SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT APATIT-KITOSAN DENGAN METODE IN-SITU DAN EX-SITU
ASTRI LESTARI
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
ABSTRAK ASTRI LESTARI. Sintesis dan Karakterisasi Komposit Apatit-Kitosan dengan Metode In-situ dan Ex-situ. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN DAN AKHIRUDDIN MADDU. Sintesis komposit apatit-kitosan dilakukan dengan teknik presipitasi secara in-situ dan ex-situ pada kondisi fisiologis tubuh manusia. Apatit-kitosan secara in-situ dihasilkan dari presipitasi Na2HPO4.2H2O dan kitosan yang diteteskan dengan CaCl2.2H2O. Pada proses ex-situ, kitosan diteteskan setelah proses presipitasi Na2HPO4.2H2O yang diteteskan dengan CaCl2.2H2O selesai dilakukan. Penambahan kitosan yang dilakukan diharapkan dapat meningkatkan kristanilitas dan kelenturan serta biokompatibilitas dari HAP sehingga dapat diaplikasikan untuk bidang medis terutama dalam implantasi tulang. Untuk mengetahui karakteristik komposit apatit-kitosan yang dihasilkan, dilakukan karakterisasi dengan XRD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), FTIR (Fourier Transform Infrared), EDXA (Energy Dispersive X-Ray Analysis) dan uji mekanik. Hasil karakterisasi XRD pada sampel in-situ dan ex-situ memperlihatkan adanya puncak milik hidroksiapatit (HAp), Apatit Karbonat tipe A (AKA), Apatit Karbonat tipe B (AKB), Okta Kalsium Fosfat (OKF) dan kitosan. Hadirnya puncak milik apatit dan kitosan menandakan bahwa komposit apatit-kitosan berhasil terbentuk. Hasil XRD juga menunjukkan adanya penurunan derajat kristanilitas pada sampel komposit apatit-kitosan yang disebabkan karena kitosan bersifat lebih amorf dibandingkan apatit. Terbentuknya komposit apatit-kitosan juga diperkuat dengan hasil karakterisasi FTIR dan SEM. Pada FTIR, gugus fosfat (PO4), hidroksil (OH) dan karbonat (CO3) yang merupakan milik apatit muncul bersama dengan gugus fungsi milik kitosan yaitu NH2, C-H, dan amida. Pada karakterisasi SEM, terbentuknya komposit apatit-kitosan ditandai dengan morfologi sampel in-situ dan ex-situ yang berbentuk bongkahan yang menunjukkan bahwa kitosan telah berikatan dengan apatit. Kata kunci: apatit, kitosan, in-situ, ex-situ
SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT APATIT-KITOSAN DENGAN METODE IN-SITU DAN EX-SITU
ASTRI LESTARI
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 2009
Judul
:
Nama NRP
: :
Sintesis dan Karakterisasi Komposit Apatit-Kitosan dengan Metode In-situ dan Ex-situ Astri Lestari G74051551
Menyetujui:
Pembimbing 1
Pembimbing 2
Dr. Kiagus Dahlan NIP. 19600507 198703 1 003
Dr. Akhiruddin Maddu NIP. 19660907 199802 1 006
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Drh. Hasim, DEA NIP. 19610328 198601 1 002
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Shalawat serta salam juga tak lupa tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah sintesis dan karakterisasi komposit apatit-kitosan dengan metode in-situ dan ex-situ. Penelitian yang merupakan hibah dari PHK A2 ini dilaksanakan sejak bulan Agustus 2008 sampai dengan Mei 2009. Ucapan terimakasih juga penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini: 1. Dr. Kiagus Dahlan selaku pembimbing pertama dan Dr. Akhiruddin Maddu selaku pembimbing kedua yang telah memberikan banyak masukan, bimbingan dan motivasi. 2. Drs. M. Nur Indro, M. Sc dan Drs. Sidikrubadi P selaku dosen penguji 3. Bapak dan Ibu serta keluarga besar yang telah memberikan dukungan yang luar biasa selama menempuh studi di IPB 4. Seluruh dosen fisika yang telah memberikan ilmu selama ini serta seluruh staf dan pegawai atas kerjasamanya 5. Pak Sulis, Pak Dadang, Pak Didik, Ibu Titis, dan Pak Wawan atas kerjasamanya selama karakterisasi 6. Seluruh teman-teman Fisika 42, 43, dan 44, BEM MIPA 2008, KAMMI, dan kru Puri Salwa atas semua yang telah diberikan 7. Dan semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu.
Bogor, September 2009 Astri Lestari
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 17 Agustus 1987 dari ayah Sarto dan ibu Mujirah. Penulis merupakan putri ketiga dari tiga bersaudara. Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 31 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih Mayor Fisika dan Minor Keuangan Aktuaria, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis dua kali mengikuti lomba karya tulis ilmiah dalam ajang PKM (Program Kreativitas Mahasiswa). Selain itu, penulis aktif mengikuti organisasi kemahasiswaan. Pada tahun ajaran 2006/2007 penulis tercatat sebagai staf PSDM di Himpunan Mahasiswa Fisika. Pada tahun 2007/2008 penulis aktif di Badan Eksekutif Mahasiswa FMIPA selaku staf divisi Sosial dan Lingkungan. Selain di organisasi intrakampus, penulis juga mengikuti organisasi kemahasiswaan ekstrakampus yaitu aktif di KAMMI (Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia) pada tahun 2006-2009.
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ................................................................................................................
i
RIWAYAT HIDUP ....................................................................................................................
ii
DAFTAR ISI ..............................................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................................
v
DAFTAR TABEL ......................................................................................................................
vi
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................... vii 1. PENDAHULUAN ..................................................................................................................
1
1.1. Latar Belakang .............................................................................................................
1
1.2. Tujuan Penelitian ..........................................................................................................
1
1.3. Waktu dan Tempat Penelitian ..........................................................................................
1
2. TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................................
1
2.1. Struktur Tulang .............................................................................................................
1
2.2. Mineral Tulang ..............................................................................................................
2
2.3. Mineral Apatit ...............................................................................................................
2
2.4. Struktur Kristal Apatit ...................................................................................................
3
2.5. Kitosan ...........................................................................................................................
3
2.6. X-Ray Diffraction (XRD) ...............................................................................................
4
2.7. Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR) ..........................................................
4
2.8. Scanning Electron Microscopy (SEM) ...........................................................................
5
3. BAHAN DAN METODE ........................................................................................................
6
3.1. Bahan dan Alat ..............................................................................................................
6
3.2. Metode Penelitian ..........................................................................................................
6
3.2.1 Preparasi Sampel ..................................................................................................
6
3.2.2. Kontrol ................................................................................................................
6
3.2.3. In-situ ..................................................................................................................
6
3.2.4. Ex-situ .................................................................................................................
6
3.2.5. Karakterisasi dengan XRD ..................................................................................
7
3.2.6. Karakterisasi dengan FTIR....................................................................................
7
3.2.7. Karakterisasi dengan SEM ...................................................................................
7
4. HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................................................
7
4.1. Analisa XRD .................................................................................................................
7
4.2. Analisa FTIR .................................................................................................................
9
4.3. Analisa Morfologi SEM dan EDXA ...............................................................................
10
4.4. Uji Kekerasan Vickers ...................................................................................................
11
4.5. Massa Komposit Apatit-Kitosan .....................................................................................
11
5. KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................................................
12
5.1. Simpulan ........................................................................................................................
12
5.2. Saran .............................................................................................................................
12
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................
12
LAMPIRAN
............................................................................................................................. 14
DAFTAR GAMBAR
1
Struktur Hidroksiapatit ...........................................................................................................
3
2
Struktur Kimia Kitosan .........................................................................................................
4
3
Sinar-X Menumbuk Atom ....................................................................................................
4
4
Skema FTIR ........................................................................................................................
5
5
Skema SEM .........................................................................................................................
6
6
Pola XRD Kitosan Murni, Sampel Kontrol (A1 dan A2), Sampel In-situ (B1 dan B2) dan Sampel Ex-situ (C1 dan C2) ...................................................................................................
7
7
Pola Spektra FTIR Sampel ...................................................................................................
10
8
Struktur Morfologi SEM Sampel (a) Kontrol, (b) In-situ (c) Ex-situ dan (d) Kitosan Murni ...
10
DAFTAR TABEL
1
Kandungan Unsur Mineral dalam Tulang ...............................................................................
2
2
Formula Kimia, Struktur dan Parameter Kisi Kristal Kalsium Fosfat .....................................
2
3
Spesifikasi Kitosan Niaga ......................................................................................................
4
4
Kode Sampel .........................................................................................................................
7
5
Derajat Kristanilitas Sampel ...................................................................................................
8
6
Ukuran Kristal Sampel ...........................................................................................................
8
7
Parameter Kisi Sampel .........................................................................................................
9
8
Pita Absorpsi Sampel .............................................................................................................
9
9
Rasio Molaritas Ca/P Sampel .................................................................................................
11
10 Rasio Molaritas Ca/P Sampel .................................................................................................
11
