SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOGOLD DENGAN VARIASI KONSENTRASI HAuCl 4 SEBAGAI MATERIAL ANTIAGING DALAM KOSMETIK

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012

SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOGOLD DENGAN VARIASI KONSENTRASI HAuCl4 SEBAGAI MATERIAL ANTIAGING DALAM KOSMETIK Rhesma Arya Sekarsari, Titik Taufikurrohmah Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya Jln. Ketintang Surabaya (60231) Email: [email protected] Abstrak: Telah dilakukan penelitian tentang sintesis dan karakterisasi nanogold dengan variasi konsentrasi Larutan HAuCl4 sebagai material antiaging dalam kosmetik. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui karakteristik nanogold pada berbagai konsentrasi larutan HAuCl4 yang disintesis dengan matriks gliseril monostearat, serta menguji aktivitas pendahuluannya sebagai antioksidan. Karakteristik nanogold diuji dengan scanning electron microscopy (SEM). Konsentrasi larutan HAuCl4 yang digunakan antara lain 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm, 60 ppm, dan 70 ppm. Untuk menguji aktivitas pendahuluan nanogold sebagai antioksidan digunakan kromatografi lapis tipis (KLT) dan spektroskopi Uv-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik nanogold menggunakan scanning electron microscopy (SEM) bahwa konsentrasi larutan HAuCl4 berpengaruh terhadap ukuran cluster nanogold yang dihasilkan berturut-turut adalah 19,2 nm, 32,4 nm, 36,0 nm, 40,9 nm, 43,3 nm, dan 49,3 nm. Berdasarkan hasil kromatografi lapis tipis (KLT) menggunakan 1,1- difenil-2pikrilhidrazil (DPPH) serta spektroskopi Uv-Vis menunjukkan bahwa nanogold berpotensi sebagai antioksidan. Kata-kata kunci : sintesis, nanogold, gliseril monostearat, natrium sitrat, DPPH.

PENDAHULUAN Kosmetik dan perkembangannya tidak pernah terlepas dari kehidupan manusia, khususnya kaum wanita. Kosmetik merupakan suatu kebutuhan pokok bagi wanita yang digunakan untuk mempercantik diri dan juga sebagai produk kesehatan salah satunya berfungsi sebagai perawatan kesehatan kulit. Kulit setiap hari mengalami paparan radikal bebas dari lingkungan yang mengakibatkan penuaan dini. Dengan demikian, kosmetik diharapkan juga dapat berfungsi sebagai penangkal radikal bebas. Salah satu uji untuk menentukan aktivitas antioksidan adalah metode penangkal radikal bebas DPPH (1,1 difenil-2pikrilhidrazil). Metode

penangkal radikal bebas DPPH memberikan informasi reaktivitas senyawa yang diuji dengan suatu radikal stabil yang dapat memberikan serapan kuat pada panjang gelombang 517 nm dengan warna violet gelap. Senyawa penangkal radikal bebas menyebabkan elektron menjadi berpasangan yang kemudian menyebabkan penghilangan warna yang sebanding dengan jumlah elektron yang diambil (Sunarni, 2005). Dengan berjalannya waktu dan perkembangan ilmu pengetahuan, emas yang umumnya hanya dianggap sebagai logam mulia yang sulit sekali bereaksi yang digunakan untuk koin emas dan perhiasan sekarang telah dapat berfungsi sebagai suatu katalis aktif saat dipersiapkan pada bentuk

C - 189


nanoparticulate emas (Abdullah, 2010). Salah satunya dalam bidang kosmetik sebagai anti penuaan, anti bakteri, dan juga dapat menetralisir racun atau radikal bebas dan memberi efek bersih pada kulit (WIPO, 2008). Emas adalah logam yang unik di antara logam lainnya karena tahan terhadap oksidasi dan korosi (Vasiliu, 2006). Berdasarkan latar belakang di atas, maka peneliti berkeinginan untuk menguji kemampuan nano-gold sebagai penangkal radikal bebas, kemudian mensintesis nano-gold dengan variasi konsentrasi larutan HAuCl4, maka akan dilakukan penelitian yang berjudul: “Sintesis dan Karakteristik Nano-Gold dengan Variasi Konsentrasi Larutan HAuCl4 sebagai Material Antiaging dalam Kosmetik”.

4.

5.

METODE PENEITIAN 1. Pembuatan larutan emas induk HAuCl4 1000 ppm dengan cara melarutkan logam emas dengan aquregia. 2. Sintesis nanogold a. 250 mL aquabidest dipanaskan di atas hot plate sampai mendidih. b. Ke dalam air mendidih, ditambah 5 gram matriks gliseril monostearat (Lexemul CS-20), ditambah 0,5 gram natrium sitrat, ditambah 20 ppm larutan emas (HAuCl4) 1000 ppm dengan pengadukan (700 rpm) c. Dipanaskan dengan suhu 1000C sampai terjadi perubahan warna larutan menjadi merah anggur. d. Didinginkan pada suhu kamar. e. Dengan langkah yang sama untuk konsentrasi 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm, 60 ppm, dan 70 ppm. 3. Pembuatan larutan DPPH 0,04% dalam etanol C - 190

Menimbang 4 mg DPPH, masukkan dalam labu ukur 100 ml, ditambah etanol p.a sampai tanda batas dan kocok. Uji pendahuluan nano-gold dengan KLT. Pengujian ini dilakukan dengan perlakuan yang sama tetapi sampelnya berbeda yaitu nano-gold dalam bentuk nanomaterial dan dalam bentuk kation emas (Au 3+). Masing-masing sampel uji yaitu nano-gold dalam bentuk nanomaterial dan dalam bentuk kation emas di totolkan pada pelat KLT dan disemprot dengan larutan DPPH 0,04% dalam etanol. Uji aktivitas antioksidan dengan Spektrofotometer UV-Vis a. Penentuan panjang gelombang serapan maksimum DPPH Larutan DPPH 0,04% dalam etanol, dibiarkan selama 30 menit ditempat gelap, kemudian larutan diukur dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 517 nm. b. Uji aktivitas antioksidan terhadap DPPH Jika sampel menunjukkan hasil positif adannya aktivitas antioksidan maka dilakukan pengujian selanjutnya yaitu diambil sampel 3 ml dan ditambahkan 1 ml larutan DPPH 0,04%. Campuran dikocok dengan kuat, dibiarkan selama 30 menit diruang gelap, lalu di ukur pada λmaks = 517 nm.


PEMBAHASAN A. Proses Pembuatan Larutan Induk HAuCl4 Tahap awal dalam mensintesis nanopartikel emas yaitu membuat larutan HAuCl4 dengan cara melarutkan logam emas pada Gambar 4.1(a) dengan aquaregia (air raja). Aquaregia dibuat dengan cara mencampurkan larutan HCl 16N dengan larutan HNO3 12N dengan perbandingan HCl : HNO3 = 3:1. Dalam penelitian ini larutan induk HAuCl4 yang dibuat yaitu dengan melarutkan 1gram logam emas dengan 8 mL aquaregia seperti yang terlihat pada Gambar 4.1 (b). Persamaan reaksi yang terjadi, adalah : Au(s) + HNO3 (aq)+ 4HCl(aq)  HAuCl4(aq) + NO2(g) + 3H2O(l) + H2(g) Kemudian dilakukan pemanaskan kembali sampai tidak ada lagi uap yang keluar dari larutan dan juga sampai tidak berbau lagi. Pemanasan ini dilakukan dengan tujuan agar sisa-sisa asam yang mungkin ada pada larutan menguap seluruhnya.

digunakan sebagai material dalam sintesis nanogold. B. Sintesis Nanogold Pada penelitian ini, sintesis nanogold dibuat dengan memanaskan 250 mL aquabidest sampai mendidih pada suhu 1000C, kemudian ditambahkan natrium sitrat 0,5 gram lalu dipanaskan lagi sampai mendidih dengan pengadukan 700 ppm hingga homogen, selanjutnya ditambahkan 5 ml larutan induk HAuCl4 1000 ppm, sehingga didapat konsentrasi koloid nanogold 20 ppm Reaksi yang terjadi adalah:

Gambar 4.1. (a) Logam Emas, (b) Lempengan Logam emas dilarutkan dalam aquaregia, (c) Larutan HAuCl4

Selanjunya larutan diencerkan dengan labu ukur 1000 mL sampai tanda batas, sehingga dihasilkan larutan HAuCl4 1000 ppm dan disebut sebagai larutan induk yang

C - 191

2HAuCl4 + 3C6H8O7 (asam sitrat) → 2Au + 3C5H6O5 (3-asamketoglutarat) + 8HCl + 3CO2 (Tabrizi dkk, 2009). Pada saat atom emas belum saling berinteraksi satu sama lain larutan yang semula berwarna kuning jernih menjadi tidak berwarna, dan pada saat atom-atom emas mulai berinteraksi satu dengan yang lain, cluster-cluster emas mulai terbentuk seiring dengan perubahan warna larutan menjadi berwarna biru tua, dilanjutkan dengan warna merah tua dan ketika ukuran cluster telah mencapai nanometer larutan berwarna merah anggur yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 (b).


kromatografi lapis tipis, lalu kromatogram disemprot dengan larutan DPPH 0,004% dalam metanol. Hasil yang diperoleh yaitu pada kromatogram tampak adanya warna kuning berlatar belakang ungu yang dapat dilihat dengan bantuan lampu UV seperti pada Gambar 4.4.

a c b Gambar 4.2. (a) Larutan HAuCl4 1000 ppm, (b) setelah penambahan natrium sitrat

Dalam penelitian ini digunakan matrik gliseril monostearat yaitu gliserol dengan asam stearat yang merupakan emulsifier bersifat surface active atau surfaktan yang dapat mepertahankan emulsi agar tetap stabil (Rahman, 1997). Atom O pada gliserol suka menempel pada atom emas karena atom O punya banyak elektron, sedangkan stearat yang mempunyai rantai panjang akan menjadi ligan-ligan yang menjauhi permukaan emas. HO

OH O

O

Gambar 4.3. Struktur gliseril monostearat

C. Uji Pendahuluan Aktivitas Antioksidan dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Tahap awal adalah menyiapkan larutan DPPH 0,004%. Tahap selanjutnya adalah menyiapkan pelat kromatografi lapis tipis berukuran 1x5 cm. Kemudian larutan HAuCl4 dan koloid nanogold masing-masing ditotolkan pada pelat

C - 192

Gambar 4.4 Uji aktivitas antioksidan dengan KLT pada larutan HAuCl4 (kiri) dan koloid nanogold (kanan)

Pada Gambar 4.4 terlihat bahwa larutan HAuCl4 maupun koloid nanogold positif terhadap aktivitas antioksidan karena pada pelat kromatogram menunjukkan adanya bercak berwarna kuning dengan berlatar belakang ungu, akan tetapi uji kualitatif dengan menggunakan kromatogram tidak begitu jelas maka pada penelitian ini juga didukung dengan adanya uji aktivitas antioksidan dengan menggunakan spektofotometer UVVis untuk mengetahui aktivitas peredaman DPPH oleh larutan HAuCl4 dan koloid nanogold. Mekanisme peredaman radikal bebas oleh logam emas adalah sebagai berikut:


merah adalah kurva DPPH dengan larutan HAuCl4. Pada panjang gelombang maksimal DPPH yaitu 519,5 nm dengan absorbansi maksimal DPPH adalah 0,631 nm terjadi penurunan absorbansi antara DPPH dengan koloid nanogold sebesar 0,331 dengan persen peredaman DPPH oleh nanogold sebesar 30%. Penurunan absorbansi juga terjadi antara DPPH dengan larutan emas sebesar 0,223 dengan persen peredaman DPPH oleh larutan HAuCl4 sebesar 64%.

N

+

N O2N

Au

NO2

NO2

N N Au O2N

NO2

NO2

Gambar 4.5 Mekanisme peredaman radikal bebas DPPH oleh emas Pada Gambar 4.5 menunjukkan mekanisme dari peredaman radikal bebas DPPH oleh emas. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa atom Au akan menstabilkan atom N pada DPPH dengan saling berikatan. Atom N akan memberikan pasangan elektron bebasnya kepada atom Au sehingga terjadi ikatan kovalen koordinasi Au-N. Dengan adanya ikatan kovalen koordinasi antara Au-N dapat meredam radikal bebas DPPH karena atom N telah terstabilkan oleh atom Au. D. Uji Aktivitas Antioksidan dengan Spektrofotometer UV-Vis Pada Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa kurva yang berwarna hitam adalah kurva DPPH, yang berwarna biru adalah kurva DPPH dengan koloid nanogold, dan yang berwarna

C - 193

Gambar 4.11 Spektrum UVVis;DPPH; DPPH + koloid nanogold; DPPH + larutan HAuCl4 Dengan adanya penurunan absorbansi ini nanogold terbukti dapat meredam radikal bebas yang dapat menimbulkan kerusakan di berbagai bagian sel dan menyebabkan berbagai penyakit seperti tumor, kanker, asterosklerosis, katarak, keriput, penuaan (aging) dan lainnya.


E. Pengaruh Konsentrasi Larutan HAuCl4 Terhadap Ukuran Partikel Nanogold Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi larutan emas (HAuCl4) terhadap ukuran nanogold yang dihasilkan dan untuk dapat mengetahui morfologi permukaan nanogold digunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil yang akan diperoleh dengan SEM yaitu gambaran profil permukaan benda serta ukuran cluster yang terbentuk yang dapat dilihat pada Gambar 4.14.

A

B

C

D

E

F

Gambar 4.14. Foto SEM perbesaran 40.000 kali: A) 20 ppm; B) 30 ppm; (C) 40 ppm; (D) 50 ppm; (E) 60 ppm; (F) 70 ppm

C - 194

Berdasarkan Gambar 4.14 terlihat bahwa nanopartikel emas terdispersi pada permukaan matriks gliseril monostearat dengan saling berintraksi membentuk kumpulan atom-atom emas sehingga terbentuk ukuran cluster yang berbeda-beda pada berbagai konsentrasi, antara lain: (a) nanogold 20 ppm didapat ukuran cluster yaitu 19,2 nm, (b) nanogold 30 ppm didapat ukuran cluster yaitu 32,4 nm, (c) nanogold 40 ppm didapat ukuran cluster yaitu 36 nm, (d) nanogold 50 ppm didapat ukuran cluster yaitu 40,9 nm, (e) nanogold 60 ppm didapat ukuran cluster yaitu 43,3 nm, (f) nanogold 70 ppm didapat ukuran cluster yaitu 49,3 nm. Pengaruh konsentrasi larutan HAuCl4 terhadap ukuran cluster yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengaruh konsentrasi larutan HAuCl4 terhadap ukuran cluster nanogold. Sampel

Konsentrasi HAuCl4 (ppm)

Ukuran cluster (nm)

A

20

19,2

B

30

32,4

C

40

36,0

D

50

40,9

E

60

43,3

F

70

49,3

Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan HAuCl4 berpengaruh terhadap ukuran cluster nanogold yang dihasilkan. Ukuran


cluster nanogold semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi larutan HAuCl4 yang digunakan. Ukuran cluster terkecil yang dihasilkan terjadi pada konsentrasi larutan HAuCl4 20 ppm yaitu sebesar 19,2 nm dan ukuran cluster terbesar terjadi pada konsentrasi larutan HAuCl4 70 ppm. Dari Tabel 4.1 dapat dibuat grafik hubungan antara konsentrasi larutan HAuCl4 dengan ukuran cluster nanogold yang tersaji pada Gambar 4.15.

Gambar 4.15. Grafik hubungan antara konsentrasi larutan HAuCl4 (ppm) dengan ukuran cluster nanogold

Peningkatan ukuran cluster nanogold dikarenakan semakin pekat konsentrasi larutan HAuCl4 yang digunakan maka akan semakin banyak partikel emas yang dihasilkan, sehingga tumbukan antar partikel dalam larutan akan sering terjadi yang dapat memungkinkan antara partikel satu dengan yang lain akan saling bergabung membentuk agregat yang lebih besar yang berdampak pada ukuran cluster nanogold yang dihasilkan.

SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa: 1. Emas dalam bentuk nanomaterial dengan konsentrasi 20 ppm positif mempunyai aktivitas antioksidan pada uji pendahuluan menggunakan DPPH dengan metode KLT dan spektrofotometer UV-Vis menunjukkan adanya penurunan absorbansi pada panjang gelombang maksimum DPPH sebesar 0,223 dan persen peredaman sebesar 30%. 2. Emas dalam bentuk kation Au 3+ (larutan HAuCl4) positif mempunyai aktivitas antioksidan pada uji pendahuluan menggunakan DPPH dengan metode KLT dan spektrofotometer UV-Vis menunjukkan adanya penurunan absorbansi pada panjang gelombang maksimum DPPH sebesar 0,331 dan persen peredaman sebesar 64%. 3. Variasi konsentrasi larutan HAuCl4 berpengaruh terhadap ukuran nanomaterial emas yang dihasilkan, semakin tinggi konsentrasi maka akan semakin besar pula material yang dihasilkan yaitu sebagai berikut: (1) pada konsentrasi 20 ppm dihasikan ukuran nanomaterial 19,2 nm, (2) pada konsentrasi 30 ppm dihasikan ukuran nanomaterial 32,4 nm, (3) pada konsentrasi 40 ppm dihasikan ukuran nanomaterial 36,0 nm, (4) pada konsentrasi 50 ppm dihasikan ukuran nanomaterial 40,9 nm, (5) pada konsentrasi 60 ppm dihasikan ukuran nanomaterial 43,3 nm, (6) pada konsentrasi 70 ppm

C - 195


dihasikan ukuran nanomaterial 49,3 nm. Daftar Pustaka Abdullah, M. 2009. Pengantar Nanosains. Bandung: ITB. Abdullah, M. dan Khairurijal. 2010. Karakterisasi Nanomaterial : Teori, Penerapan, dan Pengolahan Data. Bandung: Institut Teknologi Bandung. Anonim. 2009. Menggunakan Nanopartikel Emas untuk Mendeteksi dan Mengobati Kanker. http://www.azonano.com/news.aspx ?newsID=12614&lang=id. Diakses tanggal 04 Maret 2011. Anonim. 2010. Pemanfaatan Unsur Emas dalam Kedokteran. http://forum.upi.edu/v3/index.php?t opic=16590.0. Diakses tanggal 10 Mei 2011. Anonim. 2011. Sekilas Nanoteknologi: Nanopartikel Akhirnya dapat Digunakan dalam Produk Kosmetik. http://www.newsmedical.net/news/20100305/53/Indo nesian.aspx. Diakses tanggal 04 April 2011. Arryanto, Y., Amini, S., Rosyid, M.F., Rahman, A., dan Artsanti., P. 2007. Iptek Nano di Indonesia Terobosan, Peluang dan Strategi. Jakarta Pusat: Ristek. Aslan, K., Lakowicz J.R., and Geddes C.D. 2005. Nanogold Plasmon Resonance-Based Glucose Sensing. 2. Wavelength-Ratiometric Resonance Light Scattering. Analytical Chemistry. Vol. 77 (7) 2007-2014. Astuti, Z.H. 2007. Kebergantungan Ukuran Nanopartikel terhadap Warna yang Dipancarkan pada Proses Deeksitasi. Bandung: ITB.

Awaludin, R. 2009. Pembuatan Nanopartikel Emas Radioaktif dengan Aktivasi Neutron. Makara Teknologi, Vol. 13 (1) 42-46. Fessenden, R. J., & Fessenden, J. S. 1986. Kimia Organik. Jilid 1. Edisi Ketiga. Penerjemah: Aloysius Hadyana Pudjaatmaka. Jakarta: Erlangga. .Hadi, S. 2010. Nanoteknologi, Teknologi Masa Depan. http://teknologi.kompasiana.com/ter apan/2010/11/29/nanoteknologiteknologi-masa-depan/. Diakses tanggal 04 Maret 2011. Hostettmann, K., Hostettmann, M., & Marston, A. 1995. Cara Kromatografi Preparatif. Penggunaan pada Isolasi Senyawa Alam. Penerjemah: Kosasih Padmawinata. Bandung: ITB. Kreps S.I. 1972. Suntan Preparation in Balsam MS. Kosmetc Science and Technology. 2nd Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc. Langseth, L. 1995. Oxidant, Antioxidant, and Disease Prevention. Belgium: International Life Science Institute Press. Marlina, L. 2008. Sintesis Nanopartikel Besi sebagai Pereduksi Pewarna Tekstil Cibacron Yellow. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Muhammadin, S. 2010. Karakteristik Nanomaterial. http://blognyainsan.wordpress.com/ 2010/06/14/karakterisasinanomaterial/. Diakses tanggal 09 Maret 2011. Mukhklis. 2011. Membahas tentang Teknologi Nano Partikel. http://muklischemicalengineer.blogspot.com/201 1/01/membahas-tentang-teknologinano.html. Diakses tanggal 04 Maret 2011.

C - 196


Nindharie. 2007. Kenali Manfaat Kandungan Kosmetik. http://nindharie.blogspot.com/2009/ 03/kenali-manfaat-kandungankosmetik.html. Diakses tanggal 09 Maret 2011. Pimpang, P., Sutham, W., Mangkorntong, N., Mangkorntong, P., and Choopun, S. 2008. Effect of Stabilizer on Preparation of Silver and Gold Nanoparticle Using Grinding Method. Jurnal Science 35(2) 250-257 . Rahman, N. 1997. Mempelajari pengaruh substitusi tepung singkong, tepung kedele, dan penambahan gliseril monostearat terhadap sifat-sifat roti tepung terigu. Skripsi. Bogor: Institut Teknologi Bogor. Sastrohamidjojo, H. 2001. Spektroskopi. Yogyakarta : Liberty. Sau, T.K., and Rogach A.L. 2010. Nonspherical Noble Metal Nanoparticles: Colloid-Chemical Synthesis and Morphology Control. Jurnal Advance Materials 22, 1781– 1804. Schmidt, J., Still, T., and Szubrin, D. 2005. Homogene Katalyse mit Gold. Philipps: University Marburg. Siregar, M. 2009. Pengaruh Berat Molekul Kitosan Nanopartikel untuk Menurunkan Kadar Logam Besi

(Fe) dan Zat Warna pada Limbah Industri Tekstil Jeans. Tesis. Medan: Universitas Sumatra Utara. Diakses tanggal 04 Maret 2011. Suryohudoyo, P. 1993. Oksidan, Antioksidan, dan Radikal Bebas. http://mhanafi123.files.wordpress. Diakses tanggal 23 Juni 2011. Tabrizi, A., Fatma, A., and Hakan, A. 2009. Gold Nanoparticle Synthesis and Characterisation. Journal of biology and Chemistry Hacettepe J. Biol. & Chem 37(3), 217-226. Trilaksani, W. 2006. Antioksidan: Jenis, Sumber, Mekanisme Kerja dan Peran Terhadap Kesehatan. http://www.balitbangsumut.go.id. Diakses tanggal 02 Maret 2011. Underwood, A. L. 1986. Analisis Kuantitatif. Edisi keenam. Jakarta: Erlangga. Vasiliu, M. 2006. Gold-Catalyzed Reactions (Literature Seminar). Alabama: The University of Alabama. Wijaya, L. 2008. Modifikasi Elektroda Karbon. FMIPA: Universitas Indonesia. Windono, T. 2000. Studi Hubungan Struktur Aktivitas Kapasitas Peredaman Radikal Bebas Senyawa Flavonoid terhadap DPPH. Artocarpus 4 (2) 47-52.

C - 197

SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOGOLD DENGAN VARIASI KONSENTRASI HAuCl 4 SEBAGAI MATERIAL ANTIAGING DALAM KOSMETIK

Recommend Documents