SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT BERPORI DARI CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa Linn.) DENGAN POROGEN LILIN LEBAH
YOLA WALENDRA
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
ABSTRACT YOLA WALENDRA. Synthesis and Characterization Porous Hydroxyapatite from Cockle (Anadara granosa Linn.) Shell with Beeswax as Porous Agent. Supervised by KIAGUS DAHLAN and SULISTIOSO GIAT SUKARYO. Calcium phosphate compound is ceramic material that is used as good biomaterial for bones because of its bioactive and good biocompatibility which the composition is same as pure bone. The most stable calcium phosphate compound is hydroxyapatite (HAp) (Ca10(PO4)6OH2). But HAp has low dissolving level, thus porous HAp was made. HAp was synthesized by sol gel methods with main calcium material was provided by Cockle (A. granosa ) and as the porous agent was used beeswax dissolved by ethanol 96%. This research was done by 5 difference concentrations of beeswax, i.e. 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%. Synthesis result was analyzed with X-ray diffractometer, scanning electron microscopy, and Fourier transform infrared. The result from X-ray diffractometer analysis showed the best porous HAp in this research used 30% beeswax as porous agent. Scanning microscopy electron analysis result showed big porous formed by using 50% beeswax with average macro porous size was about 1,74 μm and average micro porous size was about 0,245 μm . Calcium phosphate compound was sintered on the temperature 900o C for 5 hours. Key word: Calcium phosphate, Porous HAp, Cockle (Anadara granosa Linn.) shell, Beeswax, and X-ray diffractometer.
3
ABSTRAK YOLA WALENDRA. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) dengan Porogen Lilin Lebah dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN dan SULISTIOSO GIAT SUKARYO. Senyawa kalsium fosfat merupakan bahan keramik yang digunakan sebagai biomaterial yang baik untuk tulang karena bersifat bioaktif dan memiliki biokompatibilitas yang baik karena memiliki komposisi yang sama dengan tulang. Senyawa kalsium fosfat yang paling stabil adalah hidroksiapatit dengan rumus kimia (Ca10(PO4)6OH2). Namun, HAp memiliki tingkat kelarutan yang lambat, maka dibuatlah HAp berpori. Sintesis HAp berpori dibuat menggunakan metode sol gel dengan bahan utamanya kalsium yang bersumber dari cangkang kerang darah (A. granosa ) dengan porogen lilin lebah serta etanol 96% sebagai media pelarut. Penelitian ini dilakukan dengan 5 variasi porogen lilin lebah, yaitu 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%. Hasil sintesis dianalisis dengan X-ray diffractometer, scanning microscopy electron, dan spektroskopi Fourier transform infrared. Pola yang terbentuk dari hasil analisis X-ray diffractometer menunjukkan bahwa HAp berpori yang paling baik dalam penelitian ini adalah ketika penambahan porogen lilin pada konsentrasi 30%, sedangkan pada analisis scanning microscopy electron menunjukkan pori yang besar ketika penambahan porogen lilin lebah 50% dengan ukuran rata-rata pori makro yang terbentuk sekitar 1,74 μm dan ukuran ratarata pori mikro yang terbentuk sebesar 0,245 μm . Senyawa kalsium fosfat berpori diperoleh dengan sintering pada suhu 900o C selama 5 jam. Kata kunci: Kalsium fosfat, HAp berpori, cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.), lilin lebah, dan X-ray diffractometer.
3
4
SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT BERPORI DARI CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa Linn.) DENGAN POROGEN LILIN LEBAH
YOLA WALENDRA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
4
i
Judul Nama NIM
: Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) dengan Porogen Lilin Lebah : Yola Walendra : G74070008
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Kiagus Dahlan NIP. 196005071987031003
Drs. Sulistioso Giat Sukaryo, MT NIP. 195708261988011001
Diketahui Ketua Departemen Fisika
Dr. Akhiruddin Maddu NIP. 196609071998021006
Tanggal lulus :
i
ii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) dengan Porogen Lilin Lebah adalah benar-benar hasil karya saya sendiri di bawah bimbingan Dr. Kiagus Dahlan dan Drs. Sulistioso Giat Sukaryo, MT. dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. 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 skripsi ini.
Bogor, Februari 2012
Yola Walendra
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur tak terhingga penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan nikmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) dengan Porogen Lilin Lebah”. Terwujudnya tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah mendorong dan membimbing penulis, baik tenaga maupun ide. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada 1. Ayahanda Saswandi dan Ibunda Wilpa Indra yang telah mendoakan dan memberikan dukungan yang luar biasa kepada penulis. 2.
Bapak Dr. Kiagus Dahlan dan Bapak Drs. Sulistioso Giat Sukaryo, MT. selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan masukan, motivasi, dan bimbingan.
3. Bapak Abdul Jamil M.Si dan ibu Dr. Siti Nikmatin selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk perbaikan skripsi ini. 4. Seluruh dosen, staf, dan laboran departemen fisika yang membantu dan memberikan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini. 5. Willa Ervina, Sadham, Hifzi Nazalia, dan keluarga besar atas doa dan motivasi kepada penulis. 6. Nicko Surya SP yang selalu membantu dan memberikan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini. 7.
Teman-teman fisika khususnya angkatan 44 serta teman-teman sepermainan yang telah banyak membantu penulis dan selalu memberikan semangat.
8.
Rahma, Wezia, Handra, Santo, uni Ojha, bg Nopen, dan genk Cir yang telah memberi motivasi kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.
9.
Teman-teman Wisma Pelangi 73 dan teman–teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas semangat yang diberikan kepada penulis.
Semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat dan menambah pengetahuan bagi pembaca yang ingin meneliti lebih lanjut. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk pengembangan yang lebih baik. Bogor, Februari 2012
Penulis
iii
iv
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 24 Juni 1989 di Sialang Atas, Payakumbuh, Sumatera Barat sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Saswandi dan Ibu Wilpa Indra. Penulis dianugerahi nama Yola Walendra. Penulis menyelesaikan pendidikan tingkat kanakkanak 1995 di TK Pertiwi Sialang Atas, kemudian penulis melanjutkan ke sekolah dasar dan menyelesaikan pada tahun 2001 di SDN 05 Sialang Atas, kemudian melanjutkan ke SMPN 2 Sialang Atas. Tahun 2007 penulis telah lulus dari SMAN 1 Kapur IX dan diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) pada tahun yang sama melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam untuk pendidikan sarjana strata satu (S1). Penulis menjadi asisten laboratorium Fisika dasar IPB Tingkat Persiapan Bersama (TPB) pada semester 8 tahun 2010-2011.
iv
v
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL............................................................................................... DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... PENDAHULUAN .............................................................................................. 1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 1.3 Perumusan Masalah ............................................................................ TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 2.1 Senyawa Kalsium Fosfat .................................................................... 2.2 Hidroksiapatit Berpori ........................................................................ 2.3 Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) ........................... 2.4 Lilin Lebah ........................................................................................ 2.5 X-Ray Diffraction (XRD) ................................................................... 2.6 Scanning Electron Microscopy (SEM) ............................................... 2.7 Fourier Transform InfraRed (FTIR) .................................................. METODE PENELITIAN .................................................................................... 3.1 Tempat dan Waktu............................................................................. 3.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 3.2.1 Alat ............................................................................................... 3.2.2 Bahan ............................................................................................ 3.3 Prosedur Penelitian ............................................................................. 3.3.1 Preparasi lilin lebah ...................................................................... 3.3.2 Preparasi cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn) ......... 3.3.3 Sintesis kalsium fosfat .................................................................. 3.3.4 Sintesis kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah....................... 3.3.5 Karakterisasi XRD ........................................................................ 3.3.6 Karakterisasi SEM ........................................................................ 3.3.7 Karakterisasi FTIR........................................................................ HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................... 4.1 Preparasi Lilin Lebah.......................................................................... 4.2 Preparasi Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.)............ 4.3 Sintesis dan Karakterisasi XRD Senyawa Kalsium Fosfat ................. 4.4 Sintesis dan Karakterisasi XRD Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah ............................................................... 4.5 Karakterisasi SEM Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah............................................................................ 4.6 Karakterisasi FTIR Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah ........................................................................... KESIMPULAN DAN SARAN........................................................................... 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 5.2 Saran ................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... LAMPIRAN........................................................................................................
Halaman vii viii ix 1 1 2 2 3 3 4 4 6 7 8 8 10 10 10 10 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 14 15 20 23 26 26 26 27 30
vi v
vi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Komposisi kimia serbuk cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) .................................................................................................................. Tabel 2 Parameter kisi sampel ............................................................................ Tabel 3 Ukuran butiran kristal sampel ...............................................................
3 10 10
vi vii
vii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.)............................. Gambar 2 Lilin lebah .......................................................................................... Gambar 3 Skema difraksi sinar-X berdasarkan hukum Bragg............................ Gambar 4 Pola XRD cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) ............ Gambar 5 Pola XRD senyawa kalsium fosfat kontrol (tanpa porogen lilin lebah Gambar 6 Pola XRD senyawa kalsium fosfat dengan penambahan lilin lebah (a) 10%, (b) 20%, (c) 30%, (d) 40%, (e) 50% ..................................................... Gambar 7 Hasil SEM senyawa kalsium fosfat dengan penambahan lilin lebah (a) 10%, (b) 20%, (c) 30%, (d) 40% pada perbesaran 3500x ............................. Gambar 7 Hasil SEM senyawa kalsium fosfat dengan penambahan lilin lebah (e) 50% pada perbesaran 3500x .......................................................................... Gambar 8 Hasil FTIR (a) lilin lebah, (b) senyawa kalsium fosfat 30% ..............
2 3 4 7 8 8 10 11 12
viii vii
viii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Diagram alir penelitian .................................................................... Lampiran 2 Keterangan pembuatan senyawa kalsium fosfat .............................. Lampiran 3 Data JCPDS fase (a) CaO, (b) CaCO3, (c) HAp, (d) TKF, (e) AKA, dan (f) AKB ........................................................................................................ Lampiran 4 Hasil pengolahan data sampel kontrol ............................................. Lampiran 5 Hasil pengolahan data sampel 10% ................................................. Lampiran 6 Hasil pengolahan data sampel 20% ................................................. Lampiran 7 Hasil pengolahan data sampel 30% ................................................. Lampiran 8 Hasil pengolahan data sampel 40% ................................................. Lampiran 9 Hasil pengolahan data sampel 50% ................................................. Lampiran 10 Hasil perhitungan parameter kisi sampel kontrol .......................... Lampiran 11 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 10% .............................. Lampiran 12 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 20% .............................. Lampiran 13 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 30% .............................. Lampiran 14 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 40% ............................. Lampiran 15 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 50% .............................. Lampiran 16 Hasil perhitungan ukuran butiran kristal .......................................
16 17 19 22 23 24 25 26 27 28 30 31 32 33 33 34
viii ix
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kerusakan pada jaringan tubuh manusia dapat disebabkan oleh banyak hal. Salah satu diantaranya adalah kecelakaan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari seperti, kecelakaan kerja, kecelakaan lalu lintas, dan kecelakaan lainnya yang kerap menimbulkan luka dan hilangnya beberapa serpihan tulang. Berdasarkan laporan statistik (Murugan dan Ramakrishna, 2005), setiap tahunnya kasus patah tulang yang terjadi di USA sekitar 6,3 juta dan sekitar 550.000 kasus membutuhkan grafting tulang.[1] Untuk mengatasi berbagai kerusakan tulang tersebut, maka dikembangkan teknologi biomaterial sejak tahun 1788.[2] Biomaterial merupakan bahan inert yang diimplantasikan ke dalam jaringan hidup sebagai pengganti fungsi dari jaringan hidup dan organ.[3] Biomaterial yang diimplantasikan ke dalam tulang harus bersifat biokompatibel atau sesuai dengan jaringan keras dalam komposisi dan morfologi, bioaktif, osteokonduktif, tidak beracun, dan tidak korosif. Saat ini biomaterial yang paling banyak digunakan untuk pengganti atau grafting (pencangkokan) tulang adalah hidroksiapatit (HAp) dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 dan trikalsium fosfat (TKF) yang memiliki rumus kimia Ca3(PO4)2. HAp memiliki biokompatibilitas yang baik terhadap kontak langsung dengan tulang. HAp merupakan senyawa mineral apatit yang memiliki sifat fase paling stabil, tidak korosi, tidak beracun, dan bioaktif.[4] Namun, HAp memiliki tingkat kelarutan yang lama sehingga memperlambat proses perbaikan tulang. Menurut penelitian Dewi, HAp memiliki tingkat kelarutan yang lebih lama dibandingkan TKF dan apatit karbonat.[5] Oleh karena itu, dikembangkanlah biomaterial HAp berpori. Pori memiliki pengaruh langsung dalam perbaikan tulang. Pori dari HAp tersebut berfungsi agar sel dari
jaringan tulang masuk melalui pori dan berinteraksi dengan HAp sehingga memiliki ikatan yang kuat dengan jaringan tulang.[6] Umumnya, ukuran pori minimal untuk mendukung pertumbuhan tulang yang baik adalah 100 - 135 µm.[7] HAp berpori diperoleh dengan penambahan porogen. Pada penelitian ini digunakan lilin lebah yang dihasilkan dari sarang lebah madu sebagai porogennya. Penggunaan lilin lebah diharapkan dapat menghasilkan HAp berpori yang biokompatibel. Sintesis HAp dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu metode presipitasi, hidrolisis, dan metode sol gel.[8] Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode sol gel. Proses sol gel diawali dengan pembentukan koloid yang memiliki padatan tersuspensi di dalam larutannya. Sol ini kemudian akan mengalami perubahan fase menjadi gel, yaitu koloid yang memiliki fraksi solid yang lebih besar daripada sol. Gel ini kemudian akan mengalami kekakuan dan dapat dipanaskan untuk membentuk keramik.[9] Selanjutnya dilakukan pencirian dengan X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), dan Fourier transform infrared (FTIR). 1.2 Tujuan 1. Membuat senyawa HAp berpori dengan kalsium dari cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) dan porogen lilin lebah menggunakan metode sol gel 2. Menganalisis HAp berpori yang dihasilkan dengan perangkat analisis X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), dan Fourier transform infrared (FTIR). 1.3 Perumusan Masalah 1. Apakah cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) dan lilin lebah dapat menghasilkan HAp
2
berpori dengan menggunakan metode sol gel? 2. Bagaimana struktur dan komposisi HAp berpori yang dihasilkan?
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Senyawa Kalsium Fosfat Senyawa kalsium fosfat adalah komponen utama mineral penyusun tulang. Senyawa kalsium fosfat tersebut merupakan material anorganik yang banyak digunakan untuk implant tulang karena memiliki sifat bioaktif dan biokompatibel.[10] Senyawa kalsium fosfat yang dihasilkan bisa dalam fase kristal dan bisa juga dalam fase amorf. Trikalsium fosfat (Ca3(PO4)2) dan hidroksiapatit (Ca10(PO4)6OH2) merupakan senyawa kalsium fosfat yang sering digunakan untuk grafting tulang pada saat ini. Bentuk kalsium fosfat yang paling stabil adalah hidroksiapatit (HAp).[11] Senyawa kalsium fosfat dapat disintesis dengan berbagai cara. Salah satu diantaranya dengan menggunakan metode sol gel. Lapisan senyawa apatit yang dihasilkan dengan metode sol gel dapat diperoleh dalam bentuk kristal atau amorf.[12] Sol merupakan dispersi partikel padat atau polimer dalam suatu larutan dengan tingkat stabilitas tertentu. Tahap berikutnya adalah gel. Gel merupakan proses polimerisasi sol dengan tingkat kekentalan tertentu. Tahap akhir adalah pengeringan gel. Tahap ini merupakan tahap yang paling penting karena dapat mengakibatkan terjadinya perubahan fase atau struktur kimia yang kompleks, sehingga dapat membentuk material dengan kerapatan yang tinggi dan dapat menentukan produk material dalam bentuk serbuk, serat, lapisan tipis maupun padat.[13] Gel ini kemudian akan mengalami kekakuan dan dapat dipanaskan untuk membentuk keramik.[9] Metode sol gel akan menghasilkan campuran dengan kemurnian dan homogenitas lebih tinggi.[14]
2.2 Hidroksiapatit Berpori Hidroksiapatit (HAp) merupakan bagian dari kelompok senyawa kalsium fosfat dengan struktur heksagonal dengan parameter kisi a = b = 9,419 Å dan c = 6,88 Å serta rasio Ca/P sekitar 1,67. Hidroksiapatit merupakan material implant yang penting karena memiliki sifat biokompatibel, bioaktif, tidak mengandung racun, dan osteokonduktif.[4] Namun, HAp memiliki laju degradasi yang lambat maka dikembangkanlah HAp berpori. Pori dari HAp tersebut berfungsi agar sel dari jaringan tulang masuk melalui pori dan berinteraksi dengan HAp sehingga memiliki ikatan yang kuat dengan jaringan tulang.[6] Ukuran pori sel yang optimal dalam infiltrasi dan memacu pertumbuhan jaringan: 5 15 µm untuk fibroblas, 20 - 125 µm untuk jaringan kulit mamalia dewasa, dan 100 - 350 µm untuk jaringan tulang.[7] 2.3 Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) Kerang darah (Anadara granosa) adalah hewan lunak (Mollusca) kelas Bivalvia atau Pelecypoda, famili Arcidae, dan subfamili Anadarinae.[15] Kerang darah merupakan sumber protein yang penting sehingga banyak dikonsumsi oleh masyarakat. Kerang darah biasanya hidup pada substrat yang berlumpur di muara sungai dengan topografi pantai yang landai sampai kedalaman 20 m.[16]
Gambar 1 Cangkang kerang darah (Anadara granosa)
2
3
Dinamakan kerang darah karena kelompok kerang ini memiliki pigmen darah merah/hemoglobin yang disebut bloody cockles. Kerang darah mempunyai 2 keping cangkang yang tebal dan kedua sisi sama, cangkang berwarna putih ditutupi periostrakum yang berwarna kuning kecoklatan sampai coklat kehitaman, ukuran kerang dewasa 6 - 9 cm.[16] Cangkang kerang jika dipanas-kan pada suhu di bawah 500o C tersusun atas kalsium karbonat (CaCO3) pada phase aragonite dengan struktur kristal orthorombik. Sedangkan pada suhu di atas 500o C berubah menjadi fase kalsit dengan struktur kristal heksagonal.[17] Banyaknya kandungan mineral kalsium sebagai pembentuk tulang dan mineral (Cu, Fe, Zn, dan Si) yang berfungsi sebagai antioksidan serta proksimat dari kerang darah (Anadara granosa) dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Komposisi kimia serbuk cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) No. Komponen Kandungan (% berat) 1 CaCO3 98,7 2 Na 0,9 3 P 0,02 4 Mg 0,05 5 Fe, Cu, Ni, B, 0,2 Zn, dan Si
2.4 Lilin Lebah Lilin lebah merupakan lilin yang dibentuk oleh lebah madu di sisiran sarangnya sebagai bahan utama dan diperkuat dengan bahan perekat yang disebut propolis. Propolis juga merupakan resin lengket yang berasal dari batang pohon atau kulit kayu, dikumpulkan, dan diproses dengan sekresi cairan ludah lebah. Setiap jenis lebah memiliki sumber resin tertentu yang ada di daerah masing-masing sehingga komposisi propolis sangat bervariasi.[18] Lilin lebah memiliki rumus kimia C13H27CO2C26H53, titik lebur yang berkisar antara 61°-69°C,
tidak larut dalam air dan sedikit larut dalam alkohol dingin. Propolis berasal dari bahasa Yunani yaitu pro yang berarti sebelum dan polis yang berarti kota. Istilah ini menggambarkan propolis sebagai pelindung sarang lebah dari hal-hal di luar sarang agar sarang dan isinya yang mengandung koloni larva lebah madu terlindungi dari bahaya dan senantiasa bersih steril dengan tujuan agar telur dapat menetas dan berkembang dengan sempurna. Gambar 2 menunjukkan lilin lebah yang akan digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 2 Lilin lebah 2.5 X-Ray Diffraction (XRD) Teknik difraksi sinar-X merupakan teknik umum yang dipakai untuk mengidentifikasi struktur, ukuran kristal, unsur, parameter kisi, dan derajat kristalisasi suatu material melalui puncak-puncak intensitas yang muncul.[19] Awalnya difraksi sinar-X hanya digunakan untuk menentukan struktur kristal suatu material. Sekarang penggunaannya telah dikembangkan, tidak hanya digunakan untuk menentukan struktur, tetapi juga untuk berbagai masalah seperti, analisis kimia, perubahan fase, dan menentukan ukuran partikel.[20] X-ray powder diffraction (XRD) juga mempunyai kemampuan untuk menganalisa jenis-jenis dari berbagai bahan material yang berbeda seperti, bahan organik, anorganik, dan bahan logam.[21] Perangkat difraktometer terdiri atas X-ray tube, collimating slits, sample holder, dan detektor. X-ray tube
3
4
berada dalam kondisi vakum yang berperan untuk menghasilkan sinar-X. Ketika filamen-filamen yang berada di dalam X-ray tube dihubungkan dengan power supply bertegangan tinggi, maka akan mengeluarkan elektron-elektron di sekitar permukaannya. Elektron yang dipancarkan dengan tegangan tinggi akan menumbuk target (Cu, Mo, W, dan Mn).[22] Energi kinetik elektron yang menumbuk target berubah menjadi sinar-X. Sinar-X yang dihasilkan akan melewati collimating slits yang mengarah ke sample holder yang di dalamnya telah dimasukkan sampel yang akan dianalisa. Ketika detektor diputar, maka intensitas dari sinar-X pantul akan direkam. Detektor akan merekam dan memproses hasil difraksi dan mengubahnya menjadi pola difraksi yang dapat dilihat pada layar komputer.[23] Data yang diperoleh dari karakterisasi XRD menggambarkan grafik antara sudut hamburan (2θ) dengan intensitas. Peristiwa difraksi akan terjadi apabila memenuhi hukum Bragg sehingga akan membentuk interferensi konstruktif dan suatu puncak. Seperti yang terlihat pada Gambar 3.
AB+BC = mutiples nλ
Gambar 3 Skema difraksi sinar-X berdasarkan hukum Bragg n λ = 2 d sin θ ………………..(1) Ket : n = orde pembiasan bilangan bulat, 1,2,3....... d = jarak antar bidang (m) θ = sudut difraksi (o) λ = panjang gelombang radiasi (nm)
2.6 Scanning Electron Microscopy (SEM) Scanning electron microscopy (SEM) digunakan untuk mengamati morfologi suatu sampel. Prinsip kerja SEM mirip dengan mikroskop optik, namun memiliki perangkat yang berbeda. Prinsipnya adalah difraksi pada sudut yang sangat kecil. Elektron dapat dihamburkan oleh sampel yang bermuatan. Sampel yang tidak memiliki muatan maka dilapisi emas sebagai bahan konduktor yang biasa digunakan. Cara terbentuknya gambar pada SEM pertama berkas elektron disejajarkan dan difokuskan oleh magnet yang didesain khusus yang berfungsi sebagai lensa. Spesimen sasaran sangat tipis sehingga berkas yang dihantarkan tidak diperlambat atau dihamburkan terlalu banyak. Bayangan akhir diproyeksikan ke dalam layar pendar atau film. Berbagai distorsi terjadi akibat masalah pemfokusan dengan lensa magnetik membatasi resolusi hingga sepersepuluh nanometer.[3] 2.7 Fourier Transform InfraRed (FTIR) Fourier transform infrared (FTIR) merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengidentifikasi jenis ikatan kimia dalam senyawa kalsium fosfat, tetapi tidak dapat digunakan untuk menentukan unsur-unsur penyusunnya. Pada sebuah spektroskopi infra merah, radiasi infra merah akan dilewati oleh sebuah sampel. Sebagian dari infra merah tersebut akan diserap (absorbs) dan sebagian lagi akan dipancarkan/diteruskan (transmitted) oleh sampel. Sampel akan menyerap infra merah jika ada kesesuaian antara frekuensi radiasi infra merah dengan frekuensi vibrasional molekul sampel dan perubahan momen dipol selama bervibrasi.[24] FTIR memanfaatkan energi vibrasi gugus fungsi penyusun senyawa kalisum fosfat, yaitu gugus PO4, gugus CO3, dan gugus OH. Gugus PO4 memiliki 4 mode vibrasi, yaitu:
4
5
Vibrasi stretching (ν1), dengan bilangan gelombang sekitar 956 cm1 . Pita absorpsi ν1 ini dapat dilihat pada bilangan gelombang 960 cm-1. Vibrasi bending (ν2), dengan bilangan gelombang sekitar 363 cm-1. Vibrasi asimetri stretching (ν3), dengan bilangan gelombang sekitar 1040 sampai 1090 cm-1. Pita absorpsi ν3 ini mempunyai dua puncak maksimum. yaitu pada bilangan gelombang 1090 cm-1 dan 1030 cm-1. Vibrasi antisimetri bending (ν4), dengan bilangan gelombang sekitar 575 sampai 610 cm-1. Bentuk pita ν3 dan ν4 yang tidak simetri membuktikan bahwa senyawa kalsium fosfat tidak semuanya dalam bentuk amorf. Spektrum senyawa kalsium fosfat juga dapat dilihat pada pita ν4, yang terbelah dengan bilangan gelombang maksimum 562 cm-1 dan 602 cm-1. Pita absorpsi OH- dapat juga terlihat dalam spektrum kalsium fosfat, yaitu pada bilangan gelombang sekitar 3576 cm-1 dan 632 cm-1. Pita absorpsi CO3 (karbonat) terlihat pada bilangan gelombang 1545 cm-1, 1450 cm-1, dan 890 cm-1. Kristal apatit tipe B mempunyai daerah bilangan gelombang sekitar 1465 cm-1, 1412 cm-1, dan 873 cm-1.[25]
BAHAN DAN METODE 3.1 Tempat dan Waktu Sintesis HAp berpori dilakukan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Karakterisasi SEM dan XRD dilakukan PTBIN BATAN-PUSPIPTEK Serpong, sedangkan karakterisasi FTIR dilakukan di Biofarmaka IPB. Penelitian ini dilaksanakan mulai dari Mei 2011 sampai Januari 2012.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas ukur 10 ml, labu ukur 100 ml, gelas kimia 250 ml, magnetic stirrer, termometer digital, furnace, timbangan analitik, hot plate, mortar, sonikasi, sudip, aluminium foil, perangkat XRD, perangkat SEM, dan perangkat FTIR. 3.2.2 Bahan Bahan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah serbuk kalsium dari cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.), larutan H3PO4, etanol 96%, lilin lebah, dan aquades. 3.3 Prosedur Penelitian Penelitian ini terbagi atas beberapa tahap, yaitu tahap pertama preparasi lilin lebah, tahap kedua preparasi cangkang kerang darah (A. granosa), tahap ketiga sintesis hidroksiapatit, tahap keempat sintesis hidroksiapatit berporogen lilin lebah, tahap kelima pencirian dengan XRD, tahap keenam karakterisasi SEM dan yang terakhir karakterisasi FTIR. 3.3.1 Preparasi Lilin Lebah Penelitian ini diawali dengan pengambilan lilin dari sarang lebah dengan cara merebus sarang lebah pada suhu 69° - 70o C lebih kurang 10 menit sampai lilin yang ada pada sarang lebah terpisah. Lilin yang telah terpisah tersebut akan mengapung dan menempel pada dinding wadah. Lilin yang dihasilkan lalu diambil dan disimpan. 3.3.2 Preparasi Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa) Cangkang kerang darah (A. granosa) yang telah didapatkan, terlebih dahulu dibersihkan dari lumpur yang menempel pada cangkang kerang tersebut kemudian dikeringkan pada suhu kamar. Cangkang kerang yang sudah dikeringkan seterusnya dikalsinasi pada suhu 1000o C selama 5 jam, setelah itu dihaluskan menggunakan mortar. Untuk mengetahui fase yang terkandung
5
6
didalamnya XRD.
dilakukan
karakterisasi
3.3.3 Sintesis Kalsium Fosfat Sintesis kalsium fosfat dalam penelitian ini menggunakan metode sol gel. Senyawa kalsium fosfat diperoleh dengan mencampurkan serbuk CaO hasil kalsinasi dari cangkang kerang darah (A. granosa) dengan H3PO4. Metode sintesisnya yaitu CaO ditambahkan etanol 96% sebanyak 100 ml di dalam beaker glass dan selanjutnya dicampurkan dengan H3PO4 yang dilarutkan dengan etanol 96% sebanyak 100 ml dilakukan dengan cara penetesan dari buret. Campuran larutan H3PO4 dan larutan CaO diaduk pada suhu 37° C menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 300 rpm dengan laju alir 3,0 ml/menit. Kemudian larutan yang dihasilkan diendapkan (aging) selama 24 jam pada suhu kamar. Setelah itu dipanaskan lagi pada suhu 60° C sampai membentuk gel. Gel tersebut disintering dengan suhu 900o C selama 5 jam. Hasilnya dikarakterisasi dengan menggunakan XRD, SEM, dan FTIR. 3.3.4 Sintesis Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah Senyawa kalsium fosfat diperoleh dengan mencampurkan serbuk CaO hasil kalsinasi dari cangkang kerang darah (A. granosa) dengan H3PO4. Metode sintesisnya yaitu CaO ditambahkan etanol 96% sebanyak 100 ml di dalam beaker glass dan selanjutnya dicampurkan dengan H3PO4 yang dilarutkan dengan etanol 96% sebanyak 100 ml dilakukan dengan cara penetesan dari buret. Campuran larutan H3PO4 dan larutan CaO diaduk pada suhu 37° C menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 300 rpm dengan laju alir 3,0 ml/menit. Selanjutnya campuran tersebut ditambahkan lilin lebah sebagai porogennya lalu disonikasi selama 15 menit. Besarnya variasi konsentrasi lilin yang digunakan sebagai porogen HAp berpori dalam penelitian ini yaitu 10%,
20%, 30%, 40%, dan 50%. Kemudian larutan yang dihasilkan diendapkan (aging) selama 24 jam pada suhu kamar. Setelah itu dipanaskan lagi pada suhu 60°C sampai membentuk gel. Gel tersebut disintering dengan suhu 900oC selama 5 jam. Hasilnya dikarakterisasi dengan menggunakan XRD, SEM, dan FTIR. 3.3.5 Karakterisasi XRD Sampel senyawa kalsium fosfat berupa serbuk sebanyak 200 mg ditempatkan di dalam plat aluminium berukuran 2 x 2 cm. Setelah itu dikarakterisasi menggunakan XRD XD610 SHIMADZU dengan sumber CuKα. Tegangan yang digunakan sebesar 40 kV dan arus generatornya sebesar 20 mA. Pengambilan data difraksi dilakukan dalam rentang sudut difraksi 2θ = 10o sampai 2θ = 70o. 3.3.6 Karakterisasi SEM Sampel yang sudah terbentuk dan berbentuk serbuk diambil sebanyak 2 gram, diletakkan pada plat logam tembaga yang berbentuk bulat (sample holder) yang berdiameter ± 5 cm, dan dilakukan proses pelapisan atau coating sampel agar sampel memiliki sifat konduktif. Setelah itu dikarakterisasi dengan menggunakan SEM JSM-6360 LA dengan perbesaran 3.500x. 3.3.7 Karakterisasi FTIR Sampel yang berupa serbuk sebanyak 2 mg dicampur dengan 100 mg KBr, kemudian dibuat pelet. Setelah itu, sampel dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR Bruker Tensor 37 pada jangkauan bilangan gelombang 400 – 4000 cm-1.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Preparasi Lilin Lebah Sintesis senyawa kalsium fosfat dapat dilakukan dengan mencampurkan kalsium oksida (CaO) yang bersumber dari cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) dan asam fosfat (H3PO4) serta etanol 96% sebagai media pelarut.
6
7
Sedangkan untuk membuat porinya ditambahkan porogen lilin lebah dengan menggunakan metode sonikasi untuk mendapatkan pori yang lebih rata dan seragam. Lilin lebah yang digunakan terlebih dahulu direbus menggunakan aquades sehingga lilin lebah terpisah dari sarangnya. Sarang lebah dengan berat 21,6794 gram yang direbus di dalam 100 ml aquades dapat menghasilkan 4,6905 gram lilin lebah. 4.2 Preparasi Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa Linn.) Cangkang kerang darah dapat diperoleh dengan mudah karena jumlahnya yang berlimpah. Komposisi mineral dari cangkang kerang darah (A. granosa) terdiri dari 98,7% kalsium karbonat (CaCO3) berdasarkan penelitian Awang et al.[26] Hal tersebut mendorong penggunaan cangkang kerang darah (A. granosa) dalam bidang sains terutama sebagai sumber kalsium untuk pembuatan senyawa kalsium fosfat. Sebelum menjadi serbuk CaO, cangkang kerang darah (A. granosa) terlebih dahulu dibersihkan dari lumpur yang menempel pada cangkangnya lalu dikeringkan, seterusnya dikalsinasi pada suhu 1000oC selama 5 jam. Serbuk CaO cangkang kerang sebanyak 80,7667 gram dihasilkan dari kalsinasi cangkang kerang sebanyak 165,3860 gram. Reaksi yang terjadi akibat proses kalsinasi tersebut adalah sebagai berikut: CaCO3 CaO + CO2 Keberadaan ion karbonat akan berpengaruh dalam pembuatan senyawa kalsium fosfat. Ion karbonat akan menempati dua posisi dalam struktur HAp, pertama menggantikan gugus OHmembentuk apatit karbonat tipe-A (AKA) dengan rumus kimia (Ca10(PO4)6CO3) sedangkan posisi kedua menggantikan gugus PO43- membentuk apatit karbonat tipe-B (AKB) dengan rumus kimia (Ca10(PO4)3(CO3)3(OH)2) [27] .
= CaO
Gambar 4 Pola XRD cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) Hasil kalsinasi serbuk cangkang kerang dianalisis menggunakan XRD. Analisis XRD dilakukan untuk mengetahui fase kalsium yang terdapat di dalam cangkang kerang darah (A. granosa). Gambar 4 memperlihatkan pola XRD dari cangkang kerang darah (A. granosa). Pola XRD untuk hasil Pola XRD untuk hasil cangkang kerang darah (A. granosa) menunjukkan fase CaO untuk keseluruhan puncak dan terlihat dua puncak tertinggi yaitu pada sudut 2θ = 37,251o dan 53,748o. Hal ini mengacu pada data JCPDS (Joint Committee of Powdered Diffraction Standard). Data JCPDS yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 3. 4.3 Sintesis dan Karakterisasi XRD Senyawa Kalsium Fosfat Pembuatan senyawa kalsium fosfat dapat dilakukan dengan menggunakan metode sol gel. Bahan utama pembuatan senyawa kalsium fosfat yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk CaO cangkang kerang darah sebanyak 5,6 gram yang dicampurkan dengan 3,5 ml H3PO4 yang masing-masing dicampur sampai dengan 100 ml etanol 96%. Perbandingan nilai Ca/P yang digunakan sebesar 1,67. Hasil sintesis senyawa kalsium fosfat tersebut dianalisa menggunakan XRD sehingga fase yang terbentuk di dalam sampel dapat diketahui. Pola XRD senyawa kalsium fosfat pada sampel kontrol (Gambar 5) memperlihatkan bahwa
7
8
tidak semua puncak yang menunjukkan fase HAp.
muncul
= HAp = TKF
Gambar 5 Pola XRD senyawa kalsium fosfat kontrol (tanpa porogen lilin lebah) Fase HAp ditunjukkan oleh puncak-puncak dengan intensitas tertinggi yaitu pada sudut 2θ = 25,88o; 31,78o; dan 32,94o. Namun, masih terdapat dua puncak yang bukan milik HAp dengan intensitas yang rendah, yaitu pada 2θ = 17,98o dan 39,8o. Mengacu pada data JCPDS, sudut 2θ tersebut merupakan fase dari senyawa trikalsium fosfat (TKF). 4.4 Sintesis dan Karakterisasi XRD Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah Senyawa kalsium fosfat yang memiliki tingkat kestabilan paling tinggi adalah HAp, tetapi mempunyai tingkat kelarutan yang lama sehingga membutuhkan pori untuk mengatasi hal tersebut. Senyawa kalsium fosfat berpori dapat dibuat dengan penambahan suatu bahan yang tidak memberikan bahaya terhadap tubuh. Pembuatan senyawa kalsium fosfat berpori dalam penelitian ini menggunakan lilin lebah sebagai bahan porogennya. Lilin lebah dimasukkan ke dalam campuran CaO dan H3PO4, dengan cara sonikasi kemudian diendapkan. Selanjutnya dipanaskan dan diaduk sampai membentuk gel, lalu disintering pada suhu 900o C. Saat temperatur mencapai 900o C, campuran CaO dan H3PO4 membentuk cluster,
karena lilin lebah tidak larut di dalam campuran CaO dan H3PO4, maka lilin lebah terjebak di dalam cluster-cluster tersebut. Selama proses pemanasan campuran CaO dan H3PO4 akan bereaksi membentuk fase stabil HAp, dan lilin lebah akan menguap. Pada suhu 69o – 70o C lilin lebah akan berubah fase menjadi gas dan akan meninggalkan pori-pori pada HAp. Lilin lebah yang ditambahkan dalam penelitian ini bervariasi, yaitu 10% - 50%. Identifikasi fase hasil sintesis senyawa kalsium fosfat dapat dianalisa menggunakan XRD sedangkan untuk menentukan fase yang muncul mengacu pada data JCPDS. Hasil analisa XRD sampel senyawa kalsium fosfat berpori dapat dilihat pada gambar berikut. = HAp
(a)
= TKF = AKB = AKA
(b)
(c)
(d)
(e)
2θ Gambar 6 Pola XRD senyawa kalsium fosfat dengan penambahan lilin lebah (a) 10%, (b) 20%, (c) 30%, (d) 40%, (e) 50%
8
9
Pola XRD yang terbentuk dari hasil sintesis senyawa kalsium fosfat berpori dengan menambahkan porogen lilin lebah dengan konsentrasi yang bervariasi 10% - 50% memperlihatkan bahwa di setiap sampel terdapat senyawa HAp. Namun demikian, pada beberapa sampel terdapat senyawa selain senyawa HAp, yaitu TKF, apatit karbonat tipe-A (AKA), dan apatit karbonat tipe-B (AKB). Penentuan fase yang terbentuk pada setiap sampel mengacu pada data JCPDS. Pola XRD pada Gambar 6(a) senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 10% memperlihatkan pola XRD yang hampir sama dengan pola sampel kontrol. Fase yang dominan adalah fase HAp dengan tiga puncak tertingginya, yaitu pada sudut 2θ = 31,96o; 32,36o; dan 33,06o. Pada Gambar 6(a) terdapat satu puncak milik TKF. Puncak tersebut memiliki intensitas yang rendah yaitu pada 2θ = 18,14o. Hasil XRD sampel dengan porogen lilin 20% (Gambar 6(b)) menunjukkan bahwa puncak tertinggi yang terbentuk adalah fase AKB dengan sudut 2θ = 32,04o. Fase TKF terbentuk pada sudut 2θ = 18,2o; 34,28o; 40,04o; dan 46,92o. Sedangkan fase HAp terbentuk antara lain pada sudut 2θ = 32,44o; 33,16o; dan 33,16o. Pola XRD yang terbentuk pada sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 30% (Gambar 6(c)) memperlihatkan bahwa semua puncak yang terbentuk adalah milik HAp tanpa ada fase lain, dengan puncak tertinggi pada sudut 2θ = 31,865o. Hasil XRD pada sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 40% (Gambar 6(d)) menunjukkan bahwa puncak tertinggi adalah fase AKB pada sudut 2θ = 32,131o. Pada sampel ini terdapat dua fase AKB lainnya dengan sudut 2θ = 29,341o dan 40,258o, sedangkan fase yang paling banyak muncul adalah TKF dengan sudut 2θ antara lain 22,163o; 32,538o; 34,732o; 35,544o; 43,942o; 50,795o, dan 53,531o. Fase HAp antara
lain terbentuk pada sudut 2θ = 26,199o; 28,122o; 33,269o; 47,03o; dan 49,847o. Selain fase HAp, TKF, dan AKB juga terdapat satu puncak yang menunjukkan fase AKA yaitu pada 2θ = 31,4o. Pola XRD pada sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin 50% (Gambar 6(e)) memperlihatkan bahwa fase yang dominan terbentuk adalah TKF dengan puncak tertinggi pada sudut 2θ = 31,21o. Puncak tertinggi fase TKF berikutnya adalah pada 2θ = 13,847o; 17,097o; dan 34,569o. Fase HAp memiliki tiga puncak tertinggi, yaitu pada 2θ = 25,982o; 28,014o; dan 31,942o. Hasil XRD semua sampel dalam penelitian ini memperlihatkan bahwa senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin 30% yang paling stabil karena semua puncaknya menunjukkan senyawa HAp. Sedangkan pada sampel lainnya masih terdapat senyawa kalsium fosfat yang belum stabil dan fase karbonat. Fase AKA dapat terbentuk pada suhu tinggi dan menggantikan posisi OH- dalam struktur HAp sedangkan fase AKB dapat terbentuk pada suhu rendah dan menggantikan ion (PO4)3-. Berdasarkan penelitian Deepak et al fase TKF dapat terbentuk mulai dari suhu 600o C dengan bahan kalsium yang digunakan bersumber dari kalsium nitrat tetrahidrat (Ca(NO3)24H2O) yang direaksikan dengan di-ammonium hidrogen ortofosfat ((NH3)2HPO4).[28] Hasil parameter kisi sampel dapat dilihat pada Tabel 2. Parameter kisi dapat dihitung dengan menggunakan metode Cohen yang dapat dilihat pada Lampiran 10. Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 2 menunjukkan tingginya persentase ketepatan yang dihasilkan dalam setiap sampel sehingga dapat dikatakan bahwa fase yang terkandung dalam sampel pada umumnya adalah HAp. Besarnya persentase ketepatan parameter kisi a pada kisaran 83,720 – 99,859, sedangkan untuk persentase ketepatan pada parameter kisi c pada kisaran 75,670 – 99,874.
9
10
Tabel 2 Parameter kisi sampel Parameter Ketepatan Kode Kisi (Å) (%) Sampel a=b c a=b c Kontrol 9,41 6,87 99,86 99,87 10% 9,44 6,89 99,81 99,83 20% 9,57 7,00 98,38 98,26 30% 9,48 6,93 99,34 99,32 40% 7,89 5,21 83,72 75,67 50% 9,51 6,96 99,02 98,80
a)
Tabel 3 Ukuran kristal sampel 2θ β (deg) β (rad) 25,88 0,178 0,003 26,04 0,212 0,004 26,14 0,205 0,004 26,012 0,136 0,002 26,199 0,379 0,007 25,982 0,352 0,006
b) D (nm) 45,776 38,447 39,768 59,929 21,513 23,153
Ukuran kristal pada bidang 0 0 2 dihitung menggunakan persamaan Scherrer. Pada Tabel 3 memperlihatkan ukuran kristal sampel berkisar antara 21,513 – 59,929 nm. Ukuran kristal yang diperoleh berbanding terbalik dengan nilai FWHM (full width at half maximum). Berdasarkan hasil perhitungan terlihat bahwa sampel dengan porogen lilin 30% memiliki ukuran kristal yang paling besar. 4.5 Karakterisasi SEM Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah Morfologi sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah dapat dilihat dengan menggunakan scanning electron microscopy (SEM). Gambar 7(a) – 7(e) menunjukkan hasil SEM dari sampel dengan porogen lilin lebah yang disinterring pada suhu 900o C.
c)
d)
10
11
e)
Gambar 7 Hasil SEM senyawa kalsium fosfat dengan penambahan lilin lebah (a) 10%, (b) 20%, (c) 30%, (d) 40%, (e) 50% Keterangan gambar : : contoh pori mikro (pori yang terdapat di dalam butiran senyawa kalsium fosfat). : contoh pori makro (pori yang terdapat di antara butiran senyawa kalsium fosfat). Morfologi sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 10% terlihat membentuk butirbutir senyawa kalsium fosfat dan pori. Ukuran pori makro yang terbentuk ratarata mempunyai diameter 1,62 μm, sedangkan ukuran pori mikro yang terbentuk sekitar 0 – 0,5 μm. Senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 20% (Gambar 7(b)) tidak menunjukkan perubahan yang signifikan terhadap Gambar 7(a). Pori yang terbentuk hanya di tempat tertentu saja tidak menyebar dengan rata. Ukuran diameter pori makro yang terbentuk rata-rata sekitar 1,1 μm dan pori mikronya berukuran sekitar 0 – 0,5 μm. Morfologi senyawa kalsium fosfat dengan porogen 30% (Gambar 7(c)) memperlihatkan bentuk permukaan yang lebih kasar dan butir-butir senyawa kalsium fosfat mengelompok membentuk granula. Ukuran rata-rata pori makro yang terbentuk sekitar 1,2 μm dan ukuran pori mikro yang terbentuk berukuran 0 – 0,5 μm. Permukaan sampel dengan porogen lilin
lebah 40% membentuk granula dan kasar dengan ukuran rata-rata pori makro yang terbentuk sekitar 1,14 μm, sedangkan ukuran pori mikro yang terbentuk berukuran sekitar 0 – 0,5 μm. Permukaan sampel dengan porogen lilin lebah 50% (Gambar 7(e)) memperlihatkan pori yang terbentuk lebih banyak. Permukaan sampel terlihat membentuk bongkahan atau granula dengan ukuran pori yang lebih besar dan lebih banyak dibandingkan dengan sampel 10%, 20%, 30%, dan 40%. Ukuran rata-rata pori makro yang terbentuk sekitar 1,74 μm dan ukuran rata-rata pori mikro yang terbentuk sekitar 0,245 μm. Semakin banyak porogen lilin lebah yang ditambahkan maka semakin besar pori yang terbentuk. 4.6 Karakterisasi FTIR Senyawa Kalsium Fosfat Berpori dengan Porogen Lilin Lebah Data hasil XRD didukung oleh data spektrokopi FTIR (Fourier transform infrared). Analisa FTIR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi OH-, PO43-, dan CO32- yang terbentuk pada sampel. Hasil spektroskopi FTIR untuk porogen lilin lebah dapat dilihat pada Gambar 8(a) dapat diketahui dari pita transmitansi FTIR. Berdasarkan hasil analisa FTIR terlihat bahwa pada lilin lebah terdapat gugus fosfat (v1) terdapat pada bilangan gelombang 968 cm-1 dan 984 cm-1, pada bilangan gelombang 432 cm-1 dan 470 cm-1 terdapat gugus fungsi fosfat (v2). Gugus fungsi fosfat (v3) ditunjukkan oleh bilangan gelombang 1032 cm-1, 1055 cm-1, 1116 cm-1, dan 1196 cm-1, sedangkan gugus fungsi fosfat (v4) terdapat pada bilangan gelombang 585 cm-1. Bilangan gelombang 720 menunjukkan gugus fungsi NH. Gugus fungsi C-OH terdapat pada bilangan gelombang 891 cm-1. Gugus fungsi amino bebas primer (NH2) dan vibrasi CH2 ditunjukkan oleh bilangan gelombang 1220 cm-1 dan 1330 cm-1, 1346 cm-1, 1377 cm-1, dan 1398 cm-1, sedangkan bilangan gelombang 1417
11
12
cm-1, 1471 cm-1, dan 1311 menunjukkan gugus fungsi CO3 (v3). Bilangan gelombang 1737 cm-1 menunjukkan gugus fungsi C=O. Gugus fungsi CH3 terdapat pada bilangan gelombang 2860 – 2918 cm-1. Bilangan gelombang 3368 cm-1 menunjukkan gugus fungsi OH. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa pada sampel kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 30% telah terbentuk gugus fungsi PO43-, CO32-, dan OH- masing-masing pada panjang gelombang tertentu. Pita serapan untuk vibrasi fosfat (v1) terdapat pada bilangan gelombang 961,98 cm-1, 1040,78 cm-1 dan 1092,79 cm-1 untuk vibrasi fosfat (v3) sedangkan vibrasi fosfat (v4) terdapat pada bilangan gelombang 570,58 cm-1 dan 601,91 cm-1. Keberadaan pita serapan gugus fosfat pada Gambar 8(b) menunjukkan HAp pada sampel telah terbentuk. Pita serapan CO32- terdapat pada bilangan gelombang 1458,28 cm-1. Keberadaan ion karbonat merupakan inhibitor dalam pembuatan senyawa kalsium fosfat. Gugus fungsi OH- terbentuk pada bilangan gelombang 632,34 cm-1, 3434,84 cm-1, 3572,14 cm-1, dan 3643,18 cm-1. Munculnya gugus fungsi OH- pada sampel menunjukkan bahwa di dalam sampel masih terkandung H2O.
a)
b)
Gambar 8 Hasil FTIR (a) lilin lebah, (b) senyawa kalsium fosfat 30% Hasil spektroskopi FTIR pada sampel senyawa kalsium fosfat berpori dengan penambahan porogen lilin lebah 30% tidak menyebabkan perubahan fase pada senyawa kalsium fosfat yang terbentuk.
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Senyawa kalsium fosfat merupakan salah satu biomaterial yang banyak digunakan dalam bidang medis. Senyawa kalsium fosfat berporogen lilin lebah dapat disintesis menggunakan metode sol gel dengan mereaksikan CaO sebagai sumber kalsium dan H3PO4 sebagai sumber fosfat serta etanol 96% sebagai pelarut. Sedangkan penambahan porogen lilin lebah dengan senyawa kalsium fosfat yang dilakukan dengan metode sonikasi ditujukan agar pori yang terbentuk lebih menyebar dan seragam. CaO yang digunakan bersumber dari cangkang kerang darah (Anadara granosa Linn.) yang dikalsinasi pada suhu 1000oC selama 5 jam. Penambahan porogen lilin lebah yang digunakan adalah sebanyak 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50%. Hasil analisa XRD menunjukkan bahwa sampel dengan porogen lilin lebah 30%
12
13
memiliki tingkat stabilitas yang paling tinggi karena semua fase yang terbentuk adalah fase HAp. Sampel dengan porogen 10% masih terdapat satu fase lain yaitu fase TKF. Sampel dengan porogen 20% puncak tertingginya menunjukkan fase AKB. Sedangkan dengan porogen 40% dan 50% fase yang dominan muncul menunjukkan fase TKF. Berdasarkan hasil analisa SEM menunjukkan bahwa senyawa kalsium fosfat dengan porogen 50% memiliki ukuran pori yang lebih rata dan seragam dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Sampel senyawa kalsium fosfat dengan porogen lilin lebah 50% memiliki ukuran pori paling banyak dan besar. 5.2 Saran Perlu penelitian lebih lanjut dan diharapkan dapat menghasilkan senyawa kalsium fosfat dengan pori yang lebih seragam, rata, dan ukuran pori lebih besar. Selain itu, pada saat melakukan presipitasi, suhu larutan, dan kecepatan tetesan larutan H3PO4 harus tetap stabil sehingga diperoleh hasil yang lebih baik.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
4.
Ficai A. Andronescu E. Voicu G. Ficai D. Advances in Collagen/Hydroxyapatite Composite Materials. Adv in Composite Mater for Medicine and Nanotechnol 2011;3-32. Jaffe WL, Scott DF. Current concepts review - total hip arthroplasty with hydroxyapatitecoated prostheses. J Bone Joint Surg Am 1996;78:1918-34. Samsiah, Robiatul. Karakteristik biokomposit apatit-kitosan dengan XRD (X-ray diffraction), FTIR (Fourier transform infrared), SEM (scanning electron microscopy) dan uji mekanik. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor; 2009. Raucci MG, Guarino V, Ambrosio L. 2009. Polymeric Composites, Prepared by Sol-Gel Method, with
11.
12.
13.
14.
Spatial Gradients of Hydroxyapatite Bioactive Signals. Italy: IMCBCNR. Dewi, SU. Pembuatan komposit kalsium fosfat-kitosan dengan metode sonikasi. [Tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor; 2009. Sopyan I, Mel M, Ramesh S, Khalid KA. Porous hidroxyapatite for artificial bone application. Sci and Technol of Adv Mater 2007; 8: 116-123. Komlev VS, Barinov SM. Porous hidroxyapatite ceramics of bimodal pore size distribution. J of Mater Sci: Mater in Madicine 2007; 13: 116–123. Bingol OR, Durucan C. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite from calcium sulfate hemihydrate. Am J of Biomed Sci 2011; 4(1): 50-59. Dawnay EJC. 1997. Growth and Characterization of Semiconductor Nanoparticles in Porous Sol-Gel Film. Departement of Electrical and Electronic Engineering, Imperial College. Muflikhah. 2009. Perhitungan Ab initio interaksi antara trikalsium fosfat dan hidroksiapatit dengan segmen molekul selulosa. http://eprints.undip.ac.id/2715/1/Jur nal_Muflikhah.pdf. [14 Januari 2012] Ahmiatri SS, Soejoko DS. Pengaruh ion karbonat dalam proses presipitasi senyawa kalsium fosfat. Makara Sains 2002; 6(2): 55-58. Kim HS, Kim JT, Jung YJ. Preparation of porous chitosan/ fibroin-hydroxyapatite composite matrix for tissue engineering. Macromolecular Res 2007; 15(1):65-73. Brinker CJ, GW Scherer. 1990. Sol-Gel Science, The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press Inc. San Diego. Vijayalakshmi U, Rajeswari S. Preparation and characterization of microcrystalline hydroxyapatite
13
14
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
using sol gel method. Trends Biomater Artificial Organs 2006; 19(2):57-62. Broom MJ. 1985. The Biology And Culture Of Marine Bivalve Molluscs Of The Genus Anadara. Manila: ICLARM. Nurjanah, Zulhamsyah, Kustiyariyah. Kandungan mineral dan proksimat kerang darah (Anadara granosa) yang diambil dari Kabupaten Boalemo, Gorontalo. Bul Teknol Hasil Perikanan 2005; VIII(2): 17-24. Balgies. 2011. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang (Chicoreusramosus) [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Riyanti E, Hadidjah D, Iswari AP. Pemakaian propolis sebagai antibakteri pada pasta gigi. Pustaka.unpad.ac.id. 2009: 1-10. Hastuti E. Wahyuni MS, Karakterisasi cangkang kerang menggunakan XRD dan X-ray physics basic unit. J Neutrino 2010; 3(1): 32-43. Culliti BD. 2001. Element of XRay Diffraction, Ed ke-3. New Jersey: Prentice Hall. Rendle DF. X-ray diffraction in forensic science. The Rigaku J 2003; 19(2) dan 20(1): 11-22. Prasetyanti F. 2008. Pemanfaatan cangkang telur ayam untuk sintesis hidroksiapatit dengan reaksi kering [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Connolly JR. Introduction to X-ray powder diffraction. Spring 2007; 19. Chatwall G. 1985. Spectroscopy Atomic and Molecule. Himalaya Publ House: Bombay. Nurbainah E. Pelapisan hidroksiapatit (HAp) pada permukaan logam stainless steel 316l dengan metoda deposisi elektroforesis (EPD) [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor; 2009.
26. Hazmi AJA, Zuki ABZ, Noordin MM, Jalila A, Norimah Y. Mineral composition of the cockle (Anadara granosa) shells of West coast of peninsular Malaysia and it’s potential as biomaterial for use in bone repair. J of Anim and Veterinary Adv 2007; 6(5): 591594. 27. Aoiki H. 1991. Science and Medical Applications of Hydroxyapatite. Institute for Medical and Dental Engineering. Tokyo Medical and Dental University. 28. 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.
14
LAMPIRAN
16
Lampiran 1 Diagram alir penelitian Mulai Persiapan alat dan bahan tidak Siap? ya Preparasi lilin lebah Kalsinasi cangkang kerang Karakterisasi XRD Pembuatan larutan CaO dan H3PO4 dalam 100 mL etanol 96% Presipitasi Sonikasi dengan penambahan lilin lebah sebanyak 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50% Aging Pengadukan dan dipanaskan Sintering Serbuk sampel
Karakterisasi XRD
Karakterisasi SEM
Karakterisasi FTIR
Analisis Hasil Penyusunan Laporan Selesai
16
17
Lampiran 2 Keterangan pembuatan senyawa kalsium fosfat
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
17
18
Lanjutan Lampiran 2
(i)
(l)
(j)
(k)
Keterangan gambar : (a). Sarang lebah (b). Lilin lebah (c). Cangkang telur ayam yang sudah dibersihkan dan dikeringkan (d). Cangkang telur ayam yang sudah dikalsinasi (e). Serbuk CaO cangkang kerang darah (f). Presipitasi (g). Sonikasi (h). Aging (i). Pengadukan dan dipanaskan (j). Membentuk gel (k). Sintering (l). Serbuk senyawa kalsium fosfat
18
19
Lampiran 3 Data JCPDS fase (a) CaO, (b) CaCO3, (c) HAp, (d) TKF, (e) AKA, dan (f) AKB. (a)
(b)
19
20
Lanjutan Lampiran 3 (c)
(d)
20
21
Lanjutan Lampiran 3 (e)
(f)
21
37
Lampiran 4 Hasil pengolahan data sampel kontrol HAp kerang darah 2θ int-f 17,98 14 21,76 8 22,88 9 25,88 45 28,1 13 28,94 20 31,78 100 32,94 67 34,08 38 39,8 26 41,98 9 46,72 34 48,1 17 49,48 35 50,48 19 53,18 17 55,86 8 63,02 11 64,02 13
HAp JCPDS 2θ int-f %Δ2θ 18,785 4 95,715 21,819 10 99,730 22,902 10 99,904 25,879 40 99,996 28,126 12 99,908 28,966 18 99,910 31,773 100 99,978 32,902 60 99,885 34,048 25 99,906 39,818 20 99,955 42,029 10 99,883 46,711 30 99,981 48,103 16 99,994 49,468 40 99,976 50,493 20 99,974 53,143 20 99,930 55,879 10 99,966 63,011 4 99,986 64,078 13 99,909
2θ 18,598 21,528 22,691 25,972 28,535 28,535 31,529 32,835 33,917 39,793 -
AKA int-f 1 2 7 35 17 17 100 2 19 13 -
%Δ2θ 96,677 98,922 99,167 99,646 98,476 98,581 99,204 99,680 99,519 99,982 -
2θ 25,726 28,126 29,355 32,172 32,172 34,168 39,401 42,527 47,071 48,985 49,554 49,554 52,682 -
AKB int-f 25 <2 10 100 100 10 6b 2b 16 10 16 16 10b -
%Δ2θ 99,401 99,908 98,586 98,782 97,613 99,742 98,987 98,714 99,254 98,193 99,851 98,131 99,055 -
2θ 18,469 21,873 22,206 25,802 28,68 28,68 32,448 32,448 34,371 39,8 41,683 46,968 48,402 49,785 50,314 53,512 56,139 63,443 64,677
TKF Int 1 11 3 21 2 2 21 21 72 13 16 30 21 19 10 13 11 12 8
%Δ2θ 97,352 99,483 96,965 99,698 97,978 99,093 97,941 98,484 99,153 100 99,287 99,472 99,376 99,387 99,670 99,380 99,503 99,333 98,984
FASE TKF HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp TKF HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp
22
37
38
Lampiran 5 Hasil pengolahan data sampel 10% HAp lilin 10% 2θ 11 18,14 26,04 28,26 29,1 31,96 32,36 33,06 34,24 39,98 46,82 48,22 49,6 50,62 52,18 53,3 64,24
int-f 14 15 42 13 23 100 59 65 45 28 31 16 31 18 15 17 13
HAp JCPDS 2θ int-f %Δ2θ 10,82 12 98,336 18,785 4 96,566 25,879 40 99,378 28,126 12 99,524 28,966 18 99,537 31,773 100 99,411 32,196 60 99,491 32,902 60 99,520 34,048 25 99,436 39,818 20 99,593 46,711 30 99,767 48,103 16 99,757 49,468 40 99,733 50,493 20 99,748 52,1 16 99,846 53,143 20 99,705 64,078 13 99,747
2θ 10,732 18,598 25,972 28,535 29,355 31,529 32,214 32,835 34,168 39,301 -
AKA int-f 14 1 35 17 10 100 70 2 10 19 -
%Δ2θ 97,503 97,537 99,738 99,036 99,131 98,633 99,547 99,315 99,789 98,272 -
2θ 25,726 28,126 29,355 32,172 32,172 33,407 34,168 39,401 47,071 48,985 49,554 51,191 52,1 -
AKB int-f 25 <2 10 100 100 40 10 6b 16 10 16 10 6b -
%Δ2θ 98,779 99,524 99,131 99,341 99,416 98,961 99,789 98,530 99,467 98,438 99,907 98,885 99,846 -
2θ 10,847 18,469 25,802 28,68 28,68 32,448 32,448 33,026 34,371 39,8 46,968 48,402 49,785 50,733 52,616 53,512 64,677
TKF int-f 4 1 21 2 2 21 21 11 72 13 30 21 19 10 7 13 8
%Δ2θ 98,589 98,219 99,078 98,536 98,536 98,496 99,729 99,897 99,619 99,548 99,685 99,624 99,628 99,777 99,171 99,604 99,324
FASE HAp TKF HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp
23
38
39
Lampiran 6 Hasil pengolahan data sampel 20% HAp 20% 2θ 11,06 18,2 26,14 28,02 29,18 32,04 32,44 33,16 34,28 40,04 46,92 48,32 49,66 50,72 51,46 53,36
int-f 15 17 38 13 19 100 51 63 41 26 27 16 32 20 14 18
HAp JCPDS 2θ int-f %Δ2θ 10,82 12 97,782 18,785 4 96,886 25,879 40 98,991 28,126 12 99,623 28,966 18 99,261 32,196 60 99,515 32,196 60 99,242 32,902 60 99,216 34,048 25 99,319 40,452 2 98,982 46,711 30 99,553 48,103 16 99,549 49,468 40 99,612 50,493 20 99,550 51,283 12 99,655 53,143 20 99,592
2θ 10,732 18,598 25,972 28,535 29,682 32,214 32,214 32,835 33,917 39,793 -
AKA int-f 14 1 35 17 20 70 70 2 19 13 -
%Δ2θ 96,944 97,860 99,353 98,195 98,309 99,460 99,298 99,010 98,930 99,379 -
2θ 25,726 28,126 29,355 32,172 32,172 33,407 34,168 40,396 47,071 48,958 49,554 49,554 51,191 52,682
AKB int-f 25 <2 10 100 100 40 10 16 16 10 16 16 10 10b
%Δ2θ 98,391 99,623 99,404 99,590 99,167 99,261 99,672 99,119 99,679 98,697 99,786 97,647 99,475 98,713
2θ 10,847 18,469 25,802 27,769 28,68 32,448 32,448 33,026 34,371 40,058 46,968 48,402 49,785 49,785 50,314 53,512
TKF int-f 4 1 21 49 2 21 21 11 72 5 30 21 19 19 10 13
%Δ2θ 98,036 98,544 98,690 99,096 98,257 98,743 99,975 99,594 99,735 99,955 99,898 99,831 99,749 98,122 97,722 99,716
FASE HAp TKF HAp HAp HAp AKB HAp HAp TKF TKF TKF HAp HAp HAp HAp HAp
24
39
40
Lampiran 7 Hasil pengolahan data sampel 30% HAp 30% 2θ 10,975 26,012 28,234 29,02 31,865 32,271 33,002 34,167 39,938 46,792 48,201 49,583 50,585 51,398 52,211
int-f 16 38 16 24 100 50 58 31 24 35 16 43 21 16 17
HAp JCPDS 2θ int-f %Δ2θ 10,82 12 98,567 25,879 40 99,486 28,126 12 99,616 28,966 18 99,814 31,773 100 99,710 32,196 60 99,767 32,902 60 99,696 34,048 25 99,650 39,818 20 99,699 46,711 30 99,827 48,103 16 99,796 49,468 40 99,768 50,493 20 99,818 51,283 12 99,776 52,1 16 99,787
2θ 10,732 25,972 28,535 29,682 31,529 32,214 32,835 33,917 39,793 -
AKA int-f 14 35 17 20 100 70 2 19 13 -
%Δ2θ 97,736 99,846 98,945 97,770 98,934 99,823 99,491 99,263 99,636 -
2θ 28,126 29,355 32,172 32,172 33,407 34,168 39,401 47,071 48,985 49,554 49,554 51,191 52,1
AKB int-f <2 10 100 100 40 10 6b 16 10 16 16 10 6b
%Δ2θ 99,616 98,859 99,046 99,692 98,788 99,997 98,637 99,407 98,400 99,941 97,919 99,596 99,787
2θ 10,847 25,802 28,68 29,655 32,448 32,448 33,026 34,371 39,8 46,968 48,402 49,785 50,733 51,252 52,616
TKF int-f 4 21 2 15 21 21 11 72 13 30 21 19 10 10 7
%Δ2θ 98,820 99,186 98,445 97,859 98,203 99,455 99,927 99,406 99,653 99,625 99,585 99,594 99,708 99,715 99,230
FASE HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp
25
40
41
Lampiran 8 Hasil pengolahan data sampel 40% HAp 40% 2θ 22,163 26,199 28,122 29,341 31,4 32,131 32,538 33,269 34,732 35,544 40,258 43,942 47,03 49,847 50,795 53,531
int-f 23 44 28 31 57 100 49 59 44 21 26 25 36 40 32 28
HAp JCPDS 2θ int-f 21,819 10 25,879 40 28,126 12 28,966 18 31,773 100 32,196 60 32,902 60 32,902 60 34,048 25 35,48 6 40,452 2 43,804 8 46,711 30 49,468 40 50,493 20 53,143 20
AKA %Δ2θ 98,423 98,763 99,986 98,705 98,826 99,798 98,894 98,885 97,991 99,820 99,520 99,685 99,317 99,234 99,402 99,270
2θ 22,691 25,972 28,535 29,682 31,529 32,214 32,835 33,917 33,917 35,509 39,793 -
int-f 7 35 17 20 100 70 2 19 19 1 13 -
AKB %Δ2θ 97,673 99,126 98,553 98,851 99,591 99,742 99,095 98,089 97,597 99,901 98,831 -
2θ 25,726 25,726 28,126 29,355 29,355 32,172 32,172 33,407 34,168 35,98 40,396 43,715 47,071 49,554 49,554 52,682
int-f 25 25 <2 10 10 100 100 40 10 6 16 2b 16 16 16 10b
TKF %Δ2θ 86,150 98,161 99,986 99,952 93,034 99,873 98,862 99,587 98,349 98,788 99,658 99,481 99,913 99,409 97,496 98,388
2θ 22,206 26,506 28,68 29,655 31,026 32,448 32,448 33,026 34,994 35,597 40,208 43,893 47,968 49,785 50,733 53,512
int-f 3 10 2 16 100 21 21 11 7 12 3 8 16 19 10 13
%Δ2θ 99,806 98,842 98,054 98,941 98,795 99,023 99,723 99,264 99,251 99,851 99,876 99,888 98,045 99,875 99,878 99,964
FASE TKF HAp HAp AKB AKA AKB TKF AKB TKF TKF AKB TKF AKB HAp TKF TKF
26
41
42
Lampiran 9 Hasil pengolahan data sampel 50% HAp 50% 2θ 11,056 13,847 17,097 22,027 25,982 28,014 31,21 31,942 33,106 34,569 35,788 40,014 46,894 48,249 49,684 50,578 53,233
int-f 21 24 30 24 44 64 100 55 40 71 21 26 27 28 25 24 29
HAp JCPDS 2θ int-f %Δ2θ 10,82 12 97,819 10,82 12 72,024 16,841 6 98,480 21,819 7 99,047 25,879 40 99,602 28,126 12 99,602 31,773 100 98,228 31,773 100 99,468 32,902 60 99,380 34,048 25 98,470 35,48 6 99,132 40,452 2 98,917 46,711 43 99,608 48,103 24 99,696 49,468 61 99,563 50,493 31 99,832 53,143 33 99,831
2θ 10,732 12,929 16,814 21,528 25,972 28,535 31,529 31,529 32,835 35,016 35,509 -
AKA int-f 14 1 5 2 35 17 100 100 2 4 1 -
%Δ2θ 96,981 92,900 98,317 97,682 99,961 98,174 98,988 98,690 99,175 98,723 99,214 -
2θ 25,726 28,126 29,355 32,172 33,407 34,168 35,98 40,396 47,071 48,985 49,554 51,191 -
AKB int-f 25 <2 10 100 40 10 6 16 16 10 16 10 -
%Δ2θ 99,005 99,602 93,681 99,285 99,099 98,826 99,466 99,054 99,624 98,497 99,738 98,803 -
2θ 10,847 13,633 17,004 21,873 25,802 27,769 31,026 32,448 33,026 34,371 35,597 40,058 46,968 48,402 49,785 50,314 52,944
TKF int-f 4 7 11 11 21 49 100 21 11 72 14 5 30 21 19 10 42
%Δ2θ 98,073 98,430 99,453 99,296 99,302 99,118 99,407 98,441 99,758 99,424 99,463 99,890 99,842 99,684 99,797 99,475 99,454
FASE TKF TKF TKF TKF HAp HAp TKF HAp HAp TKF TKF TKF TKF HAp TKF HAp HAp
27
42
28
Lampiran 10 Hasil perhitungan parameter kisi sampel kontrol Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan persamaan seperti di bawah ini.
Keterangan:
28
44
Lanjutan Lampiran 10 2θ (rad)
θ
δ
sin2 θ
αsin2 θ
γ sin2 θ
δsin2 θ
9
0,314
0,157
0,953
0,024
0,073
0,220
0,023
9
81
0,908
27
8,576
2,859
4
0
0,380
0,190
1,374
0,036
0,143
0
0,049
16
0
1,889
0
0
5,497
1
3
1
0,399
0,200
1,512
0,039
0,118
0,039
0,059
9
1
2,285
3
1,512
4,535
0
2
0
4
0,452
0,226
1,905
0,050
0
0,201
0,096
0
16
3,630
0
7,621
0
1
0
2
1
4
0,490
0,245
2,219
0,059
0,059
0,236
0,131
1
16
4,922
4
8,874
2,219
28,94
2
1
0
7
0
0,505
0,253
2,342
0,062
0,437
0
0,146
49
0
5,483
0
0
16,391
31,78
2
1
1
7
1
0,555
0,277
2,774
0,075
0,525
0,075
0,208
49
1
7,693
7
2,774
19,416
32,94
3
0
0
9
0
0,575
0,287
2,957
0,080
0,723
0
0,238
81
0
8,742
0
0
26,611
34,08
2
0
2
4
4
0,595
0,297
3,140
0,086
0,343
0,343
0,270
16
16
9,859
16
12,560
12,560
39,8
1
0
16
1
256
0,695
0,347
4,097
0,116
0,116
29,66
0,475
1
65536
16,789
256
1048,935
4,097
41,98
3
1
1
13
1
0,733
0,366
4,474
0,128
1,668
0,128
0,574
169
1
20,016
13
4,474
58,161
46,72
2
2
2
12
4
0,815
0,408
5,300
0,157
1,887
0,629
0,833
144
16
28,090
48
21,200
63,600
48,1
3
1
2
13
4
0,840
0,420
5,540
0,166
2,159
0,664
0,920
169
16
30,692
52
22,160
72,020
49,48
2
1
3
7
9
0,864
0,432
5,779
0,175
1,226
1,576
1,012
49
81
33,394
63
52,009
40,451
50,48
3
2
1
19
1
0,881
0,441
5,951
0,182
3,455
0,182
1,082
361
1
35,410
19
5,951
113,062
53,18
0
0
4
0
16
0,928
0,464
6,408
0,200
0
3,206
1,284
0
256
41,067
0
102,534
0
55,86
3
2
2
19
4
0,975
0,487
6,850
0,219
4,168
0,878
1,503
361
16
46,927
76
27,401
130,157
63,02
5
0
2
25
4
1,100
0,550
7,942
0,273
6,829
1,093
2,169
625
16
63,071
100
31,767
198,544
64,02
3
0
4
9
16
1,117
0,559
8,081
0,281
2,529
4,496
2,271
81
256
65,303
144
129,297
72,730
26,458
43,625
13,342
2190
66326
426,170
828
1487,643
842,907
θ
h
K
l
α
17,98
1
1
3
3
21,76
2
0
0
22,88
1
1
25,88
0
28,1
γ
Σ
α2
γ2
δ2
Αγ
δγ
αδ
29
44
45
Lampiran 11 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 10% 2θ
h
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
δ
sin2θ
αsin2θ
γsin2θ
δsin2θ
α2
γ2
11
1
0
0
1
0
0,192
0,096
0,364
0,009
0,009
0
0,003
1
0
26,04
0
0
2
0
4
0,454
0,227
1,927
0,051
0
0,203
0,098
0
28,26
1
0
2
1
4
0,493
0,247
2,242
0,060
0,060
0,238
0,134
29,1
2
1
0
7
0
0,508
0,254
2,365
0,063
0,442
0
31,96
2
1
1
7
1
0,558
0,279
2,802
0,076
0,531
32,36
1
1
2
3
4
0,565
0,282
2,865
0,078
33,06
3
0
0
9
0
0,577
0,289
2,976
34,24
2
0
2
4
4
0,598
0,299
39,98
3
1
0
13
0
0,698
46,82
2
2
2
12
4
48,22
3
1
2
13
49,6
2
1
3
50,62
3
2
52,18
4
53,3 64,24
δ2
αγ
δγ
αδ
0,133
0
0
0,364
16
3,714
0
7,709
0
1
16
5,026
4
8,967
2,242
0,149
49
0
5,594
0
0
16,557
0,076
0,212
49
1
7,850
7
2,802
19,613
0,233
0,311
0,222
9
16
8,207
12
11,459
8,594
0,081
0,729
0
0,241
81
0
8,856
0
0
26,783
3,166
0,087
0,347
0,347
0,274
16
16
10,023
16
12,6635
12,663
0,349
4,128
0,117
1,519
0
0,482
169
0
17,043
0
0
53,668
0,817
0,409
5,317
0,158
1,894
0,631
0,839
144
16
28,275
48
21,2697
63,809
4
0,842
0,421
5,561
0,167
2,169
0,667
0,928
169
16
30,923
52
22,2433
72,291
7
9
0,866
0,433
5,799
0,176
1,232
1,583
1,020
49
81
33,633
63
52,1947
40,596
1
19
1
0,883
0,442
5,975
0,183
3,473
0,183
1,092
361
1
35,696
19
5,9746
113,517
0
2
16
4
0,911
0,455
6,240
0,193
3,095
0,774
1,207
256
16
38,938
64
24,9603
99,841
0
0
4
0
16
0,930
0,465
6,428
0,201
0
3,219
1,293
0
256
41,325
0
102,855
0
3
0
4
9
16
1,121
0,561
8,111
0,283
2,544
4,523
2,293
81
256
65,792
144
129,779
73,001
18,275
12,755
10,489
1435
707
341,027
429
402,877
603,539
Σ
30
45
46
Lampiran 12 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 20% 2θ
h
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
Δ
sin2 θ
αsin2 θ
γ sin2 θ
δsin2 θ
δ2
αγ
δγ
αδ
11,06
1
0
0
1
0
0,193
0,097
0,368
0,009
0,009
0
0,003
1
0
0,135
0
0
0,368
26,14
0
0
2
0
4
0,456
0,228
1,941
0,051
0
0,205
0,099
0
16
3,767
0
7,764
0
28,02
1
0
2
1
4
0,489
0,245
2,207
0,059
0,059
0,234
0,129
1
16
4,871
4
8,828
2,207
29,18
2
1
0
7
0
0,509
0,255
2,377
0,063
0,444
0
0,151
49
0
5,651
0
0
16,640
32,44
1
1
2
3
4
0,566
0,283
2,877
0,078
0,234
0,312
0,225
9
16
8,280
12
11,510
8,632
33,16
3
0
0
9
0
0,579
0,289
2,992
0,081
0,733
0
0,244
81
0
8,951
0
0
26,927
48,32
3
1
2
13
4
0,843
0,422
5,578
0,168
2,178
0,670
0,934
169
16
31,116
52
22,313
72,516
49,66
2
1
3
7
9
0,867
0,433
5,810
0,176
1,234
1,587
1,024
49
81
33,753
63
52,288
40,668
50,72
3
2
1
19
1
0,885
0,443
5,992
0,183
3,485
0,183
1,099
361
1
35,901
19
5,992
113,842
51,46
4
1
0
21
0
0,898
0,449
6,118
0,188
3,958
0
1,153
441
0
37,429
0
0
128,477
53,36
0
0
4
0
16
0,931
0,466
6,438
0,202
0
3,226
1,298
0
256
41,454
0
103,016
0
12,334
6,417
6,360
1161
402
211,308
150
211,709
410,277
Σ
α2
γ2
31
46
47
Lampiran 13 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 30% 2θ 10,975 26,012 28,234 29,02 31,865 32,271 33,002 34,167 39,938 46,792 48,201 49,583 50,585 51,398 52,211
h 1 0 1 2 2 1 3 2 3 2 3 2 3 4 4
k 0 0 0 1 1 1 0 0 1 2 1 1 2 1 0
l 0 2 2 0 1 2 0 2 0 2 2 3 1 0 2
α 1 0 1 7 7 3 9 4 13 12 13 7 19 21 16
γ 0 4 4 0 1 4 0 4 0 4 4 9 1 0 4
2θ (rad) 0,192 0,454 0,493 0,506 0,556 0,563 0,576 0,596 0,697 0,817 0,841 0,865 0,883 0,897 0,911 Σ
θ 0,096 0,227 0,246 0,253 0,278 0,282 0,288 0,298 0,349 0,408 0,421 0,433 0,441 0,449 0,456
δ 0,362 1,923 2,238 2,353 2,787 2,851 2,967 3,154 4,121 5,313 5,558 5,796 5,969 6,107 6,245
sin2 θ αsin2 θ 0,009 0,009 0,051 0 0,059 0,059 0,063 0,439 0,075 0,527 0,077 0,232 0,081 0,726 0,086 0,345 0,117 1,516 0,158 1,892 0,167 2,168 0,176 1,231 0,183 3,468 0,188 3,949 0,194 3,098 19,660
γ sin2 θ 0 0,203 0,238 0 0,075 0,309 0 0,345 0 0,631 0,667 1,582 0,183 0 0,774 5,007
δsin2 θ 0,003 0,097 0,133 0,148 0,210 0,220 0,239 0,272 0,481 0,838 0,927 1,019 1,089 1,148 1,209 8,035
α2 1 0 1 49 49 9 81 16 169 144 169 49 361 441 256 1795
γ2 δ2 αγ δγ 0 0,131 0 0 16 3,699 0 7,693 16 5,009 4 8,952 0 5,538 0 0 1 7,767 7 2,787 16 8,127 12 11,403 0 8,801 0 0 16 9,948 16 12,616 0 16,984 0 0 16 28,223 48 21,250 16 30,886 52 22,230 81 33,599 63 52,168 1 35,624 19 5,969 0 37,300 0 0 16 39,004 64 24,981 195 270,641 285 170,050
αδ 0,362 0 2,238 16,474 19,509 8,552 26,700 12,616 53,574 63,751 72,248 40,575 113,403 128,255 99,925 658,183
32
47
48
Lampiran 14 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 40% 2θ
H
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
δ
sin2 θ
αsin2 θ
γ sin2 θ
δsin2 θ
α2
γ2
δ2
αγ
δγ
αδ
26,199
0
0
2
0
4
0,457
0,229
1,949
0,051
0
0,205
0,100
0
16
3,799
0
7,797
0
28,122
1
0
2
1
4
0,491
0,245
2,222
0,059
0,059
0,236
0,131
1
16
4,936
4
8,887
2,222
49,847
2
1
3
7
9
0,870
0,435
5,842
0,178
1,243
1,598
1,037
49
81
34,128
63
52,577
40,894
1,302
2,040
1,269
50
113
42,863
67
69,261
43,115
Σ
Lampiran 15 Hasil perhitungan parameter kisi sampel 50% 2θ
H
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
Δ
sin2 θ
αsin2 θ
γ sin2 θ
δsin2 θ
α2
γ2
δ2
αγ
δγ
αδ
25,982
0
0
2
0
4
0,453
0,227
1,919
0,051
0
0,202
0,097
0
16
3,683
0
7,677
0
28,014
1
0
2
1
4
0,489
0,244
2,206
0,059
0,059
0,234
0,129
1
16
4,867
4
8,824
2,206
31,942
2
1
1
7
1
0,557
0,279
2,799
0,076
0,530
0,076
0,212
49
1
7,835
7
2,799
19,593
33,106
3
0
0
9
0
0,578
0,289
2,983
0,081
0,731
0
0,242
81
0
8,900
0
0
26,849
48,249
3
1
2
13
4
0,842
0,421
5,566
0,167
2,172
0,668
0,930
169
16
30,979
52
22,263
72,356
50,578
3
2
1
19
1
0,883
0,441
5,967
0,182
3,467
0,182
1,089
361
1
35,610
19
5,967
113,381
53,233
0
0
4
0
16
0,929
0,465
6,417
0,201
0
3,212
1,288
0
256
41,181
0
102,676
0
6,958
4,574
3,987
661
306
133,054
82
150,207
234,385
Σ
33 48
34
Lampiran 16 Hasil perhitungan ukuran kristal Perhitungan ukuran kristal dihitung melalui persamaan Debye Scherrer
Keterangan :
D adalah ukuran butiran kristal (nm) 0,9 adalah konstanta untuk kristal β adalah full weight half modulation (FWHM) (rad) λ adalah panjang gelombang sinar-X (1,54056 nm) θ adalah sudut difraksi (rad)
Sampel kontrol 10% 20% 30% 40% 50%
2θ (deg) 25,88 26,04 26,14 26,012 26,199 25,982
2θ (rad) 0,452 0,454 0,456 0,454 0,457 0,453
θ (rad) 0,226 0,227 0,228 0,227 0,229 0,227
β (deg) 0,178 0,212 0,205 0,136 0,379 0,352
β (rad) 0,003 0,004 0,004 0,002 0,007 0,006
D002 (nm) 45,776 38,447 39,768 59,929 21,513 23,153
34
