PREPARASI DAN KARAKTERISASI KALSIUM FERRITE (CaFe4O7) UNTUK IDENTIFIKASI SEL KANKER MELALUI SIMULATED BODY FLUID (SBF) KOKUBO
Tugas Akhir Sarjana
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menempuh Ujian Strata Satu pada Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung
Disusun oleh : JOSAFAT SIANTURI 13703032
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe4O7) untuk Identifikasi Sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo
Diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Material
Oleh : Josafat Sianturi NIM 13703032
Mengetahui dan Menyetujui
Dr. Ir. Bambang Sunendar NIP. 131471326
Josafat sianturi 13703032
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144
TUGAS SARJANA
Diberikan kepada
: Josafat Sianturi
Dosen Pembimbing
: Dr. Ir. Bambang Sunendar
Jangka Waktu Penyelesaian : 6 (enam) bulan Judul
: Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe4O7) untuk Identifikasi Sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo
Tujuan Penelitian
: 1. Membuat Bio Aktif Gelas (BAG) keramik sebagai pendeteksi sel kanker 2. Pengaruh Heat Treatment pada pembuatan Bio Aktif gelas 3. Menghitung pengurangan berat serbuk bio gelas keramik setelah direndam ke dalam larutan SBF (Simulated Body Fluid) dengan menggunakan standard Kokubo et al [12] 4. Karakterisasi
sample
BGAK
sebelum
direndam ke dalam larutan SBF dan setelah direndam ke dalam larutan SBF Bandung, September 2007 Pembimbing
Dr. Ir. Bambang Sunendar NIP. 131471326
Josafat sianturi 13703032
Lebih baik seorang miskin yang bersih kelakuannya dari pada seorang yang serong bibirnya lagi bebal. (Amsal 19:1)
You are at the top when : You know that you must become the servant of the greatest man You have made friends with your past, are focused on the present, and optimistic about your future You know that success doesn't make you and failure doesn't break you You are filled with faith, hope and love; and live without anger, greed, guilt, envy You stand in front of the Creator of the universe and He says to you, "Well done, thou good and faithful servant."
By : Zig ziglar
Josafat sianturi 13703032
ABSTRAK
ABSTRAK
Biomaterial lahir dari kebutuhan manusia agar terhindar dari ancaman bagi kesehatan dan hidup oleh permasalahan seperti yang ditimbulkan akibat kegagalan fungsi salah satu organ tubuh manusia. Oleh karena itu, maka dibuatlah berbagai inovasi dalam bidang biomaterial untuk membantu dalam penyembuhan maupun terapi berbagai penyakit dalam tubuh manusia. Atas dasar pemikiran seperti di atas maka penulis mencoba untuk membuat suatu biomaterial yang dapat berfungsi sebagai bahan pendeteksi sel kanker yang kemudian disebut sebagai Bio Aktif Gelas Keramik (BGAK). BGAK ini terbuat dari bahan dasar gelas seperti SiO2, CaO, Na2O dan P2O5 ditambah dengan Fe2O3 yang nantinya sebagai bahan pendeteksi sel kanker. Setelah mengalami tahapan – tahapan proses, maka senyawa yang terbentuk adalah kalsium ferit (CaFe4O7) dan α-Fe2O3 sebagai bio aktif gelas keramik.. Bio aktif gelas keramik α-Fe2O3 dapat berfungsi sebagai pendeteksi sel kanker dikarenakan α-Fe2O3 memiliki sifat paramagnetik. Sifat inilah nantinya akan digunakan oleh MRI untuk mendeteksi keberadaan dan besarnya sel kanker tersebut.
Josafat sianturi 13703032
i
ABSTRAK
ABSTRACT
Biomaterial is sourced by human needs in avoiding threat of health and life caused by failure of function in human organ. That`s why there are innovations in biomaterial to help healing and disease therapy in human body. Based on that objectives, writer tried to make a biomaterial that can detect cancer cells namely bio glass active ceramic. It can be made of glass such as SiO2, CaO, Na2O dan P2O5 and added by Fe2O3 as cancer detection agent. After through processes, there are compounds exist such as calcium ferrite (CaFe4O7) dan α-Fe2O3 as bio glass active ceramic. Bio glass active ceramic α-Fe2O3 have function as cancer cells detector because of its paramagnetic characteristic. This magnetic characteristic used by MRI technique to detect existence and size of cancer cells.
Josafat sianturi 13703032
ii
KATA PENGANTAR
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya pada akhirnya tugas akhir yang berjudul Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe4O7) untuk Identifikasi sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo et al ini dapat terselesaikan dengan baik dan memuaskan. Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi syarat akademis dalam menyelesaikan tahap S-1 di Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Mama dan Papa serta saudara dan saudari ku yang sangat kukasihi atas dukungannya baik moril maupun materil. 2. Bapak Dr. Ir. Bambang Sunendar sebagai dosen pembimbing. Terima kasih atas bimbingan dan pengarahan serta motivasi yang diberikan kepada penulis sehingga pada akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 3. Bapak Dr. Ir. Husaini Ardy selaku wali akademik, yang telah membimbing penulis selama masa studi di Teknik Material. 4. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Material ITB. 5. Temen-temen angkatan 2003 : Irwan, Tri Handoko, Weko, Tumpal, Ari. 6. Para teknisi : Pak Jai, Pak Maskun, Pak Ahmadi, Pak Tatang. 7. Semua karyawan Prodi Teknik Material ITB, terima kasih atas semua bantuannya. 8. Buat kak Novi yang baik, yang sudah memberi dukungan selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini
Josafat sianturi 13703032
iii
KATA PENGANTAR
9. Buat temanku Christine, yang memberikan dukungan ketika penulis menghadapi hambatan dan kegagalan dalam percobaan. 10. Untuk semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam tulisan ini, namun penulis berharap agar tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandung, Februari 2008
Penulis
Josafat sianturi 13703032
iv
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
ABSTRAK
.............................................................. ............................i
ABSTRACT
......................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI
..........................................................................................v
DAFTAR GAMBAR
....................................................................................... vii
DAFTAR TABEL
........................................................................................ ix
DARTAR LAMPIRAN ..........................................................................................x BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................1 1.1 Latar Belakang .............................................................................1 1.2 Tujuan Penelitian .........................................................................2 1.3 Ruang Lingkup Penelitian............................................................3 1.4 Metodologi Penelitian ..................................................................3 1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................5 2.1 Definisi Gelas...............................................................................5 2.2 Ferrimagnetic Bioglas Ceramics (FBC).......................................5 2.3 Hyperthermic treatment (Hiperthermia) ......................................6 2.4 Biogelas........................................................................................6 2.5 Radiotherapy glasses....................................................................8 2.6 Simulated Body Fluid ................................................................11 2.6.1 Definisi Simulated Body Fluid ......................................11 2.6.2 Simulated Body Fluid (SBF) kokubo et al.....................11 2.7 Heat treatment............................................................................16 2.8 X-ray ........................................................................................17
BAB III
METODOLOGI dan PROSEDUR PENELITIAN..........................20 3.1 Tahapan Penelitian .....................................................................21 3.2 Alat dan Bahan...........................................................................21 3.2.1 Bahan .............................................................................21 3.2.2 Alat.................................................................................22
Josafat sianturi 13703032
v
DAFTAR ISI
3.3 Langkah-Langkah Percobaan.....................................................23 BAB IV
DATA DAN ANALISA ..................................................................30 4.1 Pembuatan biogelas keramik ....................................................30 4.2 Identifikasi senyawa baru akibat proses heat treatment ............32 4.3 Data X-ray ................................................................................34 4.4 Data SEM ..................................................................................36 4.4.1 Data SEM sebelum dimasukkan ke dalam SBF................35 4.4.2 Data SEM setelah dimasukkan ke dalam SBF..................37 4.5 Data pengurangan berat setelah direndam dalam SBF ..............40 4.6 Analisa sampel biogelas keramik 1-2 .......................................40 4.7 Analisa sampel biogelas keramik 1-4 .......................................43 4.8 Analisa sampel biogelas keramik 2-2 .......................................44
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................50 5.1 Kesimpulan ..............................................................................49 5.2 Saran ........................................................................................50
DAFTAR PUSTAKA
Josafat sianturi 13703032
........................................................................................51
vi
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Struktur amorf gelas silika (SiO2) ....................................................5
Gambar 2.2
Skema pembuatan bahan radiotherapy glass...................................9
Gambar 2.3
Sel kanker sebelum dan setelah mengalami treatment.....................9
Gambar 2.4
Skema cara kerja Radiotherapy glasses.........................................10
Gambar 2.5
Proses pembuatan larutan SBF standard Kokubo et al ..................12
Gambar 2.6
Ilustrasi hukum bragg.....................................................................13
Gambar 2.7
Cara kerja XRD..............................................................................15
Gambar 2.8
Cara kerja SEM ..............................................................................16
Gambar 2.9
Tahap terjadinya sel kanker............................................................18
Gambar 3.1
Skema Metodelogi Penelitian.........................................................21
Gambar 3.2
Proses pembuatan gelas (Laboratorium metalurgi - ITB) ..............23
Gambar 3.3
Proses milling (Laboratorium Teknik Fisika - ITB).......................24
Gambar 3.4
Serbuk gelas setelah di milling.......................................................24
Gambar 3.5
Proses pengayakan dengan Vibrator Shifter................ ..................25
Gambar 3.6
Serbuk Gelas 1 dan Gelas 2 setelah diayak................. ...................25
Gambar 3.7
Grafik proses Heat Treatment................ ........................................26
Gambar 3.8
Sampel dalam larutan SBF.............................................................27
Gambar 3.9
Pengeringan sampel gelas.............. ................................................28
Gambar 3.10 Penimbangan sampel setelah dikeringkan .....................................28 Gambar 3.11 Skema percobaan ...........................................................................29 Gambar 4.1
Grafik X-Ray gelas tanpa heat treatment.......................................30
Gambar 4.2
Grafik X-ray tanpa heat treatment dari literatur.............................31
Gambar 4.3
Gambar SEM gelas tanpa heat treatment ......................................32
Gambar 4.4
Grafik X-ray gelas keramik setelah diheat treatment.....................33
Gambar 4.5
Grafik X-ray gelas keramik 1-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................34
Gambar 4.6
Grafik X-ray gelas keramik 1-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................34
Josafat sianturi 13703032
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.7
Grafik X-ray gelas keramik 1-4 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................35
Gambar 4.8
Grafik X-ray gelas keramik 1-4 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................35
Gambar 4.9
Grafik X-ray gelas keramik 2-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................36
Gambar 4.10 Grafik X-ray gelas keramik 2-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................36 Gambar 4.11 SEM sampel Kelas keramik 1-2 setelah diheat treatment sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF.................................................37 Gambar 4.12 SEM sampel Kelas keramik 1-4 setelah diheat treatment sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF.................................................37 Gambar 4.13 SEM sampel Kelas keramik 2-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................38 Gambar 4.14 SEM sampel Kelas keramik 1-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................38 Gambar 4.15 SEM sampel Kelas keramik 1-4 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF ....................................................................................39 Gambar 4.16 SEM sampel Kelas keramik 2-2 setelah dimasukkan kedalam larutan SBF ....................................................................................39 Gambar 4.17 Cara kerja bio aktif gelas keramik .................................................41 Gambar 4.18 Pertumbuhan butir..........................................................................43
Josafat sianturi 13703032
viii
DAFTAR TABEL
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konsentrasi ion pada SBF ...................................................................11 Tabel 2.2 Komposisi penyusun ion pada SBF ....................................................12 Tabel 3.1 Komposisi bahan penyusun gelas keramik .........................................23 Tabel 3.2 Heat treatment gelas pada berbagai temperatur ..................................25 Tabel 4.1 Data pengurangan berat sampel setelah direndam dalam SBF ...........40
Josafat sianturi 13703032
ix
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A Gambar SEM (50% dari gambar asli / proporsional) .................52
Josafat sianturi 13703032
x
