 Tomazic B, Tomson M, Nancollas GH. The Growth oc Calcium Phosphates on Naturl Enamel. Calcif Tiss Ress 1976;19:263-273 11 Meyer JL, Eanes ED. A Thermodynamic Analysis of the Amorphous to Crystalline

Calcium

Phosphate

Transformation.

Calcif

Tiss

Ress

1978;25:59-68. 12 Muller L, Muller FA. Preparation of SBF with different HCO3 Content and Its Influence on the Composition of Biomimetic Apatites. Acta Bioamterialia 2006; 2(2):181-189.

83

13 Baig AA, Fox JJ, Wang Z, Higuchi WI, Miller SC, Barry AM, Otsuka. Metastable Equilibrium Solubility Behavior of Bone Mineral, Calc. Tiss. Int. 1998;64: 329-339. 14 Solechan A. Pengukuran Derajat Kristalinitas Tulang Tikus Pada Berbagai Umur Dengan XRD [Skipsi]. Depok: Universitas Indonesia. 2001 15 Sari YW, Soejoko DS, Dahlan K. Kajian Komposisi dan Struktur Apatit Biologis. Jurnal Biofisika 2005;1:99-107. 16 Sari YW, Soejoko DS, Dahlan K. 2006. Nanostructure in Bone Apatite, Proceeding Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering, Malaysia. 2006 17 Nurizati, YW Sari, A Maddu, DS Soejoko. Identification Of Human Bone Mineral Composition With Variation Of Age By Fourier Transform Infrared (FTIR). J Biofisika 2006; 2 (2) 18 Termine SD, Posner AS. Infrared Analysis of Rat Bone: Age Dependency of Amorphous and Crystalline Mineral Fractions. J Science 1966;153:15231525. 19 Shi D. Biomaterials and Tissue Engineering. New York: Springer; 2003. 20 Hence LL, Jones JR. Biomaterial, Artificial Organs and Tissue Engineering. New York: Woodhead Publishing Limited; 2005. 21 LeGeros RZ, Trautz OR, LeGeros JP, Klein E, Apatite Crystallites: Effects of carbonate on morphology. Science 155, 1967, 1409-1411 22 Deepak K. Pattanayak, Divya P, Upadhyay S, Prasad RC, Rao BT, Rama Mohan TR.Synthesis and Evaluation of Hydroxyapatite Ceramics. Trends Biomater. Artif. Organs 2005; 18 (2): 87-92. 23 Earl JS, Wood DJ, Milne SJ. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite. Journal of Physics: Conference Series 2006; 26: 268–271 24 Ben-Nissan. Natural bioceramics: from coral to bone and beyond. Current Opinion in Solid State and Materials Science 2003; 7: 283-288. 25 Vecchio KA, Zhang X, Massie JB, Wang M, Kim CW. Conversion of bulk seashells to biocompatible hydroxyapatite for bone implants. Acta Biomaterialia 2007; 3: 910-918.

84

26 Prabakaran, K., Balamurugan, A., & Rajeswari, S. Development of Calcium Phosphate Based Apatite from Hen’s Eggshell. Bull. Mater. Sci 2005.; 28 (2): 115-119. 27 Nurlaela A, Dewi SU, Dahlan K, Soejoko DS. The Use of Eggshells as Calcium Sources for Synthesis of Bone Mineral. proceeding at The 1st International Seminar on Science and Technology 2009, January 24th-25th, 2009. 28 Saraswathy G, S Pal, C Rose, T P Sastry. A novel bio-inorganic bone implant containing deglued bone, chitosanand gelatin. Bull. Mater. Sci. 2001; 24 (4): 415–420. 29 Chen F, Z-C Wang, C-J Lin. Preparation and characterization of nano-sized hydroxyapatite particles and hydroxyapatite/chitosan nano-composite for use in biomedical materials. Materials Letters. 2002; 57: 858-861. 30 Waluyo PP, Sari YW, Dahlan K, Soejoko DS. Pembuatan komposit polimer-kalsium fosfat karbonat : karakterisasi x-ray diffraction (XRD) dan scanning electron microscopy (SEM). J Biofisika 2006; 2 (2) 31 Wang CX, Zhou X, Wang M. Influence of sintering temperatures on hardness and Young’s modulus of tricalcium phosphate bioceramic by nanoindentation technique. Materials Characterization 2004; 52:301– 307 32 Kong, L., Gao, Y., Lu, G., Gong, Y., Zhao, N., & Zhang, X. 2006. A study on the bioactivity of chitosan/nano-hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering. Europ Polymer J.;42:3171-3179. 33 Mohd Nasir NF, N Mohd Zain, MGRaha, NA Kadri. Characterization of Chitosan-poly (Ethylene Oxide) Blends as Haemodialysis Membrane. American Journal of Applied Sciences; 2005: 2 (12): 1578-1583. 34 Yeon Lee J, Yang-Jo Seol, Kyoung-Hwa Kim, Yong-Moo Lee, Yoon-Jeong Park, In-Chul Rhyu,Chong-Pyoung Chung, Seung-Jin Lee. Transforming Growth Factor (TGF)-_1 Releasing Tricalcium Phosphate/Chitosan Microgranules as Bone Substitutes. Pharmaceutical Research. 2004; 21 (10): 1790-1796. 35 Manjubala I, S Scheler, J Bossert, K D Jandt. Mineralisation of chitosan scaffolds with nano-apatite formation by double diffusion technique. Acta

85

Biomaterialia. 2006; 2: 75-84 36 Liu H. Novel injectable calcium phosphate/chitosan composites for bone substitute materials. Acta Biomaterialia. 2006; 2: 557-565. 37 Jin HH, Lee CH, Lee WK, Lee JK, Park HC, Yoon SY. In-situ formation of the hydroxyapatite/chitosan-alginate composite scaffolds. Materials Letters 2008; 62: 1630–1633. 38 Yamaguchi I, Iizuka S, Osaka A, Monma H, Tanaka J. The effect of citric acid addition on chitosan/ hydroxyapatite composite. Colloids abd Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2003; 214: 111-118. 39 Pishko N, Boskey, Mendisohn R. Novel infrared spectroscopic method for determination of cryslalinity of hydroxyapatite minerals. Biophys J 1991; 60: 786-793. 40 Sari YW, Amrina QH, Maddu A, Dewi SU, Dahlan K, Soejoko DS. Thermal Effect on Apatite Crystal Synthesized from Eggshell’s Calcium. proceeding at 4th Annual meeting of ISACB Shangri-la, Ortigas Centre, Manila Philippines. September 10-13, 2008 41 Culliti BD. Element of X-Ray Diffraction, Third Edition. New Jersey : Prentice Hall 2001. 42 Kim SB. The characteristics of a hydroxyapatite-chitosan-PMMA bone cement. Biomaterials. 2004; 25: 5715-5723. 43 Wilson OC, Hull JR. Surface modification of nanophase hydroxyapatite with chitosan. Mater Sci and Eng 2008; 28: 434-437.

70

Lampiran 1 Diagram alir penelitian Tahap pertama: Sintesis kalsium fosfat Mulai

Kalsinasi cangkang telur

Pengujian dengan difraksi sinar-X dan spektroskopi serapan atom Analisis

Senyawa CaO? Tidak terbentuk

Terbentuk

Presipitasi (NH2)HPO4 dan CaO

Serbuk kalsium fosfat

Síntesis Hidroksiapatit

Síntesis Trikalsium fosfat

Karakterisasi difraksi sinar-X dan uji kelarutan dalam SBF

Serbuk kristal kalsium fosfat stabil dan mudah larut

Tahap kedua

Síntesis Apatit karbonat

71

Lanjutan Tahap kedua: Sintesis dan Pengujian Komposit Kalisum Fosfat-Kitosan Serbuk kalsium fosfat

Serbuk kitosan

Dispersi serbuk dalam aquabides

Pelarutan kitosan dalam asam asetat

Campuran kalsium fosafat + larutan kitosan

Sonikasi

Homogen? Tidak Ya

Pengeringan

Pengujian dengan difraksi sinar-X, FTIR dan SEM

Analisis

Laporan

Selesai

72

Lampiran 2 Perhitungan massa komponen pada sintesis kalsium fosfat Perhitungan massa senyawa kalsium dan (NH2)HPO4 berdasarkan rumus di bawah ini: m = MxBMxV

Dimana:

m adalah massa zat terlarut (gram) M adalah konsentrasi larutan (Molar=mol/Liter) BM adalah bobot molekul (gram/mol) V adalah volume larutan (Liter)

Kalsium (Ca) yang terkandung dalam hasil kalsinasi cangkang telur sebesar 70,86% (b/b) maka perhitungan massa hasil kalsinasi cangkang terlur yang digunakan dalam sintesis adalah

mc = mCa x

100 70,86

mc adalah massa hasil kalsinasi cangkang telur (gram)

Dimana:

mCa adalah massa kalsium yang diperoleh dari perhitungan menggunakan rumus sebelumnya dengan BM yang digunakan adalah BM Ca (40,08 gram/mol) Sintesis Hidroksiapatit (HA) Kode Sampel H1 H2 H3 H4 H5

Konsentrasi (M) Massa (gram) Massa hasil Senyawa Ca (NH2)HPO4 Senyawa Ca (NH2)HPO4 sintering (gram) 0,10 0,06 0,57 0,79 0,69 0,20 0,12 1,13 1,58 1,75 0,30 0,18 1,70 2,38 2,67 0,40 0,24 2,26 3,17 3,54 0,50 0,30 2,83 3,96 4,16

Sintesis Trikalsium fosfat (TKF) Sintesis TKF dilakukan dengan konsentrasi senyawa Ca 0,30 M dan (NH2)HPO4 0,20 M Kode Sampel

Temperatur sintering (oC)

Waktu sintering (jam)

T1 T2 T3 T4 T5 T6

1000 1000 1000 1100 1300 1300

5 10 15 3 2 5

Massa (gram) Massa hasil Senyawa Ca (NH2)HPO4 sintering (gram) 1,70 2,64 2,15 1,70 2,64 2,75 1,70 2,64 2,85 1,70 2,64 2,90 1,70 2,64 2,55 1,70 2,64 2,46

73

Lampiran 3 Massa komponen dan hasil pembuatan komposit Massa komponen (gram) Campuran Kitosan HA HA dan AK 1 0,40 1,60 0,00

Kode i sampel

Massa komposit yang dihasilkan (gram)

C1A1

2,01

C1A2

C1A3

C1A4

C2A1

C2A2

C2A3

C2A4

2 0,40

1,60

0,00

1,98

3 0,40

1,60

0,00

1,96

1 0,40

1,28

0,32

1,99

2 0,40

1,28

0,32

2,03

3 0,40

1,28

0,32

1,92

1 0,40

1,12

0,48

1,92

2 0,40

1,12

0,48

1,94

3 0,40

1,12

0,48

1,98

1 0,40

0,00

1,60

2,17

2 0,40

0,00

1,60

1,91

3 0,40

0,00

1,60

1,88

1 0,60

1,40

0,00

2,10

2 0,60

1,40

0,00

1,92

3 0,60

1,40

0,00

1,88

1 0,60

1,12

0,28

2,01

2 0,60

1,12

0,28

2,01

3 0,60

1,12

0,28

2,09

1 0,60

0,98

0,42

1,98

2 0,60

0,98

0,42

2,11

3 0,60

0,98

0,42

1,82

1 0,60

0,00

1,40

1,97

2 0,60

0,00

1,40

1,95

3 0,60

0,00

1,40

1,98

Keterangan: i = Ulangan

Rata-rata Massa komposit (gram) 1,98

Standard deviasi (gram) 0,03

1,98

0,05

1,95

0,03

1,99

0,16

1,97

0,12

2,04

0,04

1,97

0,15

1,96

0,01

74

Lampiran 4

Pola difraksi sinar-X untuk sampel Hidroksiapatit (HA) hasil sintering pada temperatur 900oC selama 5 jam

Hidroksiapatit (H1): Perbandingan senyawa Ca 0,10 M dan (NH2)HPO4 0,06 M 500


400

300

200

100

0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Hidroksiapatit (H2): Perbandingan senyawa Ca 0,20 M dan (NH2)HPO4 0,12 M 1800 1600


1400 1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

75

Lanjutan Hidroksiapatit (H3): Perbandingan senyawa Ca 0,30 M dan (NH2)HPO4 0,18 M 1400


1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Hidroksiapatit (H4): Perbandingan senyawa Ca 0,40 M dan (NH2)HPO4 0,24 M 1800 1600 Intensitas (counts/s)

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

76

Lanjutan Hidroksiapatit (H5): Perbandingan senyawa Ca 0,50 M dan (NH2)HPO4 0,30 M 1800 1600


1400 1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Hidroksiapatit (H3): Perbandingan senyawa Ca 0,30 M dan (NH2)HPO4 0,18 M ulangan ke-2 1600 1400


1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

77

Lanjutan Hidroksiapatit (H3): Perbandingan senyawa Ca 0,30 M dan (NH2)HPO4 0,18 M ulangan ke-2 1400


1200 1000 800 600 400 200 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

78

Lampiran 5 Perhitungan parameter kisi untuk sampel Hidroksiapatit (HA)

Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan persamaan sebagai berikut:

∑ α sin θ = C ∑ α + B∑ αγ + A∑ αδ ,⎫⎪ ⎪ ∑ γ sin θ = C ∑ αγ + B∑ γ + A∑ γδ , ⎬ , ⎪ ∑ δ sin θ = C ∑ αδ + B∑ γδ + A∑ δ , ⎪⎭ 2

2

2

2

2

Dimana:

2

C=

λ2

3a 2 α = (h 2 + hk + k 2 ) B=

λ2 4c 2

γ = l2 D 10 δ = 10 sin 2 2θ A=

Penyelesaian persamaan diatas diperoleh melalui matriks dibawah ini:

⎡∑ α 2 ⎢ ⎢∑ αγ ⎢ ⎣⎢∑ αδ

∑ αγ ∑ αδ ⎤⎥ ⎡⎢ ∑ α sin ⎤⎥ ⎡ A⎤ ∑ γ ∑ γδ ⎥ ⎢∑ γ sin θ ⎥ = ⎢⎢ B ⎥⎥ ⎥ ⎢ ⎥ ∑ δγ ∑ δ ⎦⎥ ⎣⎢∑ δ sin θ ⎦⎥ ⎢⎣C ⎥⎦ 2

2

2

2

2

93

Lampiran 6 Perhitungan ukuran kristal untuk sampel Hidroksiapatit (HA) Perhitungan ukuran kristal dilakukan melalui persamaan Debye Scherrer

D= Dimana:

0,9λ β cos θ

D adalah ukuran kristal (nm) 0,9 adalah konstanta untuk kristal λ adalah panjang gelombang sinar-X pada saat difraksi (nm) β adalah Full Weight Half Modulation (FWHM) (rad) θ adalah sudut difraksi (rad)

Pada penelitian ini menggunakan Cu sebagai sumber sinar-X dengan panjang gelombang ((λkαCu) adalah 0,154002 nm. Perhitungan dilakukan pada bidang (0 0 2) dan (3 0 0) Kode sampel H1 H2 H3

i 1 1 1 2 3

H4 H5

1 1

Bidang (h k l)

2θ (o)

β (o)

2θ (rad)

θ (rad)

cos θ

β (rad)

D (nm)

002

25,6495

0,2880

0,4477

0,2238

0,9751

0,0050

28,29

300

32,6690

0,2400

0,5702

0,2851

0,9596

0,0042

34,49

002

25,8615

0,2448

0,4514

0,2257

0,9746

0,0043

33,30

300

32,8987

0,2448

0,5742

0,2871

0,9591

0,0043

33,84

002

25,8221

0,2448

0,4507

0,2253

0,9747

0,0043

33,29

300

32,8665

0,2448

0,5736

0,2868

0,9591

0,0043

33,83

002

25,8874

0,2448

0,4518

0,2259

0,9746

0,0043

33,30

300

32,9084

0,2448

0,5744

0,2872

0,9590

0,0043

33,84

002

25,8225

0,2448

0,4507

0,2253

0,9747

0,0043

33,29

300

32,8723

0,2448

0,5737

0,2869

0,9591

0,0043

33,83

002

25,8519

0,2448

0,4512

0,2256

0,9747

0,0043

33,30

300

32,8905

0,2448

0,5740

0,2870

0,9591

0,0043

33,84

002

25,8828

0,2448

0,4517

0,2259

0,9746

0,0043

33,30

300

32,9202

0,2448

0,5746

0,2873

0,9590

0,0043

33,84

Keterangan : i : Ulangan

94

Lampiran 7 Pola difraksi sinar-X untuk sampel Trikalsium fosfat (TKF) Trikalsium fosfat (T1): Perlakuan sintering pada temperatur 1000oC selama 5 jam 600


500 400 300 200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Trikalsium fosfat (T2): Perlakuan sintering pada temperatur 1000oC selama 10 jam 500 450

Intensitas (counst/s)

400 350 300 250 200 150 100 50 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

95

Lanjutan Trikalsium fosfat (T3): Perlakuan sintering pada temperatur 1000oC selama 15 jam 600


500 400 300 200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Trikalsium fosfat (T4): Perlakuan sintering pada temperatur 1100oC selama 3 jam 300


250 200 150 100 50 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

96

Lanjutan Trikalsium fosfat (T5): Perlakuan sintering pada temperatur 1300oC selama 2 jam 900 800


700 600 500 400 300 200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Trikalsium fosfat (T5): Perlakuan sintering pada temperatur 1300oC selama 5 jam 900 800


700 600 500 400 300 200 100 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

97

Lampiran 8 Pola difraksi sinar-X untuk sampel campuran hidroksiapatit (HA)apatit karbonat (AK)

350


300 250 200 150 100 50 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

Lampiran 9 Perhitungan parameter kisi dan ukuran kistal sampel campuran hidroksiapatit (HA)-apatit karbonat (AK) Parameter kisi dihitung melalui metode Cohen seperti pada Lampiran 5 2Ѳ

k 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 2 1 1 2 1 0 0 2 1 2 1 0 1

l

α 0 1 0 1 2 2 0 1 0 2 0 1 3 3 2 2 3 1 0 2 4 2 3 0 4 4 1

1 1 4 3 0 1 7 7 9 4 13 13 3 4 12 13 7 19 21 16 0 19 13 28 7 9 31

2Ѳ (rad)

γ 0 1 0 1 4 4 0 1 0 4 0 1 9 9 4 4 9 1 0 4 16 4 9 0 16 16 1

0,191 0,293 0,383 0,401 0,452 0,316 0,504 0,556 0,575 0,595 0,695 0,736 0,768 0,791 0,814 0,841 0,865 0,882 0,894 0,909 0,930 0,977 0,996 1,046 1,077 1,114 1,133 Σ

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,096 0,147 0,191 0,201 0,226 0,158 0,252 0,278 0,287 0,298 0,347 0,368 0,384 0,395 0,407 0,420 0,432 0,441 0,447 0,455 0,465 0,488 0,498 0,523 0,538 0,557 0,567

0,361 0,835 1,394 1,527 1,911 0,967 2,333 2,789 2,954 3,143 4,101 4,509 4,826 5,056 5,283 5,550 5,793 5,964 6,077 6,227 6,428 6,867 7,046 7,491 7,749 8,053 8,203

0,009 0,021 0,036 0,040 0,050 0,025 0,062 0,075 0,080 0,086 0,116 0,129 0,140 0,148 0,157 0,166 0,176 0,182 0,187 0,193 0,201 0,220 0,228 0,250 0,263 0,279 0,288

αsin2Ѳ 0,009 0,021 0,145 0,119 0,000 0,025 0,435 0,528 0,723 0,344 1,508 1,683 0,421 0,594 1,879 2,164 1,230 3,465 3,924 3,086 0,000 4,182 2,967 6,987 1,840 2,515 8,930 49,722

γsin2Ѳ 0,000 0,021 0,000 0,040 0,201 0,099 0,000 0,075 0,000 0,344 0,000 0,129 1,263 1,336 0,626 0,666 1,581 0,182 0,000 0,771 3,219 0,880 2,054 0,000 4,205 4,470 0,288 22,453

δsin2Ѳ 0,003 0,018 0,050 0,061 0,096 0,024 0,145 0,210 0,237 0,270 0,476 0,584 0,677 0,750 0,827 0,924 1,018 1,088 1,135 1,201 1,293 1,511 1,608 1,869 2,037 2,250 2,363 22,727

α2 1 1 16 9 0 1 49 49 81 16 169 169 9 16 144 169 49 361 441 256 0 361 169 784 49 81 961 4411

γ2 0 1 0 1 16 16 0 1 0 16 0 1 81 81 16 16 81 1 0 16 256 16 81 0 256 256 1 1210

δ2 0,131 0,698 1,942 2,331 3,651 0,936 5,441 7,780 8,724 9,879 16,817 20,328 23,285 25,562 27,906 30,807 33,553 35,573 36,931 38,770 41,325 47,150 49,652 56,114 60,055 64,859 67,293 717,491

αγ 0 1 0 3 0 4 0 7 0 16 0 13 27 36 48 52 63 19 0 64 0 76 117 0 112 144 31 833

δγ 0,000 0,835 0,000 1,527 7,643 3,869 0,000 2,789 0,000 12,573 0,000 4,509 43,430 45,503 21,130 22,202 52,133 5,964 0,000 24,906 102,855 27,466 63,418 0,000 123,992 128,856 8,203 703,802

αδ 0,361 0,835 5,574 4,580 0,000 0,967 16,329 19,525 26,582 12,573 53,311 58,612 14,477 20,223 63,391 72,155 40,548 113,322 127,619 99,625 0,000 130,465 91,604 209,746 54,246 72,481 254,300 1563,452

98

10,96 16,80 21,92 23,00 25,92 18,12 28,88 31,88 32,92 34,10 39,82 42,18 44,00 45,32 46,62 48,16 49,56 50,56 51,22 52,10 53,30 55,96 57,08 59,94 61,68 63,82 64,92

h 1 1 2 1 0 1 2 2 3 2 3 3 1 2 2 3 2 3 4 4 0 3 3 4 2 3 5

99

Lanjutan Diperoleh nilai: A = 0,006961 B= 0,009708 C= 0,006972 Maka parameter kisi kristal a = b = 10,65 Å c = 7,82 Å Ukuran kristal dihitung dengan menggunakan rumus Debye Scherrer seperti pada Lampiran 6 Kode sampel Campuran HA-AK

Bidang 2θ (o) (h k l) 002 25,889 300 32,816

β (o) 0,543 0,548

2θ (rad) 0,452 0,573

θ (rad)

cos θ

β (rad)

D (nm)

0,226 0,286

0,975 0,959

0,009 0,010

15,01 15,11

100

Lampiran 10 Massa hasil uji kelarutan dalam Simulated Body Fluid (SBF) Pengamatan 24 jam Ulangan ke 1 No

Sampel

1

Campuran HA dan AK HA TCP 1000 5 TCP 1000 10 TCP 1000 15 TCP 1100 3 TCP 1300 2 TCP 1300 5

2 3 4 5 6 7 8

Massa sebelum (gram) 0,500

Massa sesudah (gram) 0,489

Pengurangan massa (gram) 0,012

% Pengurangan massa 2,38

0,500 0,500 0,500 0,500 0,500 0,501 0,500

0,499 0,498 0,498 0,497 0,498 0,498 0,499

0,002 0,002 0,002 0,003 0,002 0,003 0,002

0,32 0,46 0,36 0,52 0,46 0,54 0,34





0,500 0,500 0,499 0,500 0,500 0,500 0,500

0,499 0,498 0,498 0,497 0,498 0,498 0,498

0,002 0,002 0,002 0,003 0,002 0,003 0,002

0,34 0,38 0,38 0,58 0,48 0,52 0,42

Ulangan ke 2 No

Sampel

1


2 3 4 5 6 7 8

Ulangan ke 3 No

Sampel

1


2 3 4 5 6 7 8



0,500 0,500 0,500 0,500 0,500 0,500 0,501

0,499 0,498 0,498 0,496 0,498 0,498 0,498

Pengurangan % massa Pengurangan (gram) massa 0,012 2,40 0,002 0,003 0,002 0,004 0,002 0,003 0,003

0,36 0,50 0,46 0,70 0,48 0,52 0,60

101

Lanjutan Pengamatan 24 jam Ulangan ke 1 No

Sampel

1


2 3 4 5 6 7 8





0,499 0,501 0,500 0,500 0,501 0,502 0,501

0,496 0,497 0,497 0,491 0,497 0,496 0,496

0,004 0,004 0,004 0,009 0,005 0,005 0,005

0,70 0,84 0,76 1,76 0,98 1,04 1,06





0,501 0,499 0,493 0,499 0,501 0,301 0,415

0,498 0,496 0,489 0,492 0,495 0,297 0,411

0,003 0,004 0,004 0,007 0,006 0,004 0,003

0,68 0,78 0,83 1,42 1,22 1,20 0,82





0,501 0,493 0,355 0,499 0,501 0,301 0,346

0,498 0,488 0,350 0,493 0,496 0,298 0,341

0,003 0,005 0,005 0,007 0,005 0,003 0,004

0,68 1,05 1,41 1,30 0,98 0,86 1,30

Ulangan ke 2 No

Sampel

1


2 3 4 5 6 7 8

Ulangan ke 3 No

Sampel

1


2 3 4 5 6 7 8

102

Lampiran 11 Pola difraksi sinar-X untuk komposit kalsium fosfat-kitosan Komposit C1A1: Perbandingan HA 80%, campuran HA dan AK 0%, kitosan 20% (ulangan 1) 800 700


600 500 400 300 200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Komposit C1A1: Perbandingan HA 80%, campuran HA dan AK 0%, kitosan 20% (ulangan 2) 300


250 200 150 100 50 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

103

Lanjutan Komposit C1A2: Perbandingan HA 64%, campuran HA dan AK 16%, kitosan 20% (ulangan 1) 300


250 200 150 100 50 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



200

150

100

50

0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

104



200

150

100

50

0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



200

150

100

50

0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

105

Lanjutan Komposit C1A4: Perbandingan HA 0%, campuran HA dan AK 80%, kitosan 20% (ulangan 1) 160 140


120 100 80 60 40 20 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha

Komposit C1A4: Perbandingan HA 0%, campuran HA dan AK 80%, kitosan 20% (ulangan 2) 160 140


120 100 80 60 40 20 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

106

Lanjutan



200

150

100

50

0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



200

150

100

50

0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

107



200

150

100

50

0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



200

150

100

50

0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

108



200

150

100

50

0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



200

150

100

50

0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

109



120 100 80 60 40 20 0 10

20

30

40

50

60

70

2 tetha



120 100 80 60 40 20 0 10

20

30

40 2 tetha

50

60

70

Lampiran 12 Perhitungan parameter kisi sampel komposit kalsium fosfat-kitosan Parameter kisi dihitung melalui metode Cohen seperti pada Lampiran 5 Komposit C1A1: Perbandingan HA 80%, campuran HA-AK 0%, kitosan 20% 2Ѳ

k 1 2 0 1 2 2 1 3 2 3 2 3 3 1 3 2 3 4 4 0 3 3

l 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 1 0 0 2 1

α 0 0 2 2 0 1 2 0 2 1 2 0 1 3 2 3 1 0 2 4 2 3

1 4 0 1 7 7 3 9 4 9 7 13 13 3 13 7 19 21 16 0 19 13

2Ѳ (rad)

γ 0 0 4 4 0 1 4 0 4 1 4 0 1 9 4 9 1 0 4 16 4 9

0,190 0,383 0,453 0,493 0,506 0,556 0,564 0,576 0,596 0,621 0,685 0,696 0,735 0,767 0,841 0,865 0,883 0,896 0,910 0,930 0,977 0,998

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,095 0,191 0,227 0,246 0,253 0,278 0,282 0,288 0,298 0,311 0,343 0,348 0,368 0,384 0,421 0,432 0,441 0,448 0,455 0,465 0,489 0,499

0,356 1,394 1,919 2,236 2,353 2,783 2,855 2,963 3,150 3,389 4,005 4,111 4,502 4,819 5,557 5,793 5,968 6,101 6,237 6,425 6,873 7,062

0,009 0,036 0,051 0,059 0,063 0,075 0,077 0,081 0,086 0,093 0,113 0,116 0,129 0,140 0,167 0,176 0,182 0,188 0,193 0,201 0,220 0,229

αsin2Ѳ 0,009 0,145 0,000 0,059 0,439 0,527 0,232 0,725 0,345 0,841 0,790 1,512 1,680 0,420 2,168 1,230 3,467 3,944 3,092 0,000 4,188 2,977

γsin2Ѳ 0,000 0,000 0,202 0,238 0,000 0,075 0,309 0,000 0,345 0,093 0,451 0,000 0,129 1,261 0,667 1,581 0,182 0,000 0,773 3,217 0,882 2,061

δsin2Ѳ 0,003 0,050 0,097 0,133 0,148 0,209 0,221 0,239 0,271 0,317 0,452 0,478 0,582 0,675 0,927 1,018 1,089 1,146 1,205 1,292 1,515 1,617

α2

γ2 1 16 0 1 49 49 9 81 16 81 49 169 169 9 169 49 361 441 256 0 361 169

0 0 16 16 0 1 16 0 16 1 16 0 1 81 16 81 1 0 16 256 16 81

δ2

αγ 0,127 1,942 3,682 4,999 5,538 7,746 8,153 8,780 9,920 11,483 16,039 16,901 20,265 23,218 30,884 33,553 35,614 37,221 38,896 41,282 47,239 49,877

0,000 0,000 0,000 4,000 0,000 7,000 12,000 0,000 16,000 9,000 28,000 0,000 13,000 27,000 52,000 63,000 19,000 0,000 64,000 0,000 76,000 117,000

δγ 0,000 0,000 7,676 8,944 0,000 2,783 11,421 0,000 12,599 3,389 16,019 0,000 4,502 43,367 22,229 52,133 5,968 0,000 24,947 102,802 27,492 63,561

αδ 0,356 5,574 0,000 2,236 16,474 19,482 8,566 26,668 12,599 30,498 28,034 53,445 58,522 14,456 72,245 40,548 113,387 128,120 99,787 0,000 130,588 91,810

110

10,88 21,92 25,98 28,22 29,02 31,84 32,30 32,98 34,14 35,60 39,26 39,88 42,14 43,96 48,20 49,56 50,58 51,36 52,16 53,28 56,00 57,18

h

Lanjutan 2Ѳ 60,08 61,74 63,08 65,18

h

k 4 2 5 5

l 2 1 0 1

0 4 2 1

α 28 7 25 31

2Ѳ (rad)

γ 0 16 4 1

1,049 1,078 1,101 1,138 Σ

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,524 0,539 0,550 0,569

7,512 7,758 7,950 8,238

0,251 0,263 0,274 0,290

αsin2Ѳ 7,017 1,843 6,841 8,994 53,484

γsin2Ѳ 0,000 4,212 1,095 0,290 18,064

δsin2Ѳ 1,883 2,042 2,175 2,390 22,174

α2 784 49 625 961 4924

γ2 0 256 16 1 904

δ2 56,431 60,190 63,206 67,864 701,052

αγ 0,000 112,000 100,000 31,000 750,000

δγ 0,000 124,132 31,801 8,238 574,001

αδ 210,338 54,308 198,755 255,376 1672,171

Diperoleh nilai: A= 0,000302 B= 0,012435 C= 0,008865 Maka parameter kisi kristal a = b = 9,447 Å c = 6,907 Å

111

Lanjutan Komposit C1A2: Perbandingan HA 64%, campuran HA-AK 16%, kitosan 20% 2Ѳ 21,92 25,98 28,16 29,00 31,80 33,00 34,12 35,64 39,32 39,90 42,06 44,08 45,26 46,80 50,54 51,36 52,18 53,32 56,00 57,28 60,04 63,10 64,18 65,14

h

k 1 0 1 2 2 3 2 3 2 3 3 1 4 2 3 4 4 0 3 3 4 5 3 5

l 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 2 2 1 0 0 2 1 2 0 0 1

α 1 2 2 0 1 0 2 1 2 0 1 3 0 2 1 0 2 4 2 3 0 2 4 1

3 0 1 7 7 9 4 9 7 13 13 3 16 12 19 21 16 0 19 13 28 25 9 31

2Ѳ (rad)

γ 1 4 4 0 1 0 4 1 4 0 1 9 0 4 1 0 4 16 4 9 0 4 16 1

0,383 0,453 0,491 0,506 0,555 0,576 0,596 0,622 0,686 0,696 0,734 0,769 0,790 0,817 0,882 0,896 0,911 0,931 0,977 1,000 1,048 1,101 1,120 1,137

sin2Ѳ

δ 0,191 0,227 0,246 0,253 0,278 0,288 0,298 0,311 0,343 0,348 0,367 0,385 0,395 0,408 0,441 0,448 0,455 0,465 0,489 0,500 0,524 0,551 0,560 0,568

1,394 1,919 2,227 2,350 2,777 2,966 3,146 3,395 4,015 4,115 4,488 4,839 5,045 5,314 5,961 6,101 6,240 6,432 6,873 7,078 7,506 7,953 8,103 8,233

0,036 0,051 0,059 0,063 0,075 0,081 0,086 0,094 0,113 0,116 0,129 0,141 0,148 0,158 0,182 0,188 0,193 0,201 0,220 0,230 0,250 0,274 0,282 0,290

αsin2Ѳ 0,108 0,000 0,059 0,439 0,525 0,726 0,344 0,843 0,792 1,513 1,674 0,422 2,369 1,893 3,462 3,944 3,095 0,000 4,188 2,987 7,008 6,845 2,540 8,984 54,760

γsin2Ѳ 0,036 0,202 0,237 0,000 0,075 0,000 0,344 0,094 0,453 0,000 0,129 1,267 0,000 0,631 0,182 0,000 0,774 3,221 0,882 2,068 0,000 1,095 4,516 0,290 16,495

δsin2Ѳ 0,050 0,097 0,132 0,147 0,208 0,239 0,271 0,318 0,454 0,479 0,578 0,681 0,747 0,838 1,086 1,146 1,207 1,295 1,515 1,626 1,879 2,177 2,287 2,386 21,845

α2 9 0 1 49 49 81 16 81 49 169 169 9 256 144 361 441 256 0 361 169 784 625 81 961 5121

γ2 1 16 16 0 1 0 16 1 16 0 1 81 0 16 1 0 16 256 16 81 0 16 256 1 808

δ2 1,942 3,682 4,961 5,524 7,711 8,799 9,900 11,528 16,121 16,930 20,140 23,420 25,456 28,238 35,532 37,221 38,938 41,368 47,239 50,101 56,341 63,251 65,659 67,776 687,778

αγ 3,000 0,000 4,000 0,000 7,000 0,000 16,000 9,000 28,000 0,000 13,000 27,000 0,000 48,000 19,000 0,000 64,000 0,000 76,000 117,000 0,000 100,000 144,000 31,000 706,000

δγ 1,394 7,676 8,909 0,000 2,777 0,000 12,586 3,395 16,061 0,000 4,488 43,555 0,000 21,256 5,961 0,000 24,960 102,909 27,492 63,704 0,000 31,812 129,648 8,233 516,814

αδ 4,181 0,000 2,227 16,453 19,438 26,697 12,586 30,558 28,106 53,489 58,341 14,518 80,726 63,767 113,257 128,120 99,841 0,000 130,588 92,017 210,169 198,826 72,927 255,211 1712,042

112

Σ

Ѳ

Lanjutan Diperoleh nilai: A= 0,00065, B= 0,01233 C= 0,00878 Maka parameter kisi kristal a = b = 9,494 Å c = 6,937 Å Komposit C1A3: Perbandingan HA 56%, campuran HA-AK 24%, kitosan 20% k 1 2 1 0 1 2 2 3 2 3 3 3 1 2 3 2

l 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 2 1 1

α 1 0 1 2 2 0 1 0 2 1 0 1 3 2 2 3

γ 1 4 3 0 1 7 7 9 4 9 13 13 3 12 13 7

1 0 1 4 4 0 1 0 4 1 0 1 9 4 4 9

2Ѳ (rad) Ѳ sin2Ѳ αsin2Ѳ γsin2Ѳ δsin2Ѳ δ α2 0,295 0,147 0,843 0,022 0,022 0,022 0,018 0,382 0,191 1,391 0,036 0,144 0,000 0,050 0,399 0,200 1,512 0,039 0,118 0,039 0,059 0,453 0,227 1,919 0,051 0,000 0,202 0,097 0,491 0,246 2,224 0,059 0,059 0,236 0,131 0,508 0,254 2,364 0,063 0,442 0,000 0,149 0,557 0,279 2,799 0,076 0,530 0,076 0,212 0,576 0,288 2,966 0,081 0,726 0,000 0,239 0,594 0,297 3,137 0,086 0,343 0,343 0,269 0,621 0,310 3,382 0,093 0,839 0,093 0,315 0,697 0,348 4,118 0,117 1,515 0,000 0,480 0,733 0,367 4,481 0,129 1,671 0,129 0,576 0,768 0,384 4,829 0,140 0,421 1,264 0,678 0,818 0,409 5,328 0,158 1,899 0,633 0,843 0,841 0,420 5,550 0,166 2,164 0,666 0,924 0,866 0,433 5,806 0,176 1,233 1,586 1,023

γ2 1 16 9 0 1 49 49 81 16 81 169 169 9 144 169 49

δ2 1 0 1 16 16 0 1 0 16 1 0 1 81 16 16 81

αγ 0,711 1,935 2,285 3,682 4,948 5,587 7,833 8,799 9,839 11,438 16,958 20,078 23,319 28,386 30,807 33,713

δγ 1 0 3 0 4 0 7 0 16 9 0 13 27 48 52 63

αδ 0,843 0,000 1,512 7,676 8,897 0,000 2,799 0,000 12,547 3,382 0,000 4,481 43,461 21,312 22,202 52,257

0,843 5,565 4,535 0,000 2,224 16,546 19,591 26,697 12,547 30,439 53,534 58,251 14,487 63,935 72,155 40,644

113

2Ѳ h 16,88 21,90 22,88 25,98 28,14 29,09 31,94 33,00 34,06 35,56 39,92 42,02 44,02 46,88 48,16 49,64

Lanjutan 2Ѳ h 50,60 51,40 52,22 53,38 56,06 57,20 60,16 61,78 63,16 64,20 65,14

k 3 4 4 0 3 3 4 2 5 3 5

l 2 1 0 0 2 1 2 1 0 0 1

α 1 0 2 4 2 3 0 4 2 4 1

γ 19 21 16 0 19 13 28 7 25 9 31

1 0 4 16 4 9 0 16 4 16 1 Σ

2Ѳ (rad) Ѳ sin2Ѳ αsin2Ѳ γsin2Ѳ δsin2Ѳ δ α2 γ2 δ2 αγ 0,883 0,442 5,971 0,183 3,470 0,183 1,091 361 1 35,655 0,897 0,449 6,108 0,188 3,949 0,000 1,149 441 0 37,305 0,911 0,456 6,247 0,194 3,099 0,775 1,210 256 16 39,023 0,932 0,466 6,442 0,202 0,000 3,228 1,300 0 256 41,497 0,978 0,489 6,883 0,221 4,196 0,883 1,520 361 16 47,372 0,998 0,499 7,066 0,229 2,979 2,062 1,619 169 81 49,922 1,050 0,525 7,524 0,251 7,034 0,000 1,890 784 0 56,613 1,078 0,539 7,764 0,264 1,845 4,217 2,046 49 256 60,280 1,102 0,551 7,961 0,274 6,856 1,097 2,183 625 16 63,385 1,121 0,560 8,106 0,282 2,541 4,518 2,289 81 256 65,703 1,137 0,568 8,233 0,290 8,984 0,290 2,386 961 1 67,776 57,080 22,542 24,748 5100 1146 774,850

δγ 19 0 64 0 76 117 0 112 100 144 31 906

αδ 5,971 0,000 24,987 103,069 27,531 63,590 0,000 124,225 31,846 129,692 8,233 700,510

113,452 128,263 99,949 0,000 130,772 91,852 210,676 54,348 199,037 72,952 255,211 1778,505


114

Lanjutan Komposit C1A4: Perbandingan HA 0%, campuran HA-AK 80%, kitosan 20% 2Ѳ 22,84 25,98 28,96 31,84 32,98 34,28 35,66 39,88 42,02 44,30 45,56 46,76 47,94 48,48 49,64 51,30 52,04 53,44 56,18 60,00 61,76 63,13 64,16

h

k 1 0 2 2 3 2 3 3 3 4 2 2 3 3 2 4 4 0 3 4 2 5 3

l 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 2 1 2 1 1 0 0 2 2 1 1 0

α 1 2 0 1 0 2 1 0 1 0 3 2 2 0 3 0 2 4 2 0 4 0 4

3 0 7 7 9 4 9 13 13 16 4 12 13 19 7 21 16 0 19 28 7 31 9

2Ѳ (rad)

γ 1 4 0 1 0 4 1 0 1 0 9 4 4 0 9 0 4 16 4 0 16 0 16

0,399 0,453 0,505 0,556 0,576 0,598 0,622 0,696 0,733 0,773 0,795 0,816 0,837 0,846 0,866 0,895 0,908 0,933 0,981 1,047 1,078 1,102 1,120 Σ

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,199 0,227 0,253 0,278 0,288 0,299 0,311 0,348 0,367 0,387 0,398 0,408 0,418 0,423 0,433 0,448 0,454 0,466 0,490 0,524 0,539 0,551 0,560

1,507 1,919 2,344 2,783 2,963 3,172 3,399 4,111 4,481 4,878 5,098 5,307 5,512 5,606 5,806 6,091 6,216 6,452 6,902 7,500 7,761 7,957 8,100

0,039 0,051 0,063 0,075 0,081 0,087 0,094 0,116 0,129 0,142 0,150 0,157 0,165 0,169 0,176 0,187 0,192 0,202 0,222 0,250 0,263 0,274 0,282

αsin2Ѳ 0,118 0,000 0,438 0,527 0,725 0,347 0,844 1,512 1,671 2,274 0,600 1,890 2,146 3,203 1,233 3,935 3,079 0,000 4,212 7,000 1,844 8,495 2,539 48,630

γsin2Ѳ 0,039 0,202 0,000 0,075 0,000 0,347 0,094 0,000 0,129 0,000 1,349 0,630 0,660 0,000 1,586 0,000 0,770 3,235 0,887 0,000 4,215 0,000 4,513 18,731

δsin2Ѳ 0,059 0,097 0,147 0,209 0,239 0,276 0,319 0,478 0,576 0,693 0,764 0,836 0,910 0,945 1,023 1,141 1,196 1,304 1,530 1,875 2,044 2,180 2,285 21,127

α2 9 0 49 49 81 16 81 169 169 256 16 144 169 361 49 441 256 0 361 784 49 961 81 4551

γ2 1 16 0 1 0 16 1 0 1 0 81 16 16 0 81 0 16 256 16 0 256 0 256 1030

δ2

αγ 2,270 3,682 5,497 7,746 8,780 10,064 11,550 16,901 20,078 23,793 25,987 28,164 30,385 31,426 33,713 37,097 38,643 41,626 47,639 56,250 60,235 63,318 65,614 670,459

3 0 0 7 0 16 9 0 13 0 36 48 52 0 63 0 64 0 76 0 112 0 144 643

δγ 1,507 7,676 0,000 2,783 0,000 12,689 3,399 0,000 4,481 0,000 45,880 21,228 22,049 0,000 52,257 0,000 24,866 103,229 27,608 0,000 124,178 0,000 129,604 583,433

αδ 4,520 0,000 16,411 19,482 26,668 12,689 30,587 53,445 58,251 78,045 20,391 63,684 71,659 106,512 40,644 127,905 99,462 0,000 131,140 210,000 54,328 246,675 72,902 1545,401

115

Lanjutan Diperoleh nilai: A= 0,000826 B= 0,012307 C= 0,008666 Maka parameter kisi kristal a = b = 9,554 Å c = 6,943 Å Komposit C2A1: Perbandingan HA 70%, campuran HA-AK 0%, kitosan 30% 2Ѳ

k 2 0 1 2 2 3 2 3 3 3 1 2 2 3 2 3

l 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 2

α 0 2 2 0 1 0 2 1 0 1 3 3 2 2 3 1

4 0 1 7 7 9 4 9 13 13 3 4 12 13 7 19

2Ѳ (rad)

γ 0 4 4 0 1 0 4 1 0 1 9 9 4 4 9 1

0,380 0,452 0,494 0,505 0,557 0,575 0,596 0,621 0,696 0,735 0,768 0,791 0,818 0,841 0,866 0,884

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,190 0,226 0,247 0,253 0,279 0,288 0,298 0,310 0,348 0,368 0,384 0,396 0,409 0,421 0,433 0,442

1,377 1,911 2,251 2,344 2,799 2,960 3,153 3,382 4,108 4,502 4,826 5,059 5,324 5,557 5,799 5,981

0,036 0,050 0,060 0,063 0,076 0,080 0,086 0,093 0,116 0,129 0,140 0,149 0,158 0,167 0,176 0,183

αsin2Ѳ 0,143 0,000 0,060 0,438 0,530 0,724 0,345 0,839 1,511 1,680 0,421 0,594 1,897 2,168 1,232 3,478

γsin2Ѳ 0,000 0,201 0,239 0,000 0,076 0,000 0,345 0,093 0,000 0,129 1,263 1,337 0,632 0,667 1,583 0,183

δsin2Ѳ 0,049 0,096 0,135 0,147 0,212 0,238 0,272 0,315 0,477 0,582 0,677 0,752 0,842 0,927 1,020 1,095

α2

γ2 16 0 1 49 49 81 16 81 169 169 9 16 144 169 49 361

δ2 0 16 16 0 1 0 16 1 0 1 81 81 16 16 81 1

αγ 1,895 3,651 5,065 5,497 7,833 8,761 9,941 11,438 16,873 20,265 23,285 25,597 28,349 30,884 33,633 35,778

δγ 0 0 4 0 7 0 16 9 0 13 27 36 48 52 63 19

αδ 0,000 7,643 9,002 0,000 2,799 0,000 12,612 3,382 0,000 4,502 43,430 45,534 21,298 22,229 52,195 5,981

5,507 0,000 2,251 16,411 19,591 26,639 12,612 30,439 53,400 58,522 14,477 20,237 63,893 72,245 40,596 113,647

116

21,78 25,92 28,32 28,96 31,94 32,96 34,16 35,56 39,86 42,14 44,00 45,34 46,86 48,20 49,60 50,66

h

Lanjutan 2Ѳ 51,38 52,18 53,32 55,98 57,28 60,04 61,86 63,06 65,12

h

k 4 4 0 3 3 4 2 5 5

l 1 0 0 2 1 2 1 0 1

0 2 4 2 3 0 4 2 1

α 21 16 0 19 13 28 7 25 31

2Ѳ (rad)

γ 0 4 16 4 9 0 16 4 1

0,897 0,911 0,931 0,977 1,000 1,048 1,080 1,101 1,137 Σ

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,448 0,455 0,465 0,489 0,500 0,524 0,540 0,550 0,568

6,104 6,240 6,432 6,870 7,078 7,506 7,776 7,947 8,230

0,188 0,193 0,201 0,220 0,230 0,250 0,264 0,273 0,290

αsin2Ѳ 3,946 3,095 0,000 4,185 2,987 7,008 1,849 6,837 8,979 54,945

γsin2Ѳ 0,000 0,774 3,221 0,881 2,068 0,000 4,227 1,094 0,290 19,304

δsin2Ѳ 1,147 1,207 1,295 1,513 1,626 1,879 2,054 2,173 2,384 23,114

α2 441 256 0 361 169 784 49 625 961 5025

γ2 0 16 256 16 81 0 256 16 1 969

δ2 37,263 38,938 41,368 47,194 50,101 56,341 60,461 63,161 67,732 731,305

αγ

δγ 0 64 0 76 117 0 112 100 31 794

0,000 24,960 102,909 27,479 63,704 0,000 124,411 31,790 8,230 614,088

αδ 128,191 99,841 0,000 130,526 92,017 210,169 54,430 198,685 255,129 1719,454

Diperoleh nilai: A= 5,2E-06 B= 0,01259 C= 0,00894 Maka parameter kisi kristal a = b = 9,405 Å c = 6,865 Å

117

Lanjutan Komposit C2A2: Perbandingan HA 56%, campuran HA-AK 14%, kitosan 30% 2Ѳ 26,00 28,10 29,00 31,88 32,98 34,16 35,66 39,98 42,16 44,04 45,46 46,88 48,10 49,58 50,56 51,32 52,10 53,24 55,94 57,24 60,00 61,84 63,10 64,22

h

k 0 1 2 2 3 2 3 3 3 1 2 2 3 2 3 4 4 0 3 3 4 2 5 5

l 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 2 1 0 0 2 1 2 1 0 1

α 2 2 0 1 0 2 1 0 1 3 3 2 2 3 1 0 2 4 2 3 0 4 2 1

0 1 7 7 9 4 9 13 13 3 4 12 13 7 19 21 16 0 19 13 28 7 25 31

2Ѳ (rad)

γ 4 4 0 1 0 4 1 0 1 9 9 4 4 9 1 0 4 16 4 9 0 16 4 1

0,454 0,490 0,506 0,556 0,576 0,596 0,622 0,698 0,736 0,769 0,793 0,818 0,840 0,865 0,882 0,896 0,909 0,929 0,976 0,999 1,047 1,079 1,101 1,121

sin2Ѳ

δ 0,227 0,245 0,253 0,278 0,288 0,298 0,311 0,349 0,368 0,384 0,397 0,409 0,420 0,433 0,441 0,448 0,455 0,465 0,488 0,500 0,524 0,540 0,551 0,560

1,922 2,219 2,350 2,789 2,963 3,153 3,399 4,128 4,505 4,832 5,080 5,328 5,540 5,796 5,964 6,094 6,227 6,418 6,863 7,072 7,500 7,773 7,953 8,108

0,051 0,059 0,063 0,075 0,081 0,086 0,094 0,117 0,129 0,141 0,149 0,158 0,166 0,176 0,182 0,188 0,193 0,201 0,220 0,229 0,250 0,264 0,274 0,283

αsin2Ѳ 0,000 0,059 0,439 0,528 0,725 0,345 0,844 1,519 1,682 0,422 0,597 1,899 2,159 1,231 3,465 3,938 3,086 0,000 4,179 2,983 7,000 1,848 6,845 8,759 54,550

γsin2Ѳ 0,202 0,236 0,000 0,075 0,000 0,345 0,094 0,000 0,129 1,265 1,344 0,633 0,664 1,582 0,182 0,000 0,771 3,212 0,880 2,065 0,000 4,225 1,095 0,283 19,283

δsin2Ѳ 0,097 0,131 0,147 0,210 0,239 0,272 0,319 0,482 0,583 0,679 0,758 0,843 0,920 1,019 1,088 1,143 1,201 1,289 1,510 1,623 1,875 2,052 2,177 2,291 22,948

α2 0 1 49 49 81 16 81 169 169 9 16 144 169 49 361 441 256 0 361 169 784 49 625 961 5009

γ2 16 16 0 1 0 16 1 0 1 81 81 16 16 81 1 0 16 256 16 81 0 256 16 1 969

δ2 3,693 4,922 5,524 7,780 8,780 9,941 11,550 17,043 20,296 23,353 25,809 28,386 30,692 33,593 35,573 37,138 38,770 41,196 47,105 50,011 56,250 60,416 63,251 65,747 726,821

αγ 0 4 0 7 0 16 9 0 13 27 36 48 52 63 19 0 64 0 76 117 0 112 100 31 794

δγ 7,687 8,874 0,000 2,789 0,000 12,612 3,399 0,000 4,505 43,492 45,723 21,312 22,160 52,164 5,964 0,000 24,906 102,694 27,453 63,647 0,000 124,364 31,812 8,108 613,666

αδ 0,000 2,219 16,453 19,525 26,668 12,612 30,587 53,668 58,567 14,497 20,321 63,935 72,020 40,572 113,322 127,977 99,625 0,000 130,403 91,934 210,000 54,409 198,826 251,363 1709,502

118

Σ

Ѳ

Lanjutan Diperoleh nilai: A= 0,001903 B= 0,011842 C= 0,008364 Maka parameter kisi kristal a = b = 9,725 Å c = 7,078 Å Komposit C2A3: Perbandingan HA 49%, campuran HA-AK 21%, kitosan 30% 2Ѳ

k 1 2 2 3 2 3 3 3 1 2 2 3 2 3 4

l 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 2 1

α 2 0 1 0 2 1 0 1 3 3 2 2 3 1 0

1 7 7 9 4 9 13 13 3 4 12 13 7 19 21

2Ѳ (rad)

γ 4 0 1 0 4 1 0 1 9 9 4 4 9 1 0

0,454 0,505 0,557 0,576 0,598 0,623 0,696 0,735 0,768 0,794 0,817 0,841 0,865 0,883 0,895

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,227 0,253 0,278 0,288 0,299 0,311 0,348 0,368 0,384 0,397 0,409 0,421 0,432 0,441 0,448

1,927 2,344 2,792 2,970 3,169 3,402 4,115 4,502 4,826 5,084 5,317 5,557 5,793 5,968 6,087

0,051 0,063 0,076 0,081 0,087 0,094 0,116 0,129 0,140 0,149 0,158 0,167 0,176 0,182 0,187

αsin2Ѳ 0,051 0,438 0,529 0,727 0,347 0,845 1,513 1,680 0,421 0,598 1,894 2,168 1,230 3,467 3,932

γsin2Ѳ 0,203 0,000 0,076 0,000 0,347 0,094 0,000 0,129 1,263 1,345 0,631 0,667 1,581 0,182 0,000

δsin2Ѳ 0,098 0,147 0,211 0,240 0,275 0,319 0,479 0,582 0,677 0,760 0,839 0,927 1,018 1,089 1,140

α2

γ2 1 49 49 81 16 81 169 169 9 16 144 169 49 361 441

δ2 16 0 1 0 16 1 0 1 81 81 16 16 81 1 0

αγ 3,714 5,497 7,798 8,818 10,043 11,573 16,930 20,265 23,285 25,845 28,275 30,884 33,553 35,614 37,055

δγ 4 0 7 0 16 9 0 13 27 36 48 52 63 19 0

αδ 7,709 0,000 2,792 0,000 12,676 3,402 0,000 4,502 43,430 45,754 21,270 22,229 52,133 5,968 0,000

1,927 16,411 19,547 26,726 12,676 30,617 53,489 58,522 14,477 20,335 63,809 72,245 40,548 113,387 127,833

119

26,04 28,96 31,90 33,02 34,26 35,68 39,90 42,14 44,00 45,48 46,82 48,20 49,56 50,58 51,28

h

Lanjutan 2Ѳ 52,16 53,30 56,06 57,28 60,14 61,70 63,30 64,12

h

k 4 0 3 3 4 2 5 3

l 0 0 2 1 2 1 1 0

2 4 2 3 0 4 0 4

α 16 0 19 13 28 7 31 9

2Ѳ (rad)

γ 4 16 4 9 0 16 0 16

0,910 0,930 0,978 1,000 1,050 1,077 1,105 1,119 Σ

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,455 0,465 0,489 0,500 0,525 0,538 0,552 0,560

6,237 6,428 6,883 7,078 7,521 7,752 7,981 8,095

0,193 0,201 0,221 0,230 0,251 0,263 0,275 0,282

αsin2Ѳ 3,092 0,000 4,196 2,987 7,030 1,841 8,536 2,536 50,055

γsin2Ѳ 0,773 3,219 0,883 2,068 0,000 4,207 0,000 4,508 22,177

δsin2Ѳ 1,205 1,293 1,520 1,626 1,888 2,039 2,198 2,281 22,849

α2 256 0 361 169 784 49 961 81 4465

γ2 16 256 16 81 0 256 0 256 1192

δ2 38,896 41,325 47,372 50,101 56,567 60,100 63,698 65,526 722,735

αγ 64 0 76 117 0 112 0 144 807

δγ 24,947 102,855 27,531 63,704 0,000 124,038 0,000 129,517 694,456

αδ 99,787 0,000 130,772 92,017 210,592 54,267 247,415 72,853 1580,253


120

Lanjutan Komposit C2A4: Perbandingan HA 0%, campuran HA-AK 70%, kitosan 30% 2Ѳ 26,02 29,02 31,82 33,00 34,12 39,88 41,86 46,70 48,28 49,62 50,56 50,96 53,34 55,88 60,16 62,92 64,24

h

k 0 2 2 3 2 3 3 2 3 2 3 4 0 3 4 5 3

l 0 1 1 0 0 1 1 2 1 1 2 1 0 2 2 0 0

α 2 0 1 0 2 0 1 2 2 3 1 0 4 2 0 2 4

0 7 7 9 4 13 13 12 13 7 19 21 0 19 28 25 9

2Ѳ (rad)

γ 4 0 1 0 4 0 1 4 4 9 1 0 16 4 0 4 16

0,454 0,506 0,555 0,576 0,596 0,696 0,731 0,815 0,843 0,866 0,882 0,889 0,931 0,975 1,050 1,098 1,121 Σ

Diperoleh nilai: A= -2,2E-05 B= 0,01263 C= 0,00892

Ѳ

sin2Ѳ

δ 0,227 0,253 0,278 0,288 0,298 0,348 0,365 0,408 0,421 0,433 0,441 0,445 0,465 0,488 0,525 0,549 0,561

1,924 2,353 2,780 2,966 3,146 4,111 4,453 5,297 5,571 5,803 5,964 6,033 6,435 6,854 7,524 7,928 8,111

αsin2Ѳ

0,051 0,063 0,075 0,081 0,086 0,116 0,128 0,157 0,167 0,176 0,182 0,185 0,201 0,220 0,251 0,272 0,283

0,000 0,439 0,526 0,726 0,344 1,512 1,659 1,885 2,174 1,233 3,465 3,886 0,000 4,171 7,034 6,810 2,544 38,409

γsin2Ѳ 0,203 0,000 0,075 0,000 0,344 0,000 0,128 0,628 0,669 1,585 0,182 0,000 3,223 0,878 0,000 1,090 4,523 13,528

δsin2Ѳ 0,098 0,148 0,209 0,239 0,271 0,478 0,568 0,832 0,932 1,022 1,088 1,116 1,296 1,505 1,890 2,159 2,293 16,144

α2 0 49 49 81 16 169 169 144 169 49 361 441 0 361 784 625 81 3548

γ2 16 0 1 0 16 0 1 16 16 81 1 0 256 16 0 16 256 692

δ2 3,703 5,538 7,728 8,799 9,900 16,901 19,830 28,053 31,038 33,673 35,573 36,394 41,411 46,972 56,613 62,847 65,792 510,766

αγ 0 0 7 0 16 0 13 48 52 63 19 0 0 76 0 100 144 538

δγ 7,698 0,000 2,780 0,000 12,586 0,000 4,453 21,186 22,285 52,226 5,964 0,000 102,962 27,414 0,000 31,710 129,779 421,044

αδ 0,000 16,474 19,460 26,697 12,586 53,445 57,890 63,558 72,426 40,620 113,322 126,687 0,000 130,218 210,676 198,190 73,001 1215,250

Maka parameter kisi kristal a = b = 9,419 Å c = 6,854 Å 121

122

Lampiran 13 Perhitungan ukuran kristal untuk komposit kalisum fosfat-kitosan Kode i sampel C1A1 1 2 C1A2

1 2

C1A3

1 2

C1A4

1 2

C2A1

1 2

C2A2

1 2

C2A3

1 2

C2A4

1 2

Bidang (h k l) 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300 002 300

2θ (o)

β (o)

2θ (rad)

θ (rad)

cos θ

β (rad)

D (nm)

25,964 32,983 25,980 32,920 25,958 32,971 25,956 32,968 25,966 32,987 25,934 32,950 26,014 33,056 25,984 32,856 25,981 32,992 25,964 32,987 25,973 32,977 25,949 32,968 25,963 32,986 25,951 32,967 26,039 32,876 25,979 32,876

0,400 0,351 0,410 0,352 0,453 0,423 0,483 0,424 0,463 0,452 0,500 0,689 0,620 0,580 0,520 0,920 0,473 0,383 0,420 0,410 0,477 0,381 0,430 0,376 0,422 0,420 0,440 0,408 0,630 0,940 0,630 0,853

0,453 0,576 0,453 0,575 0,453 0,575 0,453 0,575 0,453 0,576 0,453 0,575 0,454 0,577 0,454 0,573 0,453 0,576 0,453 0,576 0,453 0,576 0,453 0,575 0,453 0,576 0,453 0,575 0,454 0,574 0,453 0,574

0,227 0,288 0,227 0,287 0,227 0,288 0,227 0,288 0,227 0,288 0,226 0,288 0,227 0,288 0,227 0,287 0,227 0,288 0,227 0,288 0,227 0,288 0,226 0,288 0,227 0,288 0,226 0,288 0,227 0,287 0,227 0,287

0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959 0,974 0,959

0,007 0,006 0,007 0,006 0,008 0,007 0,008 0,007 0,008 0,008 0,009 0,012 0,011 0,010 0,009 0,016 0,008 0,007 0,007 0,007 0,008 0,007 0,008 0,007 0,007 0,007 0,008 0,007 0,011 0,016 0,011 0,015

20,38 23,60 19,89 23,57 17,98 19,60 16,87 19,54 17,60 18,34 16,30 12,02 13,15 14,29 15,68 9,00 17,23 21,63 19,41 20,19 17,10 21,72 18,96 22,03 19,32 19,73 18,53 20,29 12,94 8,81 12,94 9,71

Keterangan: i = Ulangan

123

Lampiran 14 Spektra FTIR untuk kalsium fosfat Hidroksiapatit (HA)

Campuran Hidroksiapatit (HA)-Apatit Karbonat (AK)

124

Lampiran 15 Spektrum FTIR kitosan

125

Lampiran 16 Spektra FTIR untuk komposit kalsium fosfat-kitosan Komposit C1A1: Perbandingan HA 80%, campuran HA-AK 0%, kitosan 20%

Komposit C1A2: Perbandingan HA 64%, campuran HA-AK 16%, kitosan 20%

126

Lanjutan Komposit C1A3: Perbandingan HA 56%, campuran HA-AK 24%, kitosan 20%


127



128



PEMBUATAN KOMPOSIT KALSIUM FOSFAT- KITOSAN DENGAN METODE SONIKASI SETIA UTAMI DEWI

Recommend Documents