SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI LIMBAH CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa,sp)
MUNTAMAH
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Kerang Darah (Anadara granosa) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang telah diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2011 Muntamah NIM G451090161
ABSTRACT MUNTAMAH. Synthesis and Characterization of Hydroxyapatite from Seashell Wastes of Anadara granosa. Supervised by DONDIN SAJUTHI, HENDRA ADIJUWANA, and SULISTIOSO GIAT SUKARYO Hydroxyapatite is a biomaterial that could be used for bone replacement. The synthesis of hydroxyapatite from seashell wastes of Anadara granosa has been investigated by wet and dry methods. The sintering of hydroxyapatite was done at 1250°C for two hours. The biomaterial formed was characterized by XRD, FTIR, SEM, and EDXA. The wet method showed a better result compare with the dry method. The XRD profiles showed uniformly crystals of hydroxyapatite. The XRD profiles showed uniformly crystals of hydroxyapatite. The FTIR spectra showed the existence of PO 4 3- and OH- groups were the components of the hydroxyapatite. The morphology of hydroxyapatite viewed under SEM showed that the size of the particle was 0.52 μm. The EDXA analysis showed that the ratio of Ca / P by the wet and the dry methods was 1.64 and 1.84, respectively. Keywords: seashell wastes, hydroxyapatite, synthesis, wet method, dry method
RINGKASAN MUNTAMAH. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa) dibimbing oleh DONDIN SAJUTHI, HENDRA ADIJUWANA, dan SULISTIOSO GIAT SUKARYO Hidroksiapatit merupakan senyawa kalsium fosfat yang merupakan komponen utama dari tulang dan gigi yang mempunyai sifat dapat berikatan dengan tulang alami. Hidroksiapatit merupakan senyawa mineral dari kelompok mineral apatit dengan rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 dan mempunyai struktur heksagonal dengan parameter kisi a = 9.443Ǻ dan c = 6.875Ǻ serta nisbah Ca/P sekitar 1.67. Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk karbonat. Pada struktur hidroksiapatit, karbon dapat menggantikan ion OHmembnetuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3membentuk kristal apatit karbonat tipe B. Sintesis serbuk hidroksiapatit telah dilakukan dengan berbagai sumber Ca dan P, diantaranya kalsium nitrat (Ca(NO 3 ) 2 ) dengan amonium hidrogen fosfat ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan kalsium hidroksida dengan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Telah dikembangkan juga sintesis hidroksiapatit dengan sumber kalsium dari bahan alam diantaranya tulang manusia, tulang hewan, batu gamping dan cangkang telur. Pada penelitian ini dilakukan sintesis hidroksiapatit menggunakan Ca dari cangkang kerang darah karena limbah cangkang kerang darah ini banyak terdapat di perairan Indonesia dan pemanfaatannya belum maksimal. Metode sintesis yang digunakan adalah metode kering dan metode basah. Metode kering, menggunakan reaksi padat (dari padatan menjadi padatan) dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan butir halus dan derajat kristalinitasnya tinggi. Metode basah, menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi padatan), merupakan metode yang umum digunakan karena sederhana dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau amorf. Sumber P yang digunakan adalah ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan (H 3 PO 4 ). Cangkang kerang darah yang digunakan untuk sintesis dikalsinasi pada suhu 1000⁰C selama 24 jam untuk mendapatkan CaO yang merupakan bahan dasar sintesis hidroksiapatit. Cangkang kerang darah yang sudah dikalsinasi dianalisis dengan AAS untuk menentukan kadar Ca. Nisbah Ca/P dalam sintesis adalah 5:3. Sintesis dengan metode kering belum menghasilkan hidroksiapatit terlihat pada pola difraksi sinar X menunjukkan bahwa puncak-puncak yang terbentuk merupakan fasa senyawa apatit diantaranya apatit karbonat tipe A, apatit karbonat tipe B, okta kalsium fosfat juga ada puncak hidroksiapatit dengan intensitas rendah. Sintesis hidroksiapatit dengan metode kering yang menggunakan sumber Ca dari limbah cangkang kerang darah masih merupakan campuran beberapa fasa dan terlihat juga masih adanya CaO yang merupakan bahan dasar sintesis hidroksiapatit. Pada metode kering dihasilkan nisbah Ca/P 1.84 nilai ini lebih besar dari nilai nisbah Ca/P hidroksiapatit komersial. Ini disebabkan masih adanya CaO yang memperbesar Ca dalam hasil sintesis tersebut. Sintesis dengan metode basah diperoleh hidroksiapatit berbentuk butir halus yang homogen, pola difraksi menunjukkan terbentuknya hidroksiapatit dengan
puncak-puncak dengan intensitas tinggi pada sudut 2θ adalah 25.88⁰, 31.77⁰, 32.19⁰ dan ini spesifik untuk hidroksiapatit. Hasil penafsiran spektrum FTIR menunjukkan terbentuknya hidroksiapatit dengan adanya puncak ion PO 4 3- dan OH- yang merupakan gugus fungsi dari hidroksiapatit. Hasil analisis EDXA menunjukkan nisbah Ca/P 1.64. hasil ini mendekati hidroksiapatit komersial yang mempunyai nisbah Ca/P 1.67. Kata kunci : limbah cangkang kerang, hdroksiapatit, sintesis, metode kering, metode basah.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2011 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 suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI LIMBAH CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa,sp)
MUNTAMAH
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Charlena, M.Si
Judul Tesis Nama NRP
: Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Kerang Darah (Anadara granosa) : Muntamah : G451090161
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST, Ph.D Ketua
Ir. Hendra Adijuwana, MST
Drs. Sulistio Giat Sukaryo, MT
Anggota
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Pascasarjana Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Purwantiningsih, M.S.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr
Tanggal Ujian: ………………
Tanggal Lulus: ………….
PRAKATA Alhamdulillahirobilalamin penulis panjatkan puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayahnya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan . Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan Januari sampai dengan Mei 2011 ini adalah Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa). Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST, Ph.D, Ir. Hendra Adijuwana, MST, dan Drs. Sulistioso Giat Sukaryo, MT selaku pembimbing, serta kepada Prof. Dr. Purwantiningsih MS, Dr. Charlena M.Si dan Agus Saputra, M.Si yang telah banyak memberi saran dan masukkan. Disamping itu terima kasih juga penulis sampaikan kepada staf Laboratorium Kimia Anorganik , PS Biofarmaka, Laboratorium Bersama IPB, laboratorium BATAN yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, suami, anak-anak tercinta serta seluruh keluarga, atas doa, dukungan, dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2011 Muntamah
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Boyolali pada tanggal 4 April 1971 dari ayah Jamari dan ibu Daryati. Penulis merupakan putri pertama dari empat bersaudara. Tahun 1989 penulis lulus dari SMA Negeri 6 Surakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IKIP Semarang melelui jalur UMPTN. Penulis memilih jurusan pendidikan kimia D3 Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam lulus tahun 1992 dan pada tahun yang sama diterima bekerja sebagai operator lab di PT. MIBENZO Lengkong Sukabumi Jawa Barat . Tahun 1993 penulis diterima mengajar di SMA Negeri 3 Sukabumi dan tahun 1996 masuk ke Universitas Terbuka. Penulis menyelesaikan pendidikan sarjana pada tahun 1998 dan pada tahun 2001 mengajar di STM Negeri 1 Kota Sukabumi, kemudian pada tahun 2003 mengajar di Universitas Muhammadiyah Sukabumi pada tahun yang sama penulis diterima PNS di Departemen Agama dan ditugaskan mengajar kimia di MAN 1 Kota Sukabumi. Pada tahun 2009 penulis lulus seleksi masuk Sekolah Pascasarjana IPB dengan biaya dari Beasiswa Utusan Daerah Departemen Agama untuk melanjutkan studi pada program Magister Mayor Kimia.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ……………………………………………………………
vi
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………
vi
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………
viii
PENDAHULUAN Latar Belakang ………………………………………………………… Tujuan Penelitian ……………………………………………………… Manfaat Penelitian …………………………………………………….. Hipotesis ……………………………………………………………….. TINJAUAN PUSTAKA Kerang Darah …………………………………………………………. Hidroksiapatit …………………………………………………………. Sintesis Hidroksiapatit ………………………………………………… BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian ………………………………………….. Bahan dan Alat ………………………………………………………… Metode Penelitian ……………………………………………………… HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………………….. SIMPULAN DAN SARAN ………………………………………………… DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………. LAMPIRAN ………………………………………………………………. .
1 3 3 3
4 6 8 11 11 11 14 21 22 25
DAFTAR TABEL
Halaman Kandungan elemen anorganik pada tulang..........................................................
7
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Cangkang kerang Darah (Anadara granosa)…………………………….
4
2. Struktur kristal hidroksiapatit ....................................................................
6
3. Difraktogram hasil kalsinasi cangkang kerang pada suhu 1000oC selama 24 jam…………………………………………………………….
14
4. Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit dengan metode kering (a) dan metode basah (b)……………………………....................
16
5. Spektrum FTIR hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b)................................................................................
17
6. SEM hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b)……
19
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1.
Hasil determinasi limbah cangkang kerang darah ………………….. 26
2.
Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode kering……………….
27
3.
Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode basah………………
28
4.
Data JCPDS…………………………………………………………
29
5.
Difraktogram hidroksiapatit komersial…………………….……… 31
6.
Data hasil XRD (NH 4 ) 2 HPO 4 ……………………………………… 31
7.
Data EDXA hasil sintesis metode kering…………………………..
32
8.
Data EDXA hasil sintesis metode basah……………………………
33
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan bahan untuk memperbaiki jaringan tulang dan gigi cukup besar sehingga berbagai upaya dikembangkan dalam rangka mencari bahan alternatif untuk memperbaiki tulang dan gigi yang baik, terjangkau masyarakat serta dapat menggantikan struktur jaringan yang hilang tanpa menimbulkan efek negatif Tulang merupakan penopang tubuh manusia. Pada pembentukan tulang, selsel tulang keras membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium karbonat. Senyawa kalsium fosfat ini yang memberikan sifat keras dalam jaringan tulang. Kristal kalsium fosfat dalam jaringan tulang tersebut dikenal sebagai kristal apatit (Dahlan et al. 2009). Tulang memiliki kapasitas untuk mengalami pertumbuhan regeneratif, tetapi pada berbagai kasus klinis masih diperlukan pembedahan dan tranplantasi. Rekonstruksi dengan tranplantasi dapat dilakukan dengan allograft, autograft, xenograft ataupun berbagai biomaterial sintetis. Material allograft diperoleh dari tulang manusia sedangkan xenograft diperoleh dari binatang. Penggunaan allograft dan xenograft dibatasi oleh respon imunologi ataupun kemungkinan suatu penyakit yang menyertainya. Autograft dilakukan dengan menggunakan tulang sehat bagian tubuh lainnya milik pasien yang bersangkutan.Terbatasnya jumlah massa tulang yang dapat diambil juga menjadi limitasi pelaksanaan autograft. Biomaterial sintetis diharapkan dapat mengatasi limitasi
allograft,
autograft ataupun xenograft (Sopyana 2007). Implant tulang ke dalam tubuh manusia dapat menggunakan berbagai material sintetik alternatetif dari bahan keramik, logam maupun polimer, contohnya apatit serbuk. Hidroksiapatit dengan rumus kimia Ca 10 (PO4)
6
(OH)
2
merupakan salah satu contoh apatit serbuk dan merupakan komponen anorganik utama pada tulang dan gigi (Kehoe 2008). Hidroksiapatit ini digunakan sebagai pelapis tulang buatan yang dimasukkan ke dalam tubuh manusia dan merupakan salah satu kristal kalsium fosfat yang akan memberikan sifat keras dalam jaringan tulang (Dahlan et al. 2009).
2 Hidroksiapatit yang di buat secara sintesa kimia disebut hidroksiapatit sintetik. Hidroksiapatit sintetik dapat diperoleh tidak hanya melalui reaksi senyawa-senyawa sintetik tetapi dapat juga mereaksikan senyawa sintetik tersebut dengan senyawa alami. Hidroksiapatit sintetik dikenal sebagai salah satu bahan implant yang penting karena mempunyai sifat bioaktif, biokompatibel, dan osteokonduktif yang sama dengan mineral tulang alami, sehingga bisa digunakan sebagai pengganti jaringan keras manusia (Balumurugan et. al 2005 & Kumar 2008). Senyawa hidroksiapatit yang dipakai sekarang adalah senyawa hidroksiapatit sintetik dengan harga yang sangat mahal karena merupakan bahan yang di impor dari luar negeri. Menurut data BPPT harga hidroksiapatit sintetik adalah 1 juta rupiah per gram dan diimpor dari jepang. Penelitian ini diharapkan bisa mengatasi masalah di atas, yaitu dengan mensintesis hidroksiapatit menggunakan bahan dasar limbah kerang laut yang jumlahnya melimpah di Negara kita. Indonesia merupakan Negara kepulauan yang dua per tiga luas wilayahnya merupakan wilayah perairan. Luas perairaan yang dimiliki keberadaannya di Indonesia menjadikan sektor perikanan sangat potensial. Salah satu komoditas yang melimpah perairan adalah kerang. Produksi kerang-kerangan di Indonesia dari tahun 2002 ke tahun meningkat. Data produksi dari tahun 2002 sampai dengan 2006 berturut-turut, adalah sebesar 7.00 ton, 12.86 ton, 12.99 ton, 16.35 ton, dan 18.87 ton, namun komoditas ini belum optimum pemanfaatannya terutama limbah cangkang kerang (Prasustyane 2009). Limbah cangkang kerang mengandung kalsium karbonat yang tinggi 98% yang dapat dijadikan sumber kalsium pada sintesis hidroksiapatit (Awang-Hazmi et al, 2005) Penelitian tentang hidroksiapatit sudah banyak dilakukan karena aplikasinya sebagai biomaterial, katalis, pertukaran ion, konduktor ion oksidasi, dan material luminescent. Hidroksiapatit telah secara luas digunakan untuk implant biomedis, operasi jaringan keras, regenerasi tulang, memperbaiki, mengisi, memperluas dan merekonstruksi jaringan tulang rusak (V’azquez 2005, Prabakaran et al. 2005 & Teixeira 2008). Berbagai
teknik
telah
dikembangkan
untuk
sintesis
hidroksiapatit
diantaranya adalah metode kering, metode basah, reaksi hidrotermal dan sol gel (Balumurugan et. al 2005 & Kehoe 2008). Berbagai sumber bahan dasar sintesis
3 hidroksiapatit telah digunakan diantaranya sumber Ca berasal dari tulang manusia, tulang sapi, batu gamping dan cangkang telur. Sumber fosfor dalam sintesis hidroksiapatit
yang
telah
digunakan
adalah
amonium
hidrogen
fosfat
(NH 4 ) 2 HPO 4 , asam fosfat (H 3 PO 4 ), fosfor pentaoksida (P 2 O 5 ) Pada penelitian ini sintesis hidroksiapatit melalui metode kering dan metode basah. Kalsium diambil dari cangkang kerang direaksikan dengan menggunakan ammonium hidrogen fosfat [(NH 4 ) 2 HPO 4 ]
untuk memperoleh
hidroksiapatit sintetik dan direaksikan dengan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Hasil sintesis dikarakterisasi dengan menggunakan XRD (defraksi sinar-X), mikroskop elektron payaran (SEM/EDXA), dan FTIR.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mensintesis dan karakterisasi kristal hidroksiapatit dari limbah cangkang
kerang darah dengan dua metode yaitu
metode kering dan metode basah. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan di bidang medis dan memberikan informasi bahwa limbah cangkang kerang laut
dapat disintesis
menjadi hidroksiapatit Hipotesis Kandungan kalsium dalam limbah kerang laut dapat dimanfaatkan sebagai starting material untuk mensintesis hidroksiapatit yang mempunyai sifat sama dengan hidroksiapatit sintetik (komersial).
4
TINJAUAN PUSTAKA Cangkang Kerang Darah Kerang merupakan jenis hewan bertubuh lunak (mollusca) yang termasuk pada kelas bivalvia (bercangkang dua). Cangkang kerang terdiri atas tiga lapisan yaitu, Periostrakum merupakan lapisan tipis dan gelap yang tersusun atas zat tanduk yang dihasilkan oleh tepi mantel sehingga sering disebut lapisan tanduk, fungsinya untuk melindungi lapisan yang ada di sebelah dalamnya dan lapisan ini berguna untuk melindungi cangkang dari asam karbonat dalam air serta memberi warna cangkang; Prismatik adalah lapisan tengah yang tebal dan terdiri atas kristal-kristal kalsium karbonat yang berbentuk prisma yang berasal dari materi organik yag dihasilkan oleh tepi mantel; Nakreas, merupakan lapisan terdalam yang tersusun atas kristal-kristal halus kalsium karbonat .Kerang darah (Anadara granosa) merupakan salah satu jenis kerang yang berpotensi dan bernilai ekonomis untuk dikembangkan sebagai sumber protein dan mineral untuk memenuhi kebutuhan pangan masyarakat Indonesia. Kerang darah banyak ditemukan pada substrat yang berlumpur di muara sungai dengan tofografi pantai yang landai sampai kedalaman 20 m. Kerang darah bersifat infauna yaitu hidup dengan cara membenamkan diri di bawah permukaan lumpur di perairan dangkal.
Gambar 1 cangkang kerang darah (Anadara granosa) Determinasi sampel limbah kerang laut oleh Laboratorium Pengujian Produktivitas dan Lingkungan perairan (Proling) Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan IPB adalah sebagai berikut :
5 Kerajaan
:
Animalia
Filum
:
Mollusca
Kelas
:
Pelecypoda
Sub Kelas
:
Lamellibranchia
Ordo
:
Taxodonta
Famili
:
Taxodonta
Genus
:
Anadara
Spesies
:
Anadara granosa
Kerang ini memiliki pigmen darah merah/haemoglobin yang disebut bloody cockles, sehingga kerang ini dapat hidup pada kondisi kadar oksigen yang relatif rendah, bahkan setelah dipanen masih bisa hidup walaupun tanpa air. Kerang yang hidup memiliki ciri cangkang tertutup rapat bila terkena sentuhan. Sedangkan kerang yang mati cangkangnya agak terbuka dan sedikit menganga yang diikuti oleh bau segar yang perlahan-lahan berganti dengan bau busuk (amoniak). Ciri-ciri kerang darah adalah sebagai berikut: mempunyai 2 keping cangkang yang tebal, ellifs dan kedua sisi sama, kurang lebih 20 rib, cangkang berwarna putih ditutupi periostrakum yang berwarna kuning kecoklatan sampai coklat kehitaman. Ukuran kerang dewasa 6-9 cm (Nurjanah et al. 2005) Komposisi mineral cangkang kerang dari 3 sumber yang berbeda adalah sama untuk semua sampel. Gabungan kalsium karbonat dan karbon terdiri lebih dari 98,7% dari total kandungan mineral. Mg, Na, P, K dan lain-lain (Fe, Cu, Ni, B, Zn dan Si) terdiri sekitar 1,3%. Komposisi mineral cangkang kerang dari Pantai Barat Semenanjung Malaysia adalah 98,7% CAC, 0,05% Mg, Na 0,9%, 0,02% P dan 0,2% lainnya (Awang-Hazmi et al, 2005) Kandungan kalsium karbonat pada cangkang kerang merupakan sumber kalsium yang dapat digunakan sebagai bahan sintesis hidroksiapatit.
6 Hidroksiapatit Hidroksiapatit merupakan anggota dari mineral apatit (M 10 (ZO 4 ) 6 X 2 , dan memiliki rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2. Hidroksiapatit juga merupakan senyawa kalsium fosfat dengan rasio Ca/P sekitar 1,67. Jenis senyawa apatit lainnya diperoleh dengan mengganti elemen-elemen pada bagian M, Z, dan X. M dapat ditempati oleh Ca, Mg, Sr, Ba, Cd, Pb. Z dapat ditempati oleh unsur P, V, As, S, Si, Ge, dan gugus fungsi CO 3 . X dapat ditempati oleh unsur F, Cl, OH, O, Br, serta gugus fungsi CO 3 dan OH (V’azquez 2005). Struktur kristal dari hidroksiapatit (Gambar 2) adalah heksagonal dengan parameter kisi a = b = 9,4225 Ǻ dan c = 6,8850 Ǻ (Manafi 2009).
Gambar 2 Struktur kristal hidroksiapatit Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk karbonat. Pada struktur hidroksiapatit, karbonat dapat menggantikan ion OH- membentuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3- membentuk kristal apatit tipe B. Pada umumnya, presipitasi pada temperatur rendah akan membentuk apatit karbonat tipe B, sedangkan apatit yang dipresipitasi dari reaksi pada suhu tinggi akan menghasilkan karbonat apatit tipe A (Riyani et al. 2005). Senyawa apatit merupakan jenis keramik yang dapat disintesis dan diimplankan ke dalam tubuh manusia. Untuk dapat diimplankan ke dalam tubuh manusia harus memenuhi syarat medis yaitu, bersifat bioaktif, biokompatibel dan tidak beracun. Hidroksiapatit, dengan formula Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , merupakan kristal apatit yang sangat stabil yang biasa diimplankan sebagai pengganti tulang atau pengisi gigi (filler) gigi (Sasikumar 2006 & Dahlan et al. 2009)
7 Tulang merupakan material gabungan organik-keramik alami dengan struktur hierarki yang komplek. Kandungan utamanya terdiri dari fibril kolagen (20 %) yang telah mengalami infiltrasi oleh fase inorganik kristal ukuran nano (69%) dan air (9%). Unsur pokok anorganik tulang memiliki keserupaan dengan yang ada pada komposisi hidroksiapatit sintetik. . Kristal hidroksiapatit yang berada pada tulang memiliki bentuk yang menyerupai jarum atau menyerupai batang dengan panjang 40-60 nm, lebar 10-20 nm, dan ketebalan 1-3 nm. (Mollazadeh et al. 2007). Tabel 1 Kandungan elemen anorganik pada tulang Komposisi
Kandungan (%berat)
Ca
34
P
15
Mg
0,5
Na
0,8
K
0,2
C
1,6
Unsur lain
47,9
Tulang mempunyai dua fungsi utama yaitu pertama sebagai penyangga tubuh dan pendukung gerakan. Kedua merupakan tempat cadangan mineral dan berkaitan dengan metabolisme tubuh, yang disimpan ataupun dikeluarkan setiap kali diperlukan oleh tubuh. Pada pembentukan tulang, sel-sel tulang keras membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium karbonat (Dahlan et al. 2009).
8 Sintesis Hidroksiapatit Pembuatan serbuk hidroksiapatit dipengaruhi oleh morfologi, stoikiometri, kristalinitas dan ukuran khususnya rentang nanometer memiliki peran utama dalam produksi biomaterial. Sintesis serbuk hidroksiapatit telah dilakukan dengan berbagai sumber Ca dan P, diantaranya kalsium nitrat (Ca(NO 3 ) 2 ) dengan amonium hidrogen fosfat ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan kalsium hidroksida dengan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Telah dikembangkan juga sintesis hidroksiapatit dengan sumber kalsium dari bahan alam diantaranya tulang manusia, tulang hewan, batu gamping dan cangkang telur. Sintesis hidroksiapatit dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya adalah : 1. Metode basah, menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi padatan), merupakan metode yang umum digunakan karena sederhana dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau amorf. 2. Metode kering, menggunakan reaksi padat (dari padatan menjadi padatan) dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan butir halus dan derajat kristalinitasnya tinggi. 3. Metode hidrotermal, menggunakan reaksi hidrotermal (dari larutan menjadi padatan) dan menghasilkan hidroksiapatit dengan kristal tunggal. 4. Metode alkoksida, menggunakan reaksi hidrolisa (dari larutan menjadi padatan) dan biasanya digunakan untuk membuat lapisan tipis (thin film) dan hidroksiapatit yang dihasilkan
mempunyai derajat
kristalinitas tinggi. 5. Metode fluks, menggunakan reaksi peleburan garam (dari pelelehan menjadi padatan), menghasilkan hidroksiapatit kristal tunggal yang mengandung unsur lain seperti boron apatit, fluorapatit, dan kloroapatit. Selain itu ada metode lain yaitu metode sol-gel yang menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan ukuran butir yang relatif homogen dan derajat kristalinitas tinggi (Thamaraiselvi et al. 2006).
9 Sintesis Hidroksiapatit dengan Metode Kering Proses kristalisasi kalsium fosfat dapat ditingkatkan dengan menaikkan aktivitas ion yang terlibat dengan cara meningkatkan suhu, atau menghilangkan penghambat. Pembuatan senyawa kalsium fosfat dapat dilakukan pada suhu 900oC dan menghilangkan karbonat yang merupakan penghambat dalam pembentukan kristal. Metode kering dalam pembuatan hidroksiapatit sintetik menggunakan reaksi padat (padat menjadi padatan), tanpa menggunakan pelarut apapun. Metode ini tepat digunakan untuk menghasilkan kristalisasi yang baik dari hidroksiapatit, berupa bubuk dengan perhitungan %w dari perbandingan massa, sehingga menghasilkan fasa hidroksiapatit. Prinsip yang digunakan dalam metode ini adalah sifat dasar atom yang bergerak bervibrasi semakin cepat pada temperatur yang semakin tinggi. (Prabakaran et al. 2005 & Dahlan et al. 2009). Sintesis
hidroksiapatit dengan sumbar Ca dari cangkang telur dengan
metode kering menghasilkan hidroksiapatit dengan nilai parameter kisi mendekati ketepatan 100% dibandingkan dengan nilai sesungguhnya, kristalinitas berkisar dari 84 sampai 90% dan rasio Ca/P keseluruhan sampel berada pada kisaran 2. nilai ini melebihi nilai hidroksiapatit murni dengan rasio Ca/P adalah 1,67 ( V’azquez 2005 & Dahlan et al. 2009). Sintesis Hidroksiapatit dengan Metode Basah Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah yaitu dengan menggunakan larutan dan akan dihasilkan padatan. Pada metode basah ini melalui proses presipitasi. Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk karbonat. Pada struktur hidroksiapatit, karbonat dapat menggantikan ion OHmembentuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3membentuk kristal apatit tipe B. Pada umumnya, presipitasi pada temperatur rendah akan membentuk apatit karbonat tipe B, sedangkan apatit yang dipresipitasi dari reaksi pada suhu tinggi akan menghasilkan karbonat apatit tipe A (Riyani et al. 2005). Menurut Salas et al. 2004 Proses sintesis hidroksiapatit dengan metode basah ada dua macam, yaitu : 1. Proses yang melibatkan reaksi antara kalsium hidroksida Ca(OH) 2 dan garam fosfat (NH 4 ) 2 HPO 4 .
10 10Ca(OH) 2 + 6(NH 4 ) 2 HPO 4 + 2H 2 O
Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2
+ 12NH 4 OH + 6H 2 O 2. Proses yang melibatkan reaksi antara asam (H 3 PO 4 ) dan basa (Ca(OH) 2 ). 10Ca(OH) 2 + 6H 3 PO 4
Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18H 2 O
Keuntungan utama sintesis dengan proses basah, adalah bahwa hasil samping sintesisnya air, kemungkinan kontaminasi selama pengolahan sangat rendah, dan biaya pengolahan rendah. Reaksi ini sederhana, murah, cocok untuk produksi industri skala besar dan tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Sintesis dengan metode basah menghasilkan hidroksiapatit dengan tingkat kemurnian tinggi (Kehoe 2008). .
11
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan selama lima bulan mulai bulan Januari 2011 sampai Mei 2011 bertempat di Laboratorium
Kimia Anorganik Departemen Kimia
FMIPA IPB, Laboratorium Bersama Departemen Kimia IPB, Pusat Biofarmaka IPB, dan Laboratorium Puspitek Serpong PTBIN BATAN.
Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cangkang kerang laut (Anadara granosa), (NH 4 ) 2 HPO 4 , etanol 96 %, dan H 3 PO 4 . Alat-alat yang digunakan adalah cawan keramik, alat gelas yang biasa digunakan di laboratorium kimia, pemanas listrik, ballmill PW 700i, magnetik stirrer, termometer, buret, statip, dan neraca analitik. Untuk menentukan kadar kalsium dalam cangkang kerang dengan menggunakan AAS SHIMADZU AA-7000. Karakterisasi hasil sintesis dengan menggunakan Shimadzu XRD 610 sumber target Cu Kα (λ = 1,54056 Ǻ) , FTIR Bruker tipe Tensor 37 dengan jangkauan bilangan gelombang 4000-400 cm-1 , dan
untuk mengetahui morfologi hasil
sintesis digunakan SEM/EDXA JEOL JSM-6510LA dengan tegangan 22 kV perbesaran 1500 kali. Metode Penelitian Sintesis hidroksiapatit pada penelitian ini dilakukan dengan metode reaksi kering (padat menjadi padatan) dan metode basah (presipitasi). Sumber kalsium yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cangkang kerang yang diambil dari rumah makan seafood di cibadak Sukabumi dengan diameter cangkang 1.5-2.0 cm. Kalsinasi cangkang kerang Proses perlakuan cangkang kerang meliputi pembersihan, pengeringan dan kalsinasi. Perlakuan diawali dengan pembersihan cangkang kerang dari kotoran makro kemudian dikeringkan di udara terbuka. Kalsinasi pada cangkang kerang dilakukan dua kali yaitu pada suhu 1000oC selama 12 jam sehingga didapatkan
12 kalsium hal ini sesuai dengan yang dilakukan oleh Dahlan et al. 2009. Yang kedua dilakukan kalsinasi selama 24 jam pada suhu 10000C. Cangkang kerang hasil kalsinasi dihaluskan kemudian dianalisis dengan AAS untuk mengetahui kadar kalsium pada cangkang kerang. Penentuan kadar Ca dalam cangkang kerang (Dahlan et al. 2009) Sampel ditimbang 0,1025 gram, lalu ditambah 10 mL asam nitrat pekat. Sampel didestruksi pada suhu 1000C selama 1 jam, diangkat dan didinginkan. Larutan dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan dibilas dengan air suling, kemudian dianalisis dengan menggunakan spektrometer AAS. Sintesis hidroksiapatit dengan reaksi kering ( modifikasi Dahlan et al. 2009) Cangkang kerang yang sudah dikalsinasi dan (NH 4 ) 2 HPO 4 ditimbang dengan rasio Ca/P 5 : 3 persen massa dimilling dengan kecepatan 300 rpm selama 6 jam. Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 1250oC selama 2 jam. Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah (modifikasi Vazquez et al. 2005) Serbuk cangakng kerang hasil kalsinasi dan asam fosfat dilarutkan dalam etanol 96 % sebanyak 100 mL. Presipitasi dilakukan pada suhu 370C dengan pengadukan 300 rpm dan laju alir 1,0 mL/menit kemudian dipanaskan dalam penangas air bersuhu 600C selama 1 jam, larutan diendapkan pada suhu kamar selama 24 jam kemudian diaduk pada suhu 600C dengan kecepatan pengadukan 300 rpm sampai larutan berubah menjadi gel berwarna putih. Gel yang diperoleh dipanaskan pada suhu 12500C selama 2 jam. Karakterisasi dengan XRD (Dahlan et al. 2009) Defraktometer XRD yang digunakan adalah Shimadzu XRD 610, sumber target CuKα (λ = 1,54056Ǻ). Sampel disiapkan sebanyak 2 gram, kemudian dimasukkan dalam holder yang berukuran (2 x 2) cm2 pada difraktometer. Sudut awal diambil pada 50 dan sudut akhir pada 1000 dengan kecepatan baca 20 per menit.
13 Karakterisasi dengan FTIR Dua milligram sampel dicampur dengan 100 mg KBR dibuat pellet kemudian dianalisis dengan IR dengan jangkauan bilangan gelombang 4000-400 cm-1.
Karakterisasi dengan SEM/EDXA Sampel diletakkan pada plat alumunium yang memiliki dua sisi kemudian dilapisi dengan lapisan emas setebal 48nm. Sampel yang telah dilapisi diamati dengan menggunakan SEM dengan tegangan 22 kV dan perbesaran 1500 kali.
14
HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini diawali dengan persiapan sumber kalsium, yaitu limbah cangkang kerang darah. Limbah cangkang kerang berfungsi sebagai starting material pada pembuatan komposit kalsium fosfat. Persiapan dilakukan dengan membersihkan cangkang kerang dari komponen organiknya melalui kalsinasi. Penelitian pendahuluan limbah cangkang kerang dikalsinasi pada suhu 1000oC
selama 12 jam. Hal ini mengacu pada kalsinasi yang telah dilakukan pada cangkang telur ( Dahlan et al. 2009). Hasil kalsinasi ini diharapkan menghasilkan CaO yang akan menjadi bahan dasar sintesis hidroksiapatit. Pola difraksi yang dihasilkan dicocokkan dengan data Joint Cristal Powder Difraction Standard (JCPDS). Pola difraksi yang menunjukkan struktur CaO, adalah pola difraksi yang sesuai dengan JCPDS (Lampiran 4). Hasil kalsinasi pada suhu 1000oC selama 12 jam belum menghasilkan CaO tetapi masih berupa CaCO 3 . Kalsinasi dilanjutkan dengan menambahkan waktu kalsinasi menjadi 24 jam dengan suhu yang sama.
Gambar 3 Difraktogram hasil kalsinasi cangkang kerang pada suhu 1000oC selama 24 jam
15
Limbah cangkang kerang yang dikalsinasi pada suhu 1000oC selama 24 jam (Gambar 3) menghasilkan pola difraksi dengan intensitas tinggi pada nilai 2θ: 32.20o, 37.40o, 54.02o, 64.36o, dan 67.60o. Nilai 2θ ini spesifik untuk senyawa CaO sesuai dengan pola difraksi standar JCPDS. Dasar pemikiran penambahan waktu kalsinasi adalah cangkang kerang mempunyai struktur yang berbeda dengan cangkang telur. Cangkang kerang terdiri tiga lapisan yaitu periostrakum yang terdiri atas zat tanduk, prismatik yang merupakan lapisan tebal yang terdiri dari kristal-kristal CaCO 3 dan nakreas yang merupakan lapisan terdalam tersusun atas kristal-kristal halus CaCO 3. Ketiga lapisan tersebut membentuk cangkang yang sangat keras sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mendapatkan CaO dibandingkan dengan cangkang telur. Kadar kalsium (Ca2+) dalam cangkang kerang dari hasil kalsinasi pada suhu 10000C selama 24 jam diukur dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrometer (AAS). Persentase Ca yang diperoleh sebesar 61,23% berdasarkan bobot kering. Sintesis hidroksiapatit Sintesis hidroksiapatit menggunakan dua metode yaitu metode kering dan metode basah. Dua metode ini dipilih karena kedua metode mempunyai kelebihan dalam sintesis hidroksiapatit. Metode kering dalam sintesis hidroksiapatit menggunakan reaksi padat (padatan dengan padatan). Metode ini tepat digunakan untuk menghasilkan kristalisasi yang baik dari hidroksiapatit berupa bubuk. Prinsip yang digunakan dalam metode ini adalah sifat dasar atom yang bergerak bervibrasi semakin cepat pada temperatur yang semakin tinggi (Dahlan et al.2009). Metode basah (larutan menghasilkan padatan) mempunyai keuntungan merupakan reaksi sederhana, hasil samping sintesisnya air, kemungkinan kontaminasi selama pengolahan sangat rendah, dan biaya pengolahan rendah (Kehoe 2008).
16 HAP : hidroksiapatit AKA : Apatit Karbonat tipe A AKB : Apatit Karbonat tipe B OKF : Okta Kalsium Fosfat
350
OKF
300
OKF
OKF
250
a
HAP
AKB AKACaO OKF HAP
200
OKF
AKB
HAP
HAP
HAP
150
HAP 100
HAP HAP HA P
HAP HAP HAP HAPHAP HAPHAP HA HAP H HAPHAP P AP
30
40
HAP 50
b
0 0
HAP 10
HAP 20
50
60
Gambar 4 Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit dengan metode kering (a) dan metode basah (b)
Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit (Gambar 4a) menunjukkan bahwa reaksi kering ammonium hidrogen fosfat dan kalsium yang berasal dari limbah cangkang kerang darah menghasilkan intensitas yang dimiliki secara bersama oleh beberapa fasa senyawa kalsium fosfat. Fasa yang muncul selain hidroksiapatit adalah apatit tipe A, apatit tipe B, dan okta kalsium fosfat. Puncak dengan intensitas tertinggi terdapat pada sudut 2θ 27.78o, 31.03o, 34.33o pola ini spesifik untuk senyawa okta kalsium fosfat (OKF). Selain itu masih ada puncak yang dimiliki oleh CaO. Hasil sintesis dengan metode kering dengan bahan dasar CaO dari cangkang kerang belum menghasilkan hidroksiapatit yang sesuai dengan data JCPDS (Lampiran 4) dan pola difraksi dari hidroksiapatit komersial (Lampiran 5). Dahlan et al. 2009 melaporkan bahwa sintesis hidroksiapatit dengan metode kering dengan bahan dasar cangkang telur menghasilkan hidroksiapatit, apatit karbonat tipe A, apatit karbonat tipe B dan okta kalsium phospat. Hidroksiapatit yang dihasilkan mendekati 100% dibandingkan dengan nilai sesungguhnya mempunyai dan kristalinitas yang cukup tinggi yaitu 84% sampai 94% dan rasio Ca/P pada kisaran 2.
17 Difraktogram
hasil
sintesis
dengan
metode
basah
(Gambar
4b)
memperlihatkan bahwa puncak-puncak yang dihasilkan semua merupakan fasa hidroksiapatit. Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah dihasilkan pola difraksi sesuai dengan data dari JCPDS dan hidroksiapatit komersial. Identifikasi Gugus Anion PO 4 3-, CO 3 2-, dan OH- dengan FTIR
b
a
Gambar 5 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b) Hasil pengukuran hidroksiapatit yang disintesis dengan metode kering dan metode basah menggunakan FTIR ditunjukkan pada Gambar 5a dan 5b. Gugus fosfat (PO 4 3-) vibrasi asimetri stretching kedua hasil sintesis terdeteksi pada bilangan gelombang 1024 cm-1 sampai 1092 cm-1. Vibrasi asimetri bending untuk kedua metode terlihat pada bilangan gelombang 550 cm-1 sampai 608 cm-1. Untuk vibrasi simetri stretching hasil sintesis dengan
metode basah nampak pada
bilangan gelombang 961 cm-1 sedangkan hasil sintesis dengan metode kering tidak terdeteksi bilangan gelombangnya. Vibrasi simetri bending hasil sintesis metode basah tidak terdeteksi sedangkan hasil sintesis metode kering terdeteksi pada bilangan gelombang 436 cm-1. Pita serapan karbonat hasil sintesis dengan metode basah terdeteksi pada bilangan gelombang 1420 cm-1 dan 1456 cm-1 yang merupakan pita serapan vibrasi asimetri stretching lemah dengan bentuk tidak simetri yang menunjukkan
18 terbentuknya kristal. Hasil sintesis metode kering pita serapan karbonat tidak terdeteksi. Spektrum hasil sintesis dengan metode kering pada bilangan gelombang 1024 cm-1 berupa pita serapan yang melebar sedangkan hasil sintesis metode basah terdapat pita serapan yang tidak simetri pada 1048 cm-1 dan 1092 cm-1 menunjukkan bahwa terbentuk kristal pada hasil sintesis. Kristal hidroksiapatit ditandai oleh pita dalam bentuk ganda dengan maksimum pada bilangan gelombang 570 cm-1 dan 601 cm-1 untuk hasil sintesis metode basah, 550 cm-1 dan 608 cm-1 untuk hasil sintesis metode kering. Pada hasil sintesis metode basah terlihat juga pita serapan pada bilangan gelombang 631 cm-1 yang bukan merupakan gugus PO 4 3- melainkan dari gugus OH-. Pada kedua hasil sintesis terlihat adanya pita ganda yang menunjukkan terbentuknya senyawa hidroksiapatit, untuk hasil sintesis metode basah puncaknya lebih tajam dibandingkan hasil sintesis metode kering hal ini sesuai dengan pola difraksi sinar X bahwa pada metode basah sudah terbentuk hidroksiapatit sesuai dengan data JCPDS. Selain menunjukkan kehadiran kristal apatit bentuk ganda pita absorbsi fosfat juga menunjukkan kandungan fase kristal apatit pada sampel (Soejoko & Wahyuni 2002, Maauof et al.2010). Pada gambar 5a kandungan fase kristal apatit pada hasil sintesis dengan metode basah lebih tinggi dibandingkan dengan kristal apatit hasil sintesis dengan metode kering. Pita fosfat pada spektrum hidroksiapatit komersial hadir sebagai pita kecil pada bilangan gelombang 960 cm-1. Pita yang sama tampak relatif kecil pada spektrum hasil sintesis metode basah sedangkan pada metode kering tidak tampak. Selain itu dalam spektrum hidroksiapatit terlihat pita serapan karakteristik OH disekitar 3576 cm-1 dan 632 cm-1. Dalam spektrum hasil sintesis reaksi kering pita gugus OH hanya tampak pada 3437 cm-1. Untuk hasil sintesis dengan metode basah tampak pada bilangan gelombang 631 cm-1 dan dua puncak yang pada 3570 cm-1 dan 3644 cm-1.
19 Analisis morfologi sampel Identifikasi fasa kristal dengan analisis difraksi sinar-X (XRD), juga dikarakterisasi dengan SEM (scannging electron microscopy) yang diengkapi dengan EDX untuk mengamati mikrostuktur serta komposisi sampel. Hasil foto SEM untuk hasil síntesis dengan metode kering ditunjukkan pada gambar 6a. Dari hasil foto SEM tampak morfologi kristal beberapa senyawa apatit yang berkumpul sehingga tampak lebih besar. Hasil foto ini menunjukkan bahwa sintesis dengan metode kering belum menghasilkan hidroksiapatit. Hasil foto SEM untuk sampel hasil síntesis metode basah ditunjukkan pada gambar 6b. Dari hasil foto SEM tampak morfologi dengan butir yang halus dan seragam. Hal ini sesuai dengan pola difraksi sinar X yang menunjukkan bahwa sintesis dengan metode basah menghasilkan puncak-puncak hidroksiapatit. Ukuran partikel hasil síntesis dengan metode basah adalah 0.52μm. V’azquez 2005 melaporkan bahwa hasil SEM hidroksiapatit hasil presipitasi merupakan butir-butir halus yang berukuran seragam. a
b
Gambar 6 SEM hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b)
20
Hasil
identifikasi
EDXA
untuk
metode
kering
(Lampiran
7)
memperlihatkan komposisi hasil síntesis yang didominasi oleh kalsium (Ca) hingga 23% massa diikuti karbon (C) 22% dan fosfor (P) 9%. Selain itu oksigen muncul hingga 31% . perbandingan Ca/P sebesar 1.84 meunjukkan hasil yang cukup baik. EDXA untuk metode basah (Lampiran 8) memperlihatkan komposisi hasil sintesis yang didominasi oleh kalsium (Ca) hingga 27% massa, diikuti karbon (C) 20% dan fosfor (P) 13%. Selain itu unsur oksigen (O) muncul hingga 36%. Perbandingan Ca/P sebesar 1.64 memperlihatkan hasil yang baik sesuai dengan hidroksiapatit komersial yaitu dengan perbandingan Ca/P sebesar 1.67 (V’azquez 2005). hasil identifikasi Nilai rasio yang dihasilkan pada sintesis hidroksiapatit dari limbah cangkang kerang lebih mendekati dengan hidroksipatit sintetik dibandingkan hidroksiapatit dari cangkang telur dengan rasio Ca/P mendekati 2 (Dahlan et al. 2005).
21
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil sintesis dengan metode basah mempunyai pola XRD sesuai dengan data JCPDS dan pola hidroksiapatit komersial. Pada sintesis metode kering belum menghasilkan hidroksiapatit. Spektrum FTIR menunjukkan adanya gugus fosfat 726 – 1024 cm-1 dan 550 – 608 cm-1 terlihat pula pita absorpsi karakteristik OH disekitar 3570 cm-1 dan 631 cm-1, adanya bentuk pita serapan ganda pada bilangan gelombang 550 cm-1 sampai 608 cm-1 dan 631 cm-1 menunjukkan terbentuknya hidroksipatit. Hasil SEM menunjukkan bahwa hasil sintesis dengan metode basah menghasilkan hidroksiapatit dengan bentuk butir-butir halus yang seragam dengan ukuran partikel 0.52μm, sedangkan dengan metode kering merupakan gabungan beberapa fasa. Hasil EDXA menunjukkan nisbah Ca/P 1.64 untuk metode basah dan 1.84 untuk metode kering. Limbah cangkang kerang laut dapat dijadikan starting material untuk sintesis hidroksiapatit. Saran Penelitian ini dapat dilanjutkan untuk mendapatkan hidroksiapatit yang mempunyai ukuran pori lebih besar antara lain guna keperluan implant tulang ukuran pori 100 - 400μm atau untuk filer gigi 2.90±0.22μm. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut penggunaan limbah cangkang kerang sebagai sumber kalsium untuk sintesis hidroksiapatit.
22
DAFTAR PUSTAKA Awang-Hazmi ABZ, Zuki MM, Nurdin A,. Jalila, Norimah Y. 2005. Mineral Composition of the Cokle (Anadara granosa) Shells of West Coast of Peninsular Malaysia and It’s Potential as Biomaterial for Use in Bone Repair. J Animal and Veterinary Advances 6(5):591-594. Balamurugan A, Michel J, Faure J, Benhayoune H, Wortham L, Sockalingum G, Banchet, Bouthors S, Maquin DL, Balossier G. 2006. Synthesis and Structural Analysis of Sol Gel Derived Stoichiometric Monophasic Hydroxyapatite Ceramics Silikáty 50(1):27-31 Dahlan K, Prasetyanti F, Sari YW. 2009. Sintesis Hidroksiapatit dari Cangkang Telur Menggunakan Dry Metode. J. Biofisika 5(2):71-78 Kehoe S, 2008. Optimisation of Hydroxyapatite (HAp) for Orthopaedic Application via the Chemical Precipitation Technique [Thesis] School of Mechanical and Manufacturing Engineering Dublin City University Kumar A Ruban, Kalainathan S. 2008. Growth and characterization of nanocrystalline hydroxyapatite at physiological conditions Res. Technol. 43(6):640 – 644 Maauof HA, Khalil NM, Beherei HM, Ramadan MH. 2010. Effect of Digestion Time on The Synthesis of Hydroxyapatite Ceramic Powder Vol. XXII, N 1 Faculty of Science, Sebha University, Sebha, Libya, National Research Centre, Cairo, Egypt Manafi AM, Joughehdoust S. 2009. Synthesis of Hydroxyapatite Nanostructure by Hydrothermal Condition for Biomedical Application. Iranian J Pharmaceutechal Science 5(2):89-94 Mollazadeh S, Javadpour J, Khavandi A. 2007. In Situ Synthesis and Characterization of Nano-size Hydroxyapatite in Poly (vinyl alcohol) Matrix 33:1579-1583 Nurjanah, Zulhamzah, Kustiyariyah,.2005. Kandungan Mineral dan Proksimat Kerang Darah (Anadara granosa) yang diambil dari Kabupaten Boalemo, Gorontalo. Bulletin Teknologi Hasil Perikanan Vol VIII Nomor 2 Prabakaran K, Balamurungan A, Rajeswari S. 2005. Development of Calcium Phosphate Based Apatie From Hens Eggshell. Bull. Matar. Sci 28:115119 Prasustyane A. 2009. Karakteristik Asam Lemak dan Kolesterol Kijing Lokal (Pilsbryoconcha exillis) dari Situ Gede Bogor Akibat Proses Pengukusan. [Skripsi] Bogor : Institut Pertanian Bogor
23 Riyani E, Maddu A, Soejoko DJ. 2005. Karakterisasi Senyawa Kalsium Fosfat Karbonat Hasil Pengaruh Penambahan ion F- dan Mg2+. J. Biofisika 1:82-89 Salas J, Benzo Z, Gonzalez G. 2004. Synthesis of Hydroxyapatite by Mechanochemical Transformation. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materials 24(1):12-16 Sasikumar S, Vijayaraghavan R. 2006. Low Temperature Syntesis of Nanocrystaline Hydroksiapatite from Egg Shells by Combustion Method. Trens Biomater.Artif.Organs 19(2):70-73 Soejoko DJ, Wahyuni S. 2002. Spektroskopi Infra Merah Senyawa Kalsium Fosfat Hasil Presipitasi. Makara Sains Vol. 6 No. 3
Sopyana I, Mel M, Ramesh S, Khalidd KA. 2007. Porous Hydroxyapatite for Artificial Bone Applications, Science and Technology of Advanced Materials (8):116–123 Teixeira S, Rodriguez MA, Pena P, Monteiro FJ. 2008. Physical Characterization of Hydroxyapatite Porous Scaffolds for Tissue engineering Instituto de Engenharia Biomédica, Divisão de Biomateriais; Universidade do Porto, Rua do Campo Alegre 823 (4):150-180 Thamaraiselvi TV, Prabakaran K, Rajeswari S. 2006. Synthesis of Hydroxyapatite that Mimic Bone Mineralogy. Trends Biomater. Artif. Organs, 19(2):81-83 V’azquez, Guzm’anC, Barba C, Pi’na, Mungu’ia N. 2005. Stoichiometric hydroxyapatite obtained by precipitation and sol gel processes, Investigaci’on Revista Mexiana De F’isica 51(3):284-239
24
25
LAMPIRAN
26
27 Lampiran 2 Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode kering
Pencucian dan pengeringan cangkang kerang
Kalsinasi cangkang kerang pada T: 1000oC ; t :12 jam dan t ; 24 jam
Analisis kalsium dengan AAS
Cangkang kerang + (NH4)2HPO4 di campur kemudian dimilling pada kec. 300rpm; t :6 jam
Dipanaskan pada T : 12500C ; t : 2 jam
Karakterisasi
XRD
FTIR
SEMEDXA
28 Lampiran 3 Diagram alir hidroksiapatit metode basah
Kerang hasil kalsinasi + H3PO4
Dilarutkan dalam ethanol 96% sebanyak 50 ml
Diaduk dengan kec. 300 rpm pada T:37oC titrasi dengan etanol 96%
Dipanaskan pada penangas air pada T : 60oC ; t : 1 jam
Diaduk dengan kec. 300rpm pada T : 60oC sampai terbentuk gel
Dipanaskan pada T : 1250oC ; t: 2 jam
XRD
FTIR
SEM/EDXA
29 Lampiran 4 Data JCPDS
30 Lanjutan Lampiran 4 Data JCPDS
31 Lampiran 5 Difraktogram hidroksiapatit komersial
Lampiran 6 Difraktogram (NH 4 ) 2 HPO 4
32
Lampiran 7 Data EDXA hasil sintesis metode kering
33
Perhitungan nisbah Ca/P hidroksiapatit hasil sintesis dengan metode kering Mol Ca ═ 23.96 : 40.08 ═ 0.59 Mol P ═ 9.95 : 30.97 ═ 0.32 Nisbah Ca/P ═ 0.59/0.32 ═ 1.84
Lampiran 8 Data EDXA hasil sintesis metode basah
34
Perhitungan nisbah Ca/P hidroksiapatit hasil sintesis dengan metode basah Mol Ca ═ 27.71 : 40.08 ═ 0.69 Mol P ═ 13.04 : 30.97 ═ 0.42 Nisbah Ca/P ═ 0.69/0.42 ═ 1.64
35
