SINTESIS HIDROGEL DENGAN TEKNIK RADIASI UNTUK APLIKASI DI BIDANG ENERGI, KESEHATAN, FARMASI DAN PERTANIAN

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Ors. Erizal)

SINTESIS HIDROGEL DENGAN TEKNIK RADIASI UNTUK APLIKASI DI BIDANG ENERGI, KESEHATAN, FARMASI DAN PERTANIAN

i

Er za I Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN, Jakarta e-mail: [email protected]

ABSTRAK SINTESIS HIDROGEL DENGAN TEKBIK RADIASI UNTUK APLIKASI DI BIDANG BIOENERGI, KESEHATAN, FARMASI DAN PERTANIAN. Penelitian Inl bertujuan untuk mengembangkan aplikasi radiasi gamma dan berkas elektron pada sintesis hidrogel untuk dapat dipakai di bidang bioenergi, kimia, farmasi dan pertanian. Hidrogel adalah polimer hidrofilik berkerangka jaringan unik, berpori, peka terhadap perubahan lingkungan, swelling dalam air, dan biokompatibel dengan tubuh. Berdasarkan karakter fisiko-kimia tersebut, hidrogel hidrofilik dan hidrofobik yang melapisi ijuk dengan teknik radiasi dapat digunakan sebagai matriks imobilisasi sel Treesei dan S.cellulophylum. Ijuk direndam dalam monomer 2-hidroksi etil metakrilat (HEMA) dan trimetil propana trimetakrilat (TMPT) dengan perbandingan 1/1, 2/3 dan 2/6 (bib) diiradiasi dengan berkas elektron pada dosis 30 kGy. Matriks hasil iradiasi direndam dalam media yang mengandung sel Treesei dan S.cellulophylum untuk diuji aktivitas enzimnya terhadap kertas saring. Hasil evaluasi menunjukan nilai glucose paper activity (GPA) dari sel Treesei dalam keadaan bebas adalah 2x lebih besar dibandingkan sel yang terimobilisasi pada matriks poli(HEMA) dan 3x lebih besar dibandingkan sel yang terimobilisasi pada poli (TMPT), sedangkan sel S.cellulophy/um yang terimobilisasi pad a matriks poli (HEMA) dan matriks poli(TMPT) memberikan aktivitas enzim 2x lebih besar dibandingkan sel dalam keadaan bebas. Sistem sel yang terimobilisasi pada matriks hidrogel ini berpotensi besar untuk aplikasinya dalam meningkatkan konversi biomassa di bidang bioenergi. Selain itu, di bidang kesehatan, hidrogel dapat disintesis untuk bahan pembalut luka. Campuran PVP dengan konsentrasi 15% dan karaginan 2% diiradiasi dengan sinar gamma pad a dosis 25 kGy. Hidrogel steril hasil iradiasi dibalutkan pad a luka tikus. Hasil menunjukan hidrogel dapat menyembuhkan luka hingga ±100 % pad a hari ke-18, 5 hari relatif lebih cepat dibandingkan kasa steril. Selanjutnya dengan teknik radiasi dapat disintesis hidrogel ikatan silang polivinil alkohol (PVA) yang mengandung N-isopropylacryalmide (NIPAAm). Campuran PVA (5-15%) dan NIPAAm (15%) diiradiasi pada dosis 10 hingga 30 kGy dan dikarakterisasi swelling pad a suhu kritisnya (LCST). Penggabungan PVA dengan NIPAAm meningkatkan kemampuan swelling hidrogel dibandingkan homopolimer NIPAAm. Berbasis pada pola swelling-des welling pad a pemakaian ulang, hidrogel menunjukan karakter sebagai sistem pompa/on-off. Hidrogel PVA-ko-NIPAAm berpotensi untuk diaplikasikan di bidang farmasi. Lebih jauh lagi, hidrogel dengan kemampuan absorbsi air yang tinggi dapat disintesis dengan teknik radiasi. Satu seri hidrogel superbasorben disintesis dari polietilen oksida (PEO) (5%) dan alginat (0,5-2%) pad a dosis iradiasi 20 hingga 40 kGy. Hasil menunjukan penggabungan alginat pada konsentrasi 2% dapat meningkatkan swelling maksimum (EOS) hidrogel dari 20 gIg hingga 320 gIg. Hidrogel ini merupakan kandidat bahan yang dapat dipakai di bidang farmasi dan pertanian. Kata kunci: Hidrogel, Imobilisasi, Pembalut Treesei, S.cellulophy/um

luka, Superbasorben,

Radiasi Gamma,

Berkas Elektron.

ABSTRACT SYNTHESIS OF HYDROGEL BY RADIATION TECHNIQUE FOR APPLICATION IN BIOENERGY, HEAL THCARE, PHARMACY, AND AGRICULTURE. The purpose of this research was to develop the application of radiation of gamma rays and electron beam for hydrogel synthesis to be used in bioenergy, health care, pharmacy and agriculture. Hydrogel is hydrophilic polymers composed of unique network, porous, environmental sensitive change, swell in water, and compatible. Based on its physico-chemical properties, the hydrophilic and hydrophobic hydrogels covered the ijuk (natural fibers) by radiation technique can be used as matrix for immobilization of T.reesei and S.cellulophylum cells. The ijuk immersed in the 2-hydroxy ethyl methacrylate (HEMA) and trimethyl propane trimethacrylate (TMPT) solutions at proportional weight 1/1, 2/3 and 2/6 (w/w) were irradiated by electron beam at a dose of 30 kGy. The matrix polymers produced by irradiation immersed in the media containing T.reesei and S.cellulophylum for testing their enzymes activity by reacting with filter paper. The results showed that the GPA (glucose paper activity) of free cells of T.reesei was 2 times higher than immobilized cells on matrix covered with poly (HEMA) and 3 times higher than immobilized on poly(TMPT). In contrast,

99

ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti

the GPA of immobilized S.celulophylum cells on matrix covered with poly(HEMA) or poly(TMPT) were 2 times higher compared to free cells. Cells immobilization on the matrix polymers is promising to enhancing the biomass conversion in the energy field potencially. Moreover, the hydrogel can be synthesized by radiation for wound dressing in health care. The PVP solution with concentration of 15% was mixed with 2% carrageenan solution were irradiated using gamma rays at a dose of 25 kGy. The hydrogel radiation sterilization were covered to the rat wounded. The irradiated hydrogel were testing their ability to heal the burned wound of rat compare to sterile gauze. The results showed that hydrogel can heal the wound up to normal conditions at 18th day, 5 days faster than sterile gauze. In addition, crosslinked of polyvinyl alcohol (PVA) containing copolymer N-isopropylacrylamide (NIPAAm) can be prepared by radiation technique. The mixture of PVA with concentration (5-15 %wt) and NIPAAm (15% wt) were irradiated by gamma rays up to 30 kGy and the swelling properties at its critical temperature (LCST) were investigated. The incorporation of PVA into NIPAAm led a significant increase in swelling capability when comparing to those reported pure homopolymer (NIPAAm) hydrogels. Based on its swelling-deswelling properties in the repeated application, the hydrogels behaviour can be as matrix pumping system/on-off. The hydrogel of PVA-co-NIPAAm potencially can be used in the pharmacy.More additional, the hydrogel with high capability to absorb water as superabsorbent can be synthesized by radiation technique. A series of superabsorbent hydrogels were prepared from polyethylene oxide (PEO) (5% wt) and alginate (0.5-2% wt) by gamma radiation with the doses up 40 kGy. It was found that the incorporation of 2% alginate increases the EDS of the hydrogels from 20 - 320 gIg. The hydrogels are candidate materials to be used in agriculture fields. Keywords:

Hydrogel, Immobilization, Wound beam, T.reseei, S.cellulophylum.

dressing,

Superabsorbent,

Gamma

radiation,

Electron

BABI

PENDAHULUAN

1.1.

Imobilisasi Sel T. Reese; dan S. Cellulophylum pada Matriks Ijuk yang Dilapisi Polimer Hidrofilik dan Hidrofobik dengan Teknik Radiasi Berkas Elektron untuk Aplikasi Konversi Biomassa. (Bidang Bioenergi)

Masalah ketersediaan energi pad a beberapa tahun belakangan ini merupakan salah satu isu yang sangat penting. Melambungnya harga minyak bumi khususnya bahan bakar bensin, menyebabkan timbulnya krisis ekonomi global hampir di seluruh dunia[1-3]. Selain itu, exploitasi sumber-sumber minyak yang berasal dari fosil secara terus-menerus akan mengakibatkan jumlah cadangan minyak bumi akan berkurang. Oleh karena itu, untuk antisipasi hal tersebut telah dilakukan usaha-usaha untuk mendapatkan sumber energi alternatif lainnya yaitu salah satunya adalah biomassa selulosa. Bahan-bahan alam berbasis selulosa merupakan gudangnya (feedstock) biomassa yang dapat diubah menjadi bioetanol sebagai bahan bakar yang bersih dan mempunyai prospek menjanjikan sebagai sumber energi alternatif ke depan. Oi Indonesia, sumber biomassa yang mengandung selulosa dan hemiselulosa sangat berlimpah misalnya, jerami padi (sekitar 40% selulosa dan 30% hemiselulosa), tandan kosong kelapa sawit (45% selulosa dan 26% hemiselulosa), sampah or~anik kota, limbah industri kayu, limbah industri pulp kertas serta limbah agroindustri lainnya[ ,5]. Memproduksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa jauh lebih sulit daripada sari gula atau pati karena melalui proses yang lebih pan~ang. Salah satu tantangannya adalah bahwa secara alami lignoselulosa sukar dihidrolisis[6,]. Banyak cara yang telah dilakukan untuk menghidrolisisnya antara lain menggunakan asam dan enzim[8-10] Hidrolisis menggunakan asam sangat korosif dan menghasilkan limbah yang berbahaya, sedangkan hidrolisis dengan enzim jauh lebih aman, akan tetapi biaya yang harus dikeluarkan untuk proses enzimatis sangat tinggi sehingga menyebabkan harga bioetanol melalui proses enzimatis menjadi mahal. Oleh karena itu, salah satu cara yang ekonomis adalah memanfaatkan sel penghasil enzim yang diimobilisasi. Sel Trichoderma reesei (T.reesei) dan Sporotrichum cellulophylum (S. cellulophylum) masing-masing merupakan sel penghasil enzim selulase dan hemiselulase yan~ berfungsi sebagai katalisator dalam hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi etanol[ 1,13].Untuk mendapatkan nilai ekonomis pad a konversi biomassa perlu dilakukan improvisasi proses untuk menghasilkan enzim. Oleh karena itu, pada beberapa tahun belakangan ini dilakukan penelitian dan pengembangan yang berkaitan dengan produksi enzim selulase dari pemanfaatan sel T.reesei dan S. cellulophylum. Beberapa teknik yang dapat dilakukan untuk

100

Sintesis hidroge/ dengan teknik radiasi untuk ap/ikasi di bidang energi, ... (Ors. Eriza/)

produksi enzim dari sel ini antara lain adalah dengan memperbaiki strain dari sel T.reesei dan S.cellulophylum atau dengan teknik imobilisasi sel[13,14].Setiap teknik mempunyai keunggulan masing-masing. Teknik imobilisasi sel pada permukaan matriks penunjang merupakan salah satu teknik imobilisasi sel yang sangat menjanjikan dalam hidrolisis biomassa karena mempunyai keunggulan yaitu dapat meningkat densitas sel untuk menghasilkan produktivitas enzim yang tinggi dibanding teknik konvensional[15J. Hidroksi etil metakrilat (HEMA) merupakan monomer hidrofilik yang jika dipapari iradiasi menghasilkan poli(HEMA), dan jika direndam dalam air akan menyerap sejumlah air baik dalam kerangka jaringan maupun dalam pori-porinya[16J. Sedangkan trimetilol propana trimetakrilat (TMPT) merupakan monomer hidrofobik turunan trigliserida sangat peka terhadap pengaruh iradiasi yang berubah menjadi poli (TMPT)[17J• Oleh karena pad a dasarnya dinding sel mikroorganisme terbuat dari selulosa, maka berdasarkan sifat fisiko-kimia permukaan dan adanya pori dari poli(HEMA) dan poli (TMPT) hasil iradiasi yang dilapisi pada permukaan ijuk diharapkan baik sel T.reesei maupun S.cellulophylum dapat terimobilisasi (tumbuh dan berkembang) pad a permukaannya menghasilkan enzim selulase dan hemiselulase untuk menghidrolisis biomassa selulosa. 1.2.

Pengaruh Pembalut Hidrogel Kopolimer Polivinilpirrolidon-karaginan Hasil Iradiasi dan waktu Penyembuhan pada Reduksi Diameter Luka Bakar Tikus Putih Wistar. (Bidang Kesehatan)

Hidrogel adalah polimer hidrofilik berbentuk jaringan berikatan silang, berkemampuan swelling dalam air, serta memiliki daya difusi air yang tinggi. Oleh karena sifat fisik yang khas tersebut, pada awalnya hidrogel disintesis untuk digunakan sebagai matriks pengekangl pelepasan obat, kontak lensa, imobilisasi enzim dan sel[18-24J.Lebih jauh lagi, seiring dengan perkem-bangan teknologi dan kebutuhan akan bahan, maka penelitian dan pengembangan hidrogel khususnya untuk aplikasi di bidang biomedis dilakukan secara intensif pada saat dewasa ini, salah satu aplikasi hidrogel dalam bidang kesehatan adalah untuk pembalut luka baka~25-32J.Hal ini didasarkan pada sifat fisiknya yaitu kemampuannya dalam mengekang air, bersifat sebagai pembasah permukaan, biokompatibel dengan tubuh[33 .

memberikan

efek dingin

pada luka bakar dan

Poli(vinil) pirrolidon (PVP) dan karaginan merupakan polimer yang tidak toksis, gada umumnya banyak digunakan dalam bidang kesehatan, farmasi, serta kosmetika 34,35]. Kegunaan karaginan dalam sintesis hidrogel adalah untuk menaikkan viskositas larutan PVP dan untuk mengekang air, sehingga jika larutan PVP dicampur dengan larutan karaginan akan diperoleh suatu sistem padatan PVP-karaginan yang menjadi lebih mudah dalam penanganannya pad a proses iradiasi. Luka bakar adalah suatu bentuk kerusakkan atau kehilangan jaringan disebabkan kontak dengan sumber panas seperti api atau listrik. Pasien yang mengalami luka bakar pada umumnya mengalami penderitaan, kehilangan kepercayaan diri dan akan mengeluarkan biaya yang relatif besar untuk penyembuhannya[36J. Luka bakar yang parah akan menyebabkan kematian. Jumlah pasien penderita luka bakar di setiap negara setiap tahunnya relatif tinggi, misalnya ~ada tahun 1991 di Amerika Serikat angka kematian dari pasien luka bakar sebesar 5053[3 J. Di Indonesia pasien dengan kasus luka bakar juga relatif banyak, khususnya pada pekerja di pabrik dan penduduk yang tinggal di daerah kumuh dan padat. Berdasarkan sifat yang dapat memberikan efek pendinginan dan kelembaban dari air yang yang dikekang oleh hidrogel pad a kulit, selayaknyalah hidrogel dapat digunakan untuk menyembuhkan luka bakar. 1.3.

Hidrogel Peka-Suhu Polivinilalkohol (PVA)-ko-Isopropil Akrilamida (NIPAAm) Hasil Iradiasi Gamma sebagai Matriks Sistem Pompa/Sistem On-Off. (Bidang Farmasi)

Pad a beberapa tahun belakang ini sedang dilakukan penelitian secara intensif berkaitan dengan bahan masa depan yang ideal dan harmoni dengan lingkungan, layak secara ekonomi, ramah dan peka/tanggap (responsive) terhadap lingkungan serta dapat tahan lama dipakai. Bahan-bahan yang peka dan dapat beradaptasi dengan perubahan lingkungan dikenal sebagai bahan cerdas (intelligent material)[38-45J• Bahan tersebut merupakan sebagai bahan kebutuhan sehari-hari dengan rentang aplikasi yang luas mulai

101


ISSN 2087-8079

dari bidang struktur, listrik dan elektronik, dan optik, hingga bahan biomaterial. Keunggulan dari bahan cerdas tersebut dibandingkan bahan konvensional adalah pad a fungsi dasarnya antara lain bahan dapat berfungsi sebagai sensor (mengkonversi suatu isyarat input ke suatu isyarat output), effector (dapat berikatan dengan protein dan merubah fungsi kimianya), dan processor (memproses data sebagai bagian perangkat komputer), serta sebagai actuator yaitu sebagai penggerak pada robot[38]. Di bidang kimia-farmasi, bahan cerdas sangat dibutuhkan antara lain untuk mengatasi masalah-masalah efisiensi pad a pemurnian suatu campuran larutan, pemakaian obat secara efisien dan ekonomis (drug delivery system) dalam penyembuhan penyakit. Hidrogel merupakan salah satu contoh bahan polimer dapat berfungsi sebagai bahan yang peka terhadap perubahan lingkungan misalnya peka terhadap perubahan pH, listrik, ionik,dan SUhU[46-49J. Hidrogel poli (NIPAAm) merupakan salah satu jenis hidrogel yang pad a beberapa tahun belakangan ini dikembangkan untuk aplikasi di bidang kimia-farmasi, kesehatan, dan biomedis[50-59J.Hal ini didasarkan bahwa hidrogel poli (NIPAAm) mempunyai sifat unik antara lain mempunyai suhu kritis terendah berkisar 31-3SoC yang mendekati suhu tubuh manusia, dan kepekaannya terhadap suhu inilah yang paling menarik beberapa peneliti untuk memodifikasinya sebagai bahan baru. Suhu kritis terendah ini dikenal sebagai LCST (Lower Critical Solution Temperature). Pada dasarnya kepekaan hidrogel poli (NIPAAm) terhadap suhu dapat diukur secara kuantitatif pada perubahan jumlah air yang terserap (rasio swelling) secara gravimetri. Kelemahan utama hidrogel poli (NIPAAm) adalah berbentuk homopolimer dengan sifat mekanik yang rendah dan mudah rapuh[32J• Sehingga pengembangannya untuk aplikasi menjadi sangat terbatas. Mengingat poli (NIPAAm) merupakan bahan yang potensial untuk dikembangkan khususnya untuk aplikasi di bidang kimia farmasi, maka pada beberapa tahun belakangan ini banyak dilakukan penelitian secara intensif untuk memodifikasi poli (NIPAAm). Polivinilalkohol (PVA) adalah polimer hidrofilik ~ang digunakan dalam berbagai bidang khususnya bidang kimia-farmasi dan kesehatan[ 0-68]. Untuk tujuan aplikasi, pada umumnya PYA dimodifikasikan menjadi bentuk PYA berikatan silang atau kopolimerisasi dengan polimer/monomer lainnya. Hidrogel PYA berikatan silang (crosslink) mempunyai struktur jaringan berbentuk tiga dimensi yang memungkinkan masuknya zat-zat lain ke dalamnya. Oleh karena itu, matriks hidrogel PYA dimanfaatkan untuk imobilisasi obat, sel, enzim dan polimer/monomer yang dapat terdegradasi[69-71]. Sistem struktur jaringan polimer ini dikenal sebagai Inter Penetrating Network (IPN) (Gambar 1) yaitu sistem jaringan yang memungkinkan berpenetrasinya baik polimer/monomer (1A) maupun zat anorganik (1 B) ke dalam struktur jaringan polimer membentuk sistem yang kompak dalam keadaan bebas maupun bereaksi satu den~an lainnya[72]. Menurut Chapiro[7 ] jika dalam campuran yang terdiri dari polimer/monomer yang peka terhadap iradiasi dan zat mudah terdegradasi baik berupa polimer/monomer maupun zat anorganik, maka polimer/monomer yang peka terhadap iradiasi ini akan mengalami reaksi terlebih dahulu membentuk ikatan silang, dan zat yang yang terdegradasi misalnya, monomer NIPAAm akan masuk kedalam jaringan IPN selama proses reaksi berlangsung. Berdasarkan hal tersebut, diprediksikan bahwa dalam proses iradiasi campuran polimer PVA-NIPAAm, PYA yang peka terhadap radiasi akan membentuk ikatan silang terlebih dahulu dan NIPAAm yang mudah terdegradasi masuk ke dalam (penetrasi) struktur jaringan PVA. Oleh karena itu, pada proses iradiasi campuran PVA-NIPAAm diharapkan diperoleh hidrogel (PVA-koNIPAAm) dengan kualitas kepekaan terhadap perubahan suhu yang lebih baik dibandingkan homopoli (NIPAAm).

102


Titik terjadinya ikatan silang (B)

Keterangan:

Polimer/monomer yang reaktif membentuk ikatan silang

e Polimer yang penetrasi ke dalam jaringan jaringan

i

Zat anorganik yang penetrasi ke dalam jaringan

Gambar 1. Struktur jaringan IPN 1.4.

Sintesis Hidrogel Superbasorben Polietilen Oksida-Alginat Iradiasi Gamma dan Karakteristiknya. (Bidang Pertanian)

dengan

Teknik

Hidrogel superabsorben (HSA) adalah suatu istilah mencakup jenis polimer yang berbasis kemampuan mengabsorbsi sejumlah kuantitas air. Setiap jenis polimer mempunyai cara yang berbeda dalam mencapai karakter superabsorben dan laju absorpsi terhadap air. Namun demikian, HSA pad a hakikatnya adalah polimer berikatan silang berkemampuan mengabsorbsi air ratusan kali dari berat keringnya, dan tidak larut dalam air. Karena sifat yang unik tersebut, pada beberapa tahun belakangan ini sedang dilakukan penelitian dan pengembangan secara intensif dari HSA untuk aplikasi di bidang kesehatan, farmasi, kimia, pengemas makanan, pembuatan kertas, industri holtikultura, dan pengeboran minyak[74-8ZJ. Kopoli (Asam akrilat-akrilamida) merupakan salah satu contoh jenis superbasorben yang populer memiliki daya serap air yang relatif besar yaitu > 500 kali berat keringnya. Asam akrilat dan akrilamida merupakan monomer toksis, perlu penanganan khusus pada pengerjaannya. Mengingat bahwa superabsorben merupakan salah satu bahan yang penting baik untuk keperluan di bidang farmasi maupun kesehatan, maka perlu dilakukan penelitian pembuatan superabsorben berbasis bahan yang tidak toksis. Polietilen oksida (PEO), (-O-CHz-CHz-)n merupakan salah satu jenis polimer hidrofilik sebagai kandidat bahan kesehatan karena bersifat tidak toksis dan biokompatibel dengan tubuh. Oleh karena itu, penelitian yang berkaitan den~an modifikasi PEO sedang dilakukan dengan intensif pad a beberapa tahun belakangan ini[8 -871.Penelitian tersebut pada dasarnya merupakan penelitian pendahuluan yang masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk aplikasinya. Hal ini disebabkan oleh karena pembuatan material baru yang berbasis PEO pada umumnya berdasarkan reaksi fisika yang sifat fisiknya relatif kurang baik (mudah rapuh). Oleh karena itu, untuk mendapatkan material baru berbasis PEO yang sifat fisiknya yang relatif baik dapat digunakan reaksi ikatan silang metode kimia atau kimia radiasi. Metode radiasi relatif lebih populer dibandingkan metode kimia, karena pengerjaannya relatif cepat, tidak dibutuhkan katalisator dan inisiator, serta shaping dan sterilisasi dapat dilakukan dengan serentak. Salah satu manfaat dari aplikasi iradiasi adalah pengekangan zat yang mudah terdegradasi dalam suatu matriks polimer dengan tidak merubah fungsi kimianya. Metode ini dikenal sebagai metode IPN (Inter Penetrating Network) struktur jaringan bentuk tiga dimensi yang memungkinkan masuknya zat-zat anorganik maupun organik ke dalam struktur jaringan polimer[72]. PEO merupakan salah satu polimer hidrofilik yang jika dipapari iradiasi akan mengalami reaksi ikatan silang membentuk struktur jaringan IPN. Aiginat merupakan salah satu jenis polimer alam yang diperoleh dari proses ekstraksi rumput laut coklat. Aiginat pad a umumnya digunakan sebagai pengental dan penstabil emulsi dalam industri pangan, kosmetik dan tekstil. Sedang dalam industri farmasi dan kesehatan, alginat digunakan untuk mikroenkapsulasi sistem pelepasan obat terkendali dan pad a awalnya alginat lebih populer untuk pembalut luka bakar[34J•

103


ISSN 2087-8079

BAB II TEORI

2.1.

Asal-Usul Hidrogel dan Aplikasinya

Hidrogel adalah suatu jenis polimer hidrofilik yang tidak larut dan swelling dalam air membentuk keadaan setimbang. Berdasarkan asal-usulnya hidrogel dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu hidrogel berasal dari alam (alami) dan sintetik. Dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai beberapa jenis hidrogel alami antara lain larutan kental sagu, jelli untuk ram but, agar, karaginan, alginat serta beberapa turunan senyawa karbohidrat lainnya. Hidrogel alami pad a umumnya digunakan untuk media mikrobiologi, bahan baku dalam industri makanan/kue, farmasi dan kosmetika. Hidrogel sintetik yang mudah dijumpai di pasaran misalnya, kontak lensa yang dibuat dari 2-Hidroksi Etil Metakrilat (HEMA) merupakan salah satu jenis hidrogel sintetik yang paling populer. Selain itu, poliakrilamida merupakan hidrogel yang dipakai dalam beragam aplikasi misalnya untuk elektroforesis, implan pada tubuh, wadah penyimpan air, dan penyerap urin dalam popok bayi[88093J• Seiring dengan meningkatnya kemajuan teknologi, kesehatan dan ekonomi baik di negara maju maupun negara berkembang, kebutuhan akan bahan meningkat. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan hidrogel untuk dipakai di berbagai bidang dilakukan secara intensif. Smart hydrogel adalah salah satu contoh hidrogel yang menarik para peneliti untuk dikembangkan pada beberapa tahun belakangan ini. Hidrogel tersebut pada hakikatnya berfungsi sebagai sensor terhadap perubahan lingkungan seperti perubahan pH, listrik, ionik dan SUhU[460491.Tujuan dari pembuatan hidrogel tersebut pada hakikatnya adalah untuk otomatisasi suatu proses, agar proses menjadi lebih ekonomis. Superabsorben adalah jenis lain dari bentuk hidrogel berdaya serap air relatif tinggi dapat mencapai ratusan kali berat keringnya. Aplikasi hidrogel superbasorben yang paling populer pada saat dewasa ini adalah sebagai kantong air untuk daerah-daerah kering, menjernihkan air, adsorpsi ion-ion logam pencemar air, pembalut luka dan pemisah campuran air_minyak[74.77,81,921.

2.2.

Sintesis Hidrogel

Hidrogel alami mempunyai sifat fisiko-kimia antara lain daya swelling yang relatif besar dengan ikatan silang yang relatif rendah dan pad a umumnya bersifat rapuh dan biodegradable, sedangkan hidrogel sintetik mempunyai sifat swelling yang bervariasi dan sangat erat kaitannya dengan kerapatan ikatan silang (crosslinking) yang dimiliki dalam bentuk struktur tiga dimensinya dan umumnya non-bioderagdable. Hidrogel pad a umumnya dapat disintesis dari bahan monomer/polimer hidrofilik berdasarkan metode reaksi kimia atau kimia radiasi, fisika serta mikrobiologi[33,73,931•Pad a prinsipnya reaksi sintesis hidrogel adalah berdasarkan reaksi radikal bebas, khususnya pad a reaksi kimia dan mikrobiologi, sedang cara fisika berdasarkan interaksi kompleks polimer ionik. Reaksi sintesis hidrogel dengan metode radiasi adalah relatif sama dengan metode kimia yaitu reaksi berlangsung berdasarkan reaksi radikal bebas, sedangkan reaksi metode mikrobiologi berdasarkan reaksi enzimatis. Pad a dasarnya setiap proses sintesis masingmasing mempunyai keunggulan. Berdasarkan metode radiasi sintesis hidrogel mempunyai beberapa keunggulan antara lain adalah sebagai berikut; • Reaksi dapat dikontrol • Tidak terdapat residu • Tidak dibutuhkan katalisator, inisiator, dan crosslinker • Reaksi dapat berlangsung pad a suhu yang relatif rendah • Pelarut dapat menginduksi reaksi • Fabrikasi, dan sterilisasi dapat dilakukan dengan cara serentak Dalam reaksi sintesis hidrogel metode kimia radiasi dengan sinar gamma maupun berkas elektron berfungsi sebagai pemicu terbentuknya radikal bebas, dan pelarut dalam metode ini khususnya air berfungsi sebagai induktor terbentuknya radikal bebas dan prosesnya disebut radiolisis. Pad a umumnya sintesis hidrogel berbasis monomer/polimer dilakukan dalam air, dengan melalui beberapa tahapan reaksi sebagai berikut;

106

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Drs. Eriza/)

M' + Tahapan H2O

Inisiasi

H2 reaksi

•

OH' +• H MM' (M)m (M)n •• .MMM· H2 .H202 (2) (7)(4) (1) (3)(6) (5)

H

M + + (M')n (M')m ~O

Pad a reaksi inisiasi, mula-mula terjadi reaksi an tara air dengan sinar gamma membentuk radikal bebas H' dan OH', Radikal be bas tersebut sangat reaktif dibanding monomer/polimer. Radikal H atau OH' bereaksi secara addisi dengan monomer (M) (reaksi 1), Kemudian radikal be bas bereaksi dengan monomer (M) membentuk radikal be bas senyawa MM'. Selanjutnya senyawa radikal bebas bereaksi satu dengan lainnya membentuk senyawa radikal MMM. Reaksi propagasi, prosesnya berkesinambungan selama jumlah monomer masih tetap tersedia, hingga terjadi tumbukan dua senyawa radikal (reaksi terminasi), Pad a reaksi terminasi terjadi pembentukan ikatan kovalen, yang akhirnya membentuk jaringan struktur hidrogel.

2.3.

Struktur dan Komposisi Hidrogel

Sebagai akibat proses reaksi radikal bebas yang berkesinambungan membentuk ikatan silang, maka makromolekul yang terbentuk pada tahap awal reaksi selanjutnya berinteraksi secara kontinyu dengan molekul lainnya baik secara kimia maupun fisika sehingga tercapai kondisi yang stabil. Sebagai hasil akhir proses reaksi tersebut adalah terbentuknya suatu kerangka jaringan unik yang penampilannya secara mikroskopik disajikan pada Gambar 3 dan 4[94],

Gambar

3, Struktur

kerangka

107

jaringan

hidrogel


ISSN 2087-8079

c Gambar 4. Struktur penampang hidrogel Keterangan gambar: A) Rantai hidrofilik, B) Rantai antar cabang (inter chain /inks), C) Lilitan (Entangelement), 0) Lingkar 1 (loop 1), E) Lingkar 2( loop 2), F) Air terikat (bound water), G) Air bebas (free water) dalam pori

Dari Gambar 3 terlihat bahwa hidrogel berpori dalam struktur jaringannya. Ditinjau dari penampangnya (Gambar 4) terlihat bahwa hidrogel pad a dasarnya adalah jaringan yang dibentuk dari rantai hidrofilik, rantai antar cabang yang berbentuk lingkaran dan lilitan-lilitan rantai kimia membentuk pori. Adanya rantai hidrofilik dan pori tersebut menyebabkan hidrogel dapat mengikat air secara be bas dan terikat, dan hal inilah menyebabkan hidrogel bersifat swelling dalam air. Bentuk jaringan hidrogel dengan adanya pori-pori, sifat fisiko-kimia yang khas serta komposisi jaringan, telah banyak dimanfaatkan untuk keperluan imobilisasi obat, sel, dan enzim[69-71].Selain itu, struktur jaringan tersebut dapat dipenetrasi oleh zat-zat bioaktif antara lain sel, obat dan baik zat organik maupun anorganik Struktur jaringan ini dikenal secara umum sebagai interpenetrating polymer networks (IPNs) seperti yang disajikan pada Gambar 1[72].

2.4.

Hidrofilisitas dan Hidrofobisitas Hidrogel

Hidrofilisitas dan hidrofobisitas merupakan bagian hidrogel yang penting berfungsi mengontrol karakter sifat fisiko-kimianya[33]. Hidrofilisitas hidrogel disebabkan oleh gugus fungsi hidrofilik pad a rantai hidrofilik yang dapat dihidrasi oleh air dengan ikatan hidrogen yang relatif kuat (bound water). Air yang terikat ini relatif sukar dikeluarkan dari jaringan hidrogel dibandingkan dari air bebas (free water) yang mengisi pori-pori hidrogel. Berdasarkan sifat kimia gugus fungsi hidrofilik yang terikat pad a rantai hidrofilik, rantai hidrofilik dapat saling berikatan satu dengan lainnya membentuk cabang yang kompleks dengan struktur tiga dimensi yaitu ikatan kovalen maupun ikatan fisika yang stabil dalam air. Beberapa jenis unit hidrofilik yang mengontrol hidrofilisitas hidrogel antara lain adalah gugus -OH, -COOH, CONH2, S03H, NH2, S04-, S03-, CO2-. Selain mengandung sisi hidrofilik, hidrogel juga mengandung sisi hidrofobik yang memegang peranan penting dalam mengontrol karakter hidrogel. Sisi hidrofobik hidrogel pada umumnya terdapat pada cabang ikatan kovalen C-C dan ikatan hetero kovalen yang terbentuk selama proses sintesis berlangsung. Sifat hidrofobik lainnya disumbangkan oleh ikatan hetero kovalen berasal dari gugus rantai eter, imida, amida, diester, dan glutaraldehid. Selain itu, ikatan kovalen C-C dan hetero kovalen merupakan bagian hidrogel yang sukar disolvasi oleh air serta ikatan C-C backbone, rantai non polar, dan ikatan -C=C terkonyugasi. Bagian-bagian tersebut dapat berinteraksi dengan bagian lainnya berdasarkan ikatan intermolekuler yang bersifat interaksi kohesif misalnya, ikatan non polar, polar, interaksi ionik, dan ikatan hidrogen. Hidrofilisitas dan hidrofobisitas hidrogel selalu berada dalam keadaan setimbang. Namun demikian, keadaan setimbang tersebut dapat terganggu oleh adanya

108


perubahan dari kondisi lingkungan misalnya, radiasi, mekanik, dan medan magnit[46.49,24J•

2.5.

Sifat Fisiko-Kimia Hidrogel

2.5.1.

Termoplastik dan Termoset

perubahan

pH, medan listrik, suhu, cahaya,

Hidrogel berdasarkan asal-usulnya dapat berasal sebagai hasil proses sintesis alami dan proses kimia atau fisika. Hidrogel yang terbentuk secara alami pada umumnya berasal dari proses biologis yang terjadi di dalam tanaman dan hewan misalnya, agar, gel lidah buaya, dekstran, gelatin dan alginat, sedangkan hidrogel sintetik pada umumnya sebagai komponen utamanya adalah monomer/polimer sintetik. Sifat fisik produk yang dihasilkan dari hidrogel sintetik bersifat sebagai termoplastik dan termoset. Termoplastik hidrogel dapat larut dalam air, alkohol dan ikatan silang yang terbentuk terjadi berdasarkan proses interaksi fisika dan mudah meleleh, sedangkan termoset adalah jenis hidrogel yang dibentuk berdasarkan ikatan silang kovalen bersifat rapuh serta bentuk relatif stabil. 2.5.2.

Penyerapan Air (Water absorption)

Jika hidrogel kering direndam dalam air, pada awalnya molekul air akan menghidrasi gugus yang paling polar dalam rantai molekulnya, gugus hidrofilik, dan gugus ionik serta gugus-gugus fungsi yang dapat membentuk ikatan hidrogen. Air yang terikat sebagai akibat ikatan hidrogen kovalen dikenal sebagai air terikat utama. Hal selanjutnya yang terjadi selama proses tersebut yaitu rantai molekul dalam jaringan hidrogel mulai mengembang disertai dengan gugus-gugus fungsi hidrofobik mulai tersingkap (exposed) pada molekulmolekul air dan berinteraksi melalui interaksi hidrofobik membentuk sistem dengan entropi yang relatif rendah melapisi gugus hidrofobik. Air yang dihasilkan dari proses interaksi tesebut dikenal sebagai air terikat sekunder. Jika interaksi antara air dengan pungung polimer telah mencapai keadaan jenuh, jaringan hidrogel akan menghambat air dan selanjutnya berekspansi membentuk keadaan setimbang. Air yang dihasilkan dari proses tersebut dikenal sebagai air bebas (free water) yang mengisi pori-pori dan mikropori atau lobang-Iobang dalam hidrogel yang menyebabkan hidrogel swelling. Proses swelling pad a hidrogel berlangsung secara kontinyu yang disebabkan oleh adanya tekanan osmosa, dan akhirnya mencapai keadaan setimbang. Keadaan setimbang hidrogel disebut sebagai kondisi swelling. Parameter yang umumnya digunakan untuk menyatakan jumlah air terserap pad a hidrogel digunakan rumus Air yang terserap = WrWo/W1 x 100%

(8)

dengan Wo = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g) WI = Berat hidrogel dalam keadan basah (g) Selain parameter tersebut digunakan untuk menyatakan kondisi swelling hidrogel dapat pula digunakan parameter lainnya khusus untuk kondisi swelling hidrogel yang relatif besar yaitu dengan rumus Rasio Swelling = WslWk

(9)

dengan Ws = Berat hidrogel dalam keadaan swelling (g) Wk = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g) 2.5.3.

Swelling-Deswelling

Swelling-deswelling merupakan salah satu fenomena yang khas dari hidrogel. Swelling adalah kondisi hidrogel dalam kondisi menggembung, sedang deswelling adalah kondisi hidrogel dalam kondisi menciut (shrinked). Terjadinya kondisi swelling-deswe/ling hidrogel merupakan keadaan perubahan fisika yang dapat ditinjau dari hukum termodinamika materi berdasarkan energi bebas Gibbs (G), entalpy (H) dan entropi (S) terhadap sistem terdiri dari hidrogel yang diwakili oleh polimer (P) berikatan silang dan pelarut (W). Kondisi swel/ing-deswel/ing secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan

109

/ptek Nuk/ir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti

/SSN 2087-8079

(10)

t.G < 0 (deswelling) t.G > 0 (swelling) Go adalah kondisi air dan polimer terpisah dan masing-masing berada dalam keadaan setimbang dengan nilai S =0 dan Gso1 adalah kondisi hidrogel swelling (air masuk ke dalam kerangka jaringan hidrogel). Keadaan setimbang tersebut dipengaruhi oleh suhu, entalpi dan entropi sistem. Hubungan fungsi-fungsi tersebut dengan energi be bas Gibbs dirumuskan sebagai

t.G

= t.H - T

t.S

(11 )

Jika suhu dinaikkan, entropi sistem akan meningkat, maka t.G>O, hidrogel akan swelling atau sebaliknya t.G < 0, hidrogel akan deswelling. Pada kondisi swelling, air akan masuk secara acak ke dalam hidrogel hingga tercapai keadaan setimbang. 2.5.4.

Absorpsi

Sifat absorbsi hidrogel adalah sifat permukaan yang khas hidrogel. Pada umumnya senyawa yang dapat diabsorpsi oleh hidrogel adalah senyawa larut dalam air yang dipengaruhi oleh ukuran diameter senyawa, sedang sebagian besar senyawa non polar tidak dapat diabsorpsi oleh hidrogel. Parameter yang umumnya digunakan untuk mengontrol terjadinya absorpsi senyawa pada hidrogel adalah koefisien partisi dan derajat hidrasi yang dirumuskan sebagai (12) (13) dengan H = Derajat hidrasi, V1 dan Vo = volume cairan dan volume gel r= koefisien partisi, Cs dan Cs' = konsentrasi senyawa dalam hidrogel dan cairan Sifat absorpsi hidrogel dipengaruhi oleh sifat interaksi antara senyawa dengan hidrogel dan beberapa kemungkinan yang terjadi sebagai akibat interaksi tersebut antara lain adalah; • Solvasi gugus hidrofilik Solvasi gugus hidrofilik yang menyebabkan derajat hidrasi meningkat, hidrogel akan swelling dan koefisien partisi naik. • Interaksi ionik Interaksi ionik dapat berupa interaksi dengan muatan ionik yang sama dan muatan yang berbeda antara hidrogel dan senyawa. Pad a muatan yang sama, senyawa tidak dapat diabsorpsi oleh hidrogel, sedangkan pada keadaan muatan yang berbeda terjadi ikatan ionik antara senyawa dengan hidrogel. • Penolakan senyawa oleh hidrogel Hal ini disebabkan oleh tidak larutnya senyawa pad a matriks polimer hidrogel dan karena ukuran senyawa relatif besar dibandingkan ukuran pori hidrogel. Karena adanya sifat absorpsi tersebut, hidrogel dapat digunakan untuk pelepasan obat terkendali, ekstraksi kontaminan dalam suatu sistem, pembersih bercak pada permukaan, dan pemisahan senyawa secara spesifik. 2.3.5.

Sifat Permukaan Hidrogel

Berdasarkan sifat fisiko-kimianya, setiap jenis hidrogel mempunyai sifat yang khas pada permukaannya. Pada aplikasinya diperlukan suatu kondisi standar sifat permukaan hidrogel misalnya, pada aplikasi hidrogel sebagai bahan blood compatibility yang perlu dikontrol adalah sifat adsorpsi permukaannya. Sifat permukaan hidrogel dipengaruhi oleh sifat komponen utamanya yang terdiri dari gugus hidrofilik dan hidrofobik. Jika hidrofilisitas hidrogel relatif dominan dibandingkan hidrofobisitasnya, hidrogel dengan mudah dibasahi oleh air (sudut kontak 0), sedangkan pad a hidrogel dengan sifat permukaannya didominasi oleh gugus hidrofobik, permukaannya relatif sukar dibasahi oleh air dan mudah dibasahi oleh minyak. Selain itu, jika hidrogel terdiri dari

110

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Ors. Elizal)

gugus hidrofilik dan hidrofobik yang terdistribusi secara heterogen, permukaan hidrogel dapat dibasahi oleh oleh air maupun minyak. 2.3.6.

Permeable dan Oifusi

Pada umumnya hidrogel permeable terhadap senyawa yang larut dalam air, jarang sekali terjadi pad a senyawa yang non polar misalnya, pad a senyawa steroid. Proses difusi senyawa ke dalam hidrogel adalah melalui perantara seluruh air yang terserap (sekitar 80%) atau baik dengan atau tidak melalui interaksi senyawa-pelarut. Sifat permeable hidrogel sangat penting kegunaannya dalam proses pemisahan senyawa berdasarkan ukuran molekul, pengontrolan pelepasan obat, penghilangan residu, dan sebagai barrier metabolit. Zat yang dapat berdifusi pad a umumnya dan yang sering diuji adalah oksigen, air, garam (NaCI dan KCI), sakarida/polisakarida, protein dan obat spesifik. Model difusi zat terlarut pad a hidrogel dapat terjadi melalui dua cara yaitu model free volume dan model filtrasi. 2.3.7.

Sifat Mekanik Hidrogel

ikatan kovalen sifat p'lastikBeberapa menyebabkan hidrogel yang mempunyai sifat mekanik Adanya yang mirip dengan sifat dan elastomer14.23J. sifat mekanik dapat diukur dari hidrogel antara lain adalah tegangan tarik, ketahanan sobek, dan ketahanan penetrasi. Pada umumnya pengujian sifat mekanik dari hidrogel didasarkan pad a prosedur metode American Standard Testing Materials (ASTM) khusus untuk pengujian hidrogel.

2.4.

Biokompatibilitas

Ditinjau berdasarkan beberapa sifat fisika-kimia yang khas dari hidrogel dapat memenuhi syarat sebagai bahan biomaterial dengan beberapa keunggulan antara lain adalah • Permeable terhadap zat dalam larutan encer • Permeable terhadap cairan tubuh • Lunak dalam kedaan terhidrasi • • • •

2.5.

Mempunyai friksi yang rendah dalam kondisi swelling Absorpsi dan swelling Kering (keras), basah (Iunak) Permeable dalam larutan obat

Sifat Biologis Hidrogel

Ditinjau dari sifat biologisnya yang diperoleh dari hasil sintetis maupun proses alamiah, hidrogel dapat bersifat biodegradable (mudah terdegradasi), non biodegradable (sukar terdegradasi) dan bio-erodible (mudah terkikis dalam air). Hidrogel biodegradable umumnya berasal dari senyawa-senyawa alami misalnya asam-asam amino dan turunannya yang mudah terdegradasi oleh enzim, sedang hidrogel non-biodegradable umumnya terdapat pada hidrogel yang terbentuk dari senyawa-senyawa sintetik.

BAB III BAHAN DAN METODE

3.1.

Imobilisasi Sel T. Reese; dan S. Cellulophylum pada Matriks Ijuk yang Dilapisi Polimer Hidrofilik dan Hidrofobik dengan Teknik Radiasi Berkas Elektron untuk Aplikasi Konversi Biomassa

3.1.1.

Bahan

Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat media kultur sel T.reesei adalah sebagai berikut 10,0 9 K2P04; 3,0 9 (NH4) S04; 3,0 9 NaN03; 0,5 MgS04.7 H20; 2,5 9

111


ISSN 2087-8079

Pepton (DIFCO); 5,0 9 selulosa, 2 mL tween 80, dan 1 Lair suling. pH diatur hingga 5,3 dengan menambahkan laruran NaOH sebelum proses sterilisasi. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat media kultur sel S. Cellulophylum adalah sebagai berikut: 6,0 9 KH2P04; 4,5 9 (NH4) S04; 0,9 MgS04.7 H20; 0,9 9 CaCI2. 2H20; 0,3 9 urea; 2 mL tween SO; 5,0 9 selulosa; 1,2 9 polipepton; 3 ml trace element dan 1 Lair suling. pH diatur hingga 6,2 dengan menambahkan laruran NaOH sebelum proses sterilisasi. Bahan-bahan lain yang dipakai dalam penelitian ini adalah monomer hidroksi metil akrilat (HEMA), trimetilol propan trimetakrilat (TMPT) buatan Kuraray, dan ijuk hasil limbah pertanian. Sumber iradiasi berkas elektron Dynamitron IAEA 3000-25-2 dengan voltage 3 MeV, arus 5 mA, kecepatan konveyor 2,17 m/menit dan laju dosis 10 kGy/pass yang digunakan untuk pembuatan matriks. 3.1.2.

Pembuatan sel

matriks ijuk yang dilapisi poN (HEMA) dan poN (TMPT) untuk imobilisasi

Ijuk diperoleh dari limbah pertanian dicuci dengan air suling hingga permukaannya bersih dari kotoran. Lalu, ijuk dikeringkan pada suhu kamar dan selanjutnya direndam dalam larutan HEMA dan TMPT dengan perbandingan berat 1:1, 2:3 dan 2:6 (bIb). Kemudian bahan dikemas dalam kantong plastik dan diiradiasi dengan berkas elektron pad a dosis 30 kGy (Iaju dosis 10 kGy/pass). Ijuk yang telah dilapisi poli(HEMA) dan poli(TMPT) hasil iradiasi dicuci dengan metanol untuk menghilangkan monomer yang tidak bereaksi. Selanjutnya matriks dikeringkan serta dipotong dengan ukuran 4 cm x 1 cm x 1 cm dan disterilkan dalam otoklaf pada suhu 120°C selama 30 menit. 3.1.3.

Imobilisasi sel T. reesei dan S. cel/ulophylum

Matriks steril yang telah dilapisi poli (HEMA) dan poli (TMPT) direndam dalam media yang mengandung sel T.reesei dan S.cel/ulophylum masing-masing pad a suhu 2SoC dan 4SoC dalam rentang waktu 0-350 jam, dan sebagai kontrol digunakan sel bebas (sel yang tidak terimobilisasi) dengan volume yang sama dalam masing-masing medianya. Aktivitas enzim selama inkubasi diukur dengan menambahkan 0,1 mL larutan dapar asetat 0,1 M (pH =4,5) kedalam 0,5 mL larutan media hasil inkubasi dan 50 mg kertas saring Whatman NO.1 sebagai substrat. Kemudian campuran diinkubasi pad a suhu 50°C untuk pengujian aktivitas enzim dari sel T.reesei dan suhu 60°C untuk pengujian sel S.cel/ulophylum selama waktu 60 men it dan aktivitas dari enzim diukur menggunakan alat Glucose Analyzer. Aktivitas enzim dinyatakan dalam bentuk Glucose Filter activity (GPA) dengan satuan unit IU cm-3 = 1IJmoi mL-1 dari substrat yang terkonversi.

3.2.

Pengaruh Pembalut Hidrogel Kopolimer Polivinilpirrolidon-karaginan Hasil Iradiasi dan waktu Penyembuhan pada Reduksi Diameter Luka Bakar Tikus Putih Wistar

3.2.1.

Bahan

Polivinil pirrolidon (PVP) buatan Fluka, karaginan buatan Marcel carrageenan, Filipina. Etanol, kloroform, NaCI fisiologis, kertas perkamen, kasa steril, plester. Semua bahan kimia yang dipakai adalah kualitas pro analisis. 3.2.2.

Alat

Combustio Inductor (CI-A Y), kandang tikus, timbangan analitik, spa tel, pipet tetes, penggaris, jangka sorong, gunting, alat cukur, pinset, cawan petri, camera (Nikon MH-70 dan Canon A 530). 3.2.3.

Hewan Percobaan

Hewan percobaan yang digunakan adalah tikus wistar betina umur 10-11 minggu dengan berat sekitar 150-200 9 yang diperoleh dari Kelompok Penelitian Pengembangan (KPP) IImu Hayati ITB.

112


3.2.4.

Pembuatan Hidrogel PVP- karaginan

Mula-mula 100 mL larutan PVP dalam air suling dengan konsentrasi 15% (b/v) dimasukkan kedalam 100 mL larutan karaginan 2% (b/v) dalam keadaan dipanaskan pad a suhu 80°C sambi I diaduk hingga larutan homogen. Sebanyak 10 mL eampuran dituang pada pengemas wadah plastik ukuran 10 em x 10 em x 10 em, dan didiamkan pad a suhu kamar selama 1 jam hingga terbentuk padatan. Selanjutnya wadah yang telah mengandung hidrogel padat dikemas dalam double plastik. Kemudian sampel diiradiasi dengan sinar gamma pad a dosis 25 kGy (Iaju dosis 5 kGy/jam) dalam iradiator IRKA PATIR-BATAN. Tujuan iradiasi pad a dosis 25 kGy adalah untuk sintesis dan sterilisasi hidrogel seeara simultan. Hidrogel hasil iradiasi selanjutnya dikarakterisasi sifat fisiko-kimianya dan dipakai untuk uji penyembuhan luka bakar pada tikus. 3.2.5.

Pengujian Fraksi Gel (gel fraction)

Hidrogel hasil iradiasi dipotong menjadi 3 bagian dengan ukuran 2 em x 2 em x 0,5 em, dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Lalu ditimbang (Wo). Hidrogel kering dimasukan ke dalam kawat kasa stainless steel ukuran 300 mesh. Kemudian direndam dalam air suling pada suhu 70°C dalam shaker dan digoyang dengan keeepatan 100 rpm selama 24 jam untuk menghilangkan zat-zat yang tidak bereaksi. Hidrogel dikeluarkan dari shaker dan dikeringkan kembali dalam oven pada suhu 60°C hingga berat konstan. Hidrogel ditimbang kembali (W1), dan fraksi gel dihitung dengan persamaan WI Fraksi gel = Wo

x 100 %

(14)

dengan Wo = Berat kering hidrogel awal (g) W1 = Berat kering hidrogel setelah peneueian (g) 3.2.6.

Pengujian Daya Serap Air

Hidrogel hasil iradiasi dipotong menjadi 3 bagian dengan ukuran 2 em x 2 em x 0,5 em, dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Kemudian hidrogel direndam dalam air suling selama 24 jam dan selanjutnya dikeluarkan dari bejana perendaman. Air di permukaan hidrogel basah diusap dengan kertas tissue, dan kemudian hidrogel ditimbang (Wb). Hidrogel dikeringkan dalam oven pad a suhu 60°C selama 24 jam dan kemudian ditimbang kembali (Wk). Daya serap air dihitung dengan persamaan Wh - Wk

Air yang terserap

=

x 100%

(15)

Wk

dengan Wb = Berat hidrogel setelah swelling (g) Wk = Berat hidrogel kering (g)

3.2.7.

Pengujian Tegangan Tarik (tensile strength)

Tegangan tarik adalah salah suatu parameter fisika yang penting dari hidrogel untuk mengetahui kelenturannya. Pengujian dilakukan menggunakan alat Instron tester model R-1 buatan Toyoseki, Jepang dengan keeepatan 30 mm/menit pada suhu 32°C berdasarkan metode yang tertera dalam ASTM. Hidrogel dengan bentuk dan ukuran standar dengan ketebalan berkisar 0,2 em dan lebar 3 em serta panjang 5 em dieetak dengan alat dumbbell. Selanjutnya hidrogel yang telah berbentuk dumbbell tersebut pada kedua ujungnya dijepit dengan alat penjepit khusus. Kemudian mesin dihidupkan dan akan terjadi proses penarikan pada salah satu posisi penjepit. Ukuran tegangan putus diamati pada saat hidrogel putus pad a posisi ditengahnya. Tegangan tarik hidrogel dihitung berdasarkan persamaan Tegangan Tarik = F/A dengan F = Beban dari alat hingga bahan putus (kg) A = Luas penampang bahan ( cm2 )

113

(16)


3.2.8.

ISSN 2087-8079

Metode Uji Pra-Klinis Hidrogel pada Tikus Putih

Untuk menguji efektivitas kemampuan hidrogel dan kasa steril (kontrol) pad a penyembuhan luka digunakan uji pra-klinis dengan Metode Morton berdasarkan model luka bakar pada punggung tikus[97]. Dalam uji pra-klinis digunakan 8 ekor tikus putih untuk bahan percobaan. Semua tikus percobaan yang dipakai dalam penelitian ini dicukur bagian kiri dan kanan punggungnya sehari sebelum luka dibuat, lalu dianestesi dengan kloroform dengan cara memasukannya ke dalam sungkup. Setelah itu, bagian kanan dan kiri punggung tikus yang telah dicukur dibersihkan dengan etanol 70%. Kemudian masing-masing bagian diberi rangsangan panas dengan alat penginduksi panas Gombustio Inductor (GI-A Y) pad a suhu 800G selama 1 menit. Selanjutnya luka bagian kanan ditutup dengan hidrogel, kemudian hidrogel dibalut dengan kasa steril dan diplester. Hari berikutnya kasa steril dan plester dibuka dan dilakukan pengamatan perubahan diameter luka dan warna luka. Kemudian luka ditutup kembali dengan hidrogel yang baru, dan setelah 24 jam selanjutnya dilakukan pengamatan perubahan pada luka yang perlakuannya sama dengan sebelumnya. Perlakuan seperti tersebut dilakukan berulangkali dengan mengganti hidrogel setiap hari pengujian hingga luka sembuh. Pada pengujian pengaruh kasa steril yang berfungsi sebagai kontrol terhadap penyembuhan luka, hanya kasa steril yang dibalutkan pad a bagian kiri luka tikus yang sama dan dilakukan pengamatan perubahan diameter luka serta warna luka sama dan sejalan dengan perlakuan hidrogel. 3.2.9.

Pengamatan Intensitas Warna Luka

Pada proses penyembuhan luka, daerah bagian luka pad a umumnya mengalami inflammasi (pembengkakan) yang ditandai timbulnya warna merah dengan intensitas yang bergradasi, mulai dari merah hingga normal. Pengamatan perubahan warna pad a proses inflammasi dalam penelitian ini dilakukan dengan mengamati warna yang timbul pad a daerah luka secara visual. 3.2.10. Pengujian Diameter Rata-Rata Luka Pengukuran diameter luka pada punggung tikus yang disebabkan oleh pengaruh hidrogel atau kasa steril dilakukan dengan menggunakan jangka sorong. Diameter rata-rata luka pada punggung tikus pada kelompok uji hidrogel dan kontrol ditentukan berdasarkan jumlah jarak rata-rata dari 4 jarak bagian tepi ujung terjauh sisi daerah luka ke 4 bagian terjauh tepi ujung sisi lainnya. Diameter luka rata-rata dihitung dengan persamaan[98] Qj

+ G2 + G3 + G4

D= -----

(17)

4 dengan D = Diameter rata-rata luka (mm) a1,a2,a3,a4= Jarak terjauh dari tepi luka (mm)

3.3.

Hidrogel Peka -Suhu Polivinilalkohol (PVA) -ko-Isopropil Akrilamida Hasillradiasi Gamma sebagai Matriks Sistem Pompa ISistem On-Off

3.3. 1.

Bahan

(NIPAAm)

Polivinilalkohol (PVA) yang dipakai adalah buatan Kuraray, dengan angka penyabunan 99,99%, buatan Jepang. N-isopropil akrilamida (NIPAAm) dibeli dari Tokyo KASEl, Jepang. Semua bahan kimia yang dipakai adalah kualitas pro analisis. 3.3.2.

Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah shaker inkubator, oven, kulkas, timbangan analitis, saringan 300 mesh, dan alat-alat gelas. 3.3.3.

Pembuatan Hidrogel

Serbuk PV A dengan berat berturut-turut 5; 10 dan 15 9 dimasukan ke dalam botol bertutup ukuran 250 mL. Lalu, ke dalam masing-masing botol ditambahkan secara berturut

114


turut 80, 75 dan 70 mL air suling. Kemudian, botol-botol ini dimasukan ke dalam otoklaf dan dipanaskan pada suhu 120°C selama 30 menit. Selanjutnya, botol-botol yang berisi larutan PV A dikeluarkan dari otoklaf. Ke dalam masing-masing larutan ditambahkan 15 9 NIPAAm, diaduk hingga homogen. Sebanyak 5 mL masing-masing larutan PVA-NIPAAm dengan komposisi 5/15; 10/15: 15/15 (% bIb) dimasukan ke dalam vial-vial ukuran 6 mL (diameter 20 mm dan tinggi 50 mm). Selanjutnya larutan diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 10; 20; dan 30 kGy pad a suhu kamar (Iaju dosis 10 kGy/j) dalam iradiator IRKA, PATIRBAT AN. Hidrogel hasil iradiasi dikarakterisasi sifat fisiknya yang meliputi fraksi gel, pengaruh suhu terhadap nilai rasio swelling dan nilai rasio swelling pad a perubahan ukuran diameter serta pengaruh suhu terhadap nilai rasio swelling pada pemakaian ulang. 3.3.4.

Penentuan Fraksi Gel

Tiga buah cuplikan hidrogel kering air (Wo) dari hasil iradiasi pada dosis 10;20; dan 30 kGy masing-masing dikemas dalam saringan stainless steel 300 mesh, direndam dalam air suling pada suhu 70°C selama 24 jam sambi I digoyang pada kecepatan 100 rpm dalam shaker inkubator untuk menghilangkan monomer/polimer yang tidak bereaksi. Kemudian, hidrogel hasil pencucian dikeringkan pad a suhu 60°C dalam oven hingga berat konstan, selanjutnya hidrogel yang telah kering ditimbang (IN). Fraksi gel hidrogel dihitung berdasarkan persamaan Fraksi Gel

= (

WA%)

x

100 %

(18)

dengan

W = Berat hidrogel akhir (g) Wo = Berat hidrogel awal (g) 3.3.5.

Penentuan Rasio Swelling dan Ukuran Diameter Hidrogel pada Pengaruh Suhu

Tiga buah cuplikan hidrogel dari hasil radiasi dosis 10; 20; dan 30 kGy masingmasing dicuci dengan metanol untuk menghilangkan monomer atau polimer sisa dari permukaannya, kemudian dikeringkan pada suhu kamar, lalu direndam dalam air suling pada suhu 15°C. Setelah 24 jam, hidrogel dikeluarkan dari air suling, lalu permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue. Kemudian hidrogel ditimbang(W1). Selanjutnya hidrogel direndam kembali dalam air suling untuk penentuan rasio swelling pada suhu 20°C. Setelah 24 jam, hidrogel dikeluarkan dari air suling, lalu permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue, kemudian ditimbang kembali. Perlakuan yang sama juga dilakukan untuk penentuan rasio swelling pada suhu 30; 37; 40; 50; 60; dan 70°C dengan setiap pengukuran suhu dilakukan selama 24 jam. Selanjutnya hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C hingga beratnya konstan (W2). Rasio swelling ditentukan berdasarkan rumus persamaan Rasio swelling

= WIW1

(19)

dengan W1 = Berat hidrogel basah yang diukur pada suhu tertentu (g) W2 = Berat hidrogel kering (g)

Pad a waktu bersamaan dengan pengujian pengaruh suhu terhadap rasio swelling ,dilakukan pula uji perubahan ukuran diameter hidrogel menggunakan penggaris sorong. 3.3.6.

Pengujian Pemakaian Ulang Hidrogel

Pengujian pemakaian ulang ditujukan untuk mengetahui kestabilan sifat fisik hidrogel dalam siklus pemakaian tertentu. Uji pemakaian ulang digunakan suhu ulang terendah 15°C (TLCST). Mula-mula hidrogel kering yang telah bersih permukaan dari monomer atau polimer sisa diswellingkan dalam beker yang berisi 25 mL air suling hingga swelling maksimum pad a suhu 15°C. Setelah 24 jam, hidogel dikeluarkan dari dalam beker, air permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue. Kemudian hidrogel ditimbang (W1). Selanjutnya, hidrogel direndam kembali dalam beker yang berisi 25 mL air suling pad a suhu 40°C untuk proses deswelling. Setelah 24 jam, hidrogel dikeluarkan dari dalam beker dan air permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue. Kemudian hidrogel ditimbang (W1). Perlakuan swelling-des welling diulang hingga 9 kali ulangan. Akhirnya

115

ISSN 2087-8079


hidrogel dikeringkan dalam oven pad a suhu 600C hingga berat konstan deswelling dihitung menggunakan persamaan 19.

3.4.

Sintesis Hidrogel Superbasorben Polietilen Iradiasi Gamma dan Karakteristiknya

3.4.1.

Bahan

(W2).

Oksida-Alginat

Rasio swelling-

dengan Teknik

Poli etilen oksida dengan berat molekul rata-rata 600.000 (Sigma Aldrich), Urea dan NaCI (Merck). Natrium alginat (Kimitsu) dengan kualitas pro analisis. 3.4.2.

Alat

Timbangan analitik Mettler Toledo tipe AB 204 dan Preciso 3000D, Oven Hereaus Instrumen Vacuterm, Homogenizer dan slirer, Stopwatch, Kassa kawat ukuran 300 mesh, Wadah cetakan hidrogel, Sealer Machine, Iradiator Co-60 (Iradiator karet,IRKA). Gelas ukur, erlenmeyer, gelas piala, cawan petri, botol aqua ukuran 100 mL. 3.4.3.

Pembuatan Hidrogel PEO-Alginat

Disiapkan satu seri larutan alginat 0,5; 1; 1,5 dan 2% (b/v) dalam air suling menggunakan shaker inkubator pad a kecepatan 100 rpm selama 24 jam pad a suhu kamar. Kemudian ke dalam masing-masing larutan dimasukan 5 gr PEO serta ditambahkan air suling hingga volume larutan mencapai 100 mL, lalu diaduk menggunakan pengaduk magnit hingga larutan homogen. Masing-masing campuran PEO-alginat dikemas dalam kantong plastik ukuran 10 cm x 15 cm dengan ketebalan 0,5 cm dan selanjutnya ditutup hingga kedap udara menggunakan Sealer Machine. Kemudian diiradiasi dengan sinar gamma pad a dosis 20,30 dan 40 kGy (Iaju dosis 10 kGy/jam). 3.4.4.

Penentuan Fraksi Gel. Tiga buah cuplikan

hidrogel

hasil iradiasi dengan ukuran yang sama dikeringkan

pada suhu 60°C dalam oven vakum selama 6 jam, lalu ditimbang

(Wo)'

Selanjutnya

hidrogel

dibungkus dengan kawat kasa ukuran 300 mesh yang telah ditara. Kemudian direndam dalam air suling sampai terendam sempurna dan dikocok dalam shaker inkubator pada kecepatan 100 rpm selama 24 jam pada suhu kamar untuk menghilangkan zat-zat yang tidak bereaksi. Selanjutnya hidrogel dikeluarkan dari shaker inkubator dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C hingga berat konstan. Hidrogel ditimbang kembali (Wj), dan fraksi gel dihitung dengan persamaan Fraksi Gel = (W1IWo)

x 100 %

(20)

dengan Wj = Berat hidrogel kering hasil pencucian (g) W2 = Berat hidrogel kering awal(g)

3.4.5.

Pengujian rasio swelling dan equilibrium degree swelling (EDS) hidrogel dalam air

Tiga buah cuplikan hidrogel hasil iradiasi dengan ukuran yang sama dikeringkan dalam oven vakum pad a suhu 60°C hingga beratnya konstan, lalu ditimbang (Wo). Kemudian hidrogel kering direndam dalam 50 mL air suling. Setelah 60 men it hidrogel dikeluarkan dari media perendaman. Air permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue, selanjutnya hidrogel ditimbang kembali (Ws). Setelah itu, hidrogel direndam kembali ke dalam air dalam wadah yang sama untuk pengujian rasio swelling pada interval waktu 60 men it selanjutnya. Perlakuan yang sama dikerjakan untuk pengujian rasio swelling hidrogel dalam waktu interval 60 men it lainnya. Hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C hingga berat konstan. Rasio swelling hidrogel hasil pengujian pada masing-masing waktu perendaman dihitung dengan menggunakan persamaan Rasio swelling

=

Ws/ W 0

116

(21 )

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Drs. Elizal)

dengan Ws = Berat hidrogel dalam keadaan swelling (g) Wo = Berat hidrogel dalam keadaan kering (g) Selain itu, dilakukan pula uji equilibrium degree of swelling (EDS) yaitu rasio swelling hidrogel pad a keadaan maksimum. Rasio swelling dihitung menggunakan persamaan (21), dengan Ws = berat hidrogel pada keadaan swelling maksimum dan Wo = berat hidrogel kering. 3.4.6.

Pengujian rasio swelling hidroge/ da/am /arutan NaC/ 0, 15 M.

Tiga buah cuplikan hidrogel hasil iradiasi dengan ukuran yang sama dikeringkan dalam oven vakum pad a suhu 60°C hingga berat konstan dan ditimbang (Wo). Kemudian hidrogel kering direndam dalam 50 mL larutan NaGI 0,15 M. Setelah 60 menit, hidrogel dikeluarkan dari media perendaman dan air permukaan hidrogel diusap dengan kertas tissue. Selanjutnya hidrogel ditimbang kembali (Ws). Setelah itu, hidrogel direndam kembali ke dalam larutan NaGI dalam wadah yang sama untuk pengujian rasio swelling pada interval waktu 60 men it selanjutnya. Perlakuan yang sama dikerjakan untuk pengujian rasio swelling hidrogel dalam waktu interval 60 menit lainnya hingga 4 jam. Akhirnya hidrogel dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 600G hingga berat konstan. Rasio swelling hidrogel hasil pengujian pada masing-masing waktu perendaman dihitung menggunakan persamaan 21.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Imobilisasi Sel T. reese; dan S. cellulophylum pada Matriks Ijuk yang Dilapisi Polimer Hidrofilik dan Hidrofobik dengan Teknik Radiasi Berkas Elektron untuk Aplikasi Konversi Biomassa

4.1.1.

Pengaruh poli(HEMA) dan po/i(TMPT) imobilisasi set Treesei

sebagai

matriks

yang me/apisi

ijuk pada

Pengaruh waktu inkubasi terhadap nilai GPA dari sel Treesei baik dalam keadaan bebas maupun terimobil pada matriks ijuk yang telah dilapisi poli(HEMA) dan poli(TMPT) dalam perbandingan 1:1 disajikan pada Gambar 5. 2

(!)

-&

] ./

--v-

poli(TMPT)

___

Sel bebas

poli(HEi\lA)

0.5

o o

100

200

300

400

Waktu inkubasi (jam) Gambar 5. Pengaruh waktu inkubasi vs. ni/ai GPA dari set Treesei bebas dan yang terimobilisasi pada matriks poli(HEMA) dan po/i(TMPT) dengan perbandingan 1/1(b/b).

117

ISSN 2087-8079


100

200

Waktu inkubasi

300

400

100

Uam)

200

Waktu inkubasi

300

400

Uam)

Gambar 8. Pengaruh waktu inkubasi VS. nilai GPA dari sel S.cellulophylum dan yang terimobilisasi pada matriks; a) poli (HEMA) dengan perbandingan berat terhadap ijuk 2/3 dan 2/6; b) poli (TMPT) dengan perbandingan berat terhadap ijuk 2/3 dan 2/6 4.2.

Pengaruh Pembalut Hidrogel Kopolimer Polivinilpirrolidon-karaginan Hasil Iradiasi dan waktu Penyembuhan pada Reduksi Diameter Luka Bakar Tikus Putih Wistar

4.2.1.

Sintesis dan Sterilisasi Hidrogel

Polivinilpirrolidon (PVP) merupakan salah satu jenis polimer yang relatif peka terhadap radiasi, dan pad a umumnya dipakai sebagai bahan dasar (base material) untuk sintesis bahan biomaterial[99,100].Namun demikian, PVP mempunyai kelemahan jika diiradiasi dalam larutan air akan menghasilkan matriks yang mengandung gelembung-gelembung udara hasil radiolisis dari air. Oitinjau dari segi penampilannya, produk ini relatif tidak memenuhi syarat untuk komersialisasi. Untuk mengatasi hal ini, ke dalam larutan PVP ditambahkan karaginan, sehingga viskositas larutan naik dan pengaruh radiolisis air pad a proses iradiasi dapat dieliminasi. Hasil iradiasi dari campuran PVP dan karaginan pad a dosis iradiasi 25 kGy menghasilkan hidrogel yang transparan (Gambar 9) dan hasil karakteristik fisiko-kimianya disajikan pada Tabel 1. Terlihat bahwa hidrogel hasil iradiasi pada 25 kGy mempunyai daya serap air sekitar 4500% dan kandungan air 83%. Oalam aplikasinya, kemampuan daya serap air yang relatif tinggi sangat berguna untuk menyerap eksudat dari luka basah dan kandungan air yang dikekang hidrogel yang relatif besar berguna untuk pembasah dan pendingin luka. Pad a Tabel 1 terlihat pula bahwa hidrogel mempunyai tegangan tarik yang relatif besar yaitu 1,5 kg/cm2 dan tidak lengket terhadap kulit. Hal tersebut secara fisik menunjukkan bahwa hidrogel ini tidak rapuh, aman dan nyaman jika dibalutkan serta tidak menyebabkan kerusakan pada kulit ketika diangkat dari luka. Selain itu, hidrogel mempunyai nilai fraksi gel yang relatif tinggi berkisar 90%, hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar matriks PVP-karaginan terbentuk akibat ikatan silang.

Gambar 9. Hidrogel PVP-karaginan

120

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk ap/ikasi di bidang energi, ... (Ors. Erizal)

Tabel1.

Karakteristik hidrogel PVP- karaginan hasil iradiasi dosis 25 kGy Satuan

Parameter

Nilai

Tegangan Tarik Fraksi Gel

1,50 ± 0,14 90,00 ± 4,50

(%)

Daya Serap Air

4500 ± 55

(%)

Kandungan Air *

83,00 ± 2,45

(%)

Kelengketan

o

• Oihitung dari pengurangan

kg/cm2

Uji kelengketan pada kulit

% kandungan PVP dan karaginan dalam hidrogel

Menurut Nikitina dkk.[101]salah satu hal yang sangat penting agar terjadi ikatan silang dalam reaksi polimerisasi radikal adalah mengaktifkan molekul polimer yang saling berdekatan satu dengan lainnya secara serentak. Hal tersebut disebabkan faktor waktu paruh polimer radikal yang relatif pendek. Pad a umumnya untuk meramalkan terjadinya ikatan silang antara molekul-molekul polimer digunakan model mekanisme reaksi ikatan silang pada molekul polietilen yang sederhana. Berdasarkan mekanisme tersebut, dapatlah diramalkan kemungkinan reaksi ikatan silang yang terjadi antara PVP dengan karaginan pada proses radiasi yang reaksinya disajikan pad a Gambar 10. Mula-mula PVP akan membentuk radikal bebas pada rantai -CH2- backbone (punggung) molekul akibat induksi radiasi (reaksi 22), selanjutnya radikal atom H menarik atom H dari rantai -CH2- punggung molekul karaginan membentuk radikal karaginan (reaksi 23). Kemudian kedua radikal polimer tersebut membentuk ikatan silang (reaksi 24). Terjadinya ikatan silang dalam reaksi kopolimerisasi akan menyebabkan perubahan pada sifat fisiko-kimia hidrogel khususnya pada tegangan tarik (tensile strength) yang nilainya akan relatif lebih besar dibanding hidrogel yang terbentuk hanya oleh salah satu komponen yang tidak berikatan silang[32]. Iradiasi pada dosis 25 kGy selain untuk sintesis hidrogel juga sekaligus berfungsi mensterilkan produk. Dosis iradiasi 25 kGy merupakan dosis yang telah direkomendasikan untuk membunuh bakteri dan jamur pencemar pada produk kesehatan[102J.

(22)

e +H'

(23) _~

O~_O, o~O

OH

121

ISSN 2087-8079


+HC-~ I

r;-.HC-~1

ryo

I

C70 OH

(24)

Gambar 10. Mekanisme pembentukkan 4.2.2.

ikatan silang PVP-karaginan

Pengamatan Intensitas Wama Luka Secara Visual

Penyembuhan luka adalah merupakan reaksi pemulihan jaringan luka yang prosesnya berjalan secara alamiah dan tersistematis, dan merupakan interaksi jaringanjaringan sel secara kompleks menghasilkan pemulihan tegangan tarik dari bagian luka. Proses penyembuhan luka terdiri atas tahap inflammasi (pembengkakan), profeliferasi (pembiakan) dan maturasi (pematangan)[103J• Dalam tahap inflammasi terlihat timbulnya warna merah pad a bagian luka yang akan mengalami gradasi selama proses pemulihan penyembuhan luka. Hasil penyembuhan luka bakar pad a punggung tikus menggunakan pembalut hidrogel atau kasa steril disajikan pada Tabel 2. Terlihat bahwa inflammasi pada luka akibat pemakaian hidrogel baru terjadi pada hari ke-3 dan berakhir pada hari ke-17 dengan intensitas warna merah menjadi makin kecil, sedangkan inflammasi luka pad a pemakaian kasa steril berlangsung dari awal pemakaian (hari ke-1) hingga hari ke-21. Dalam pengamatan ini tidak terlihat adanya infeksi dari luka karena dilihat dengan kasat mata tidak terbentuk nanah pad a luka akibat pemakaian pembalut hidrogel dan kasa. Hal tersebut menunjukkan bahwa pemakaian pembalut hidrogel dan kasa steril tidak menyebabkan infeksi pad a luka. Menurut Syamsulhidajat dkk.[36] proses koagulasi protein sel dijaringan yang terpapar suhu tinggi berlangsung terus setelah api dipadamkan sehingga dekstruksi tetap meluas. Proses tersebut dapat dihentikan dengan mendinginkan daerah yang terbakar dan mempertahankan suhu pad a jam pertama. Oleh karena itu, mendinginkan bagian yang terbakar sangat bermanfaat untuk menurunkan suhu jaringan, mencegah infeksi dan memberi kesempatan sisa-sisa sel epitel untuk berfoliferasi dan menutup permukaan luka. Hal ini mungkin yang menyebabkan hidrogel yang mengandung air yang bersifat sebagai pelembab dapat mencegah inflammasi pad a luka bakar hingga hari ke-2 dibandingkan pengaruh kasa.

122


Tabel2.

Hasil pengamatan rerata intensitas kemerahan dari penggunaan hidrogel dan kasa steril pad a penyembuhan luka bakar tikus wistar secara visual. 10 02+ 2+0 0 1 1 Hidrogel 1+ 1+ 10 steril 1+0 2+ 1+ 2+ 3+ 2+ 1+ Menggunakan Menggunakan Waktu pengamatan Kasa

-

Keterangan: 1 = putih kemerahan, 1+ = kemerahan intensitas kecil, 2+ = kemerahan intensitas sedang, 3+ = kemerahan intensitas tinggi, a = normal

4.2.3.

Pengaruh Hidrogel Terhadap Reduksi Diameter Luka

Tahapan selanjutnya dari proses inflammasi pada penyembuhan luka adalah epitillisasi yang merupakan pembentukkan epetilium pada bagian luka yang terbuka. Epitelisasi bagian luka berkaitan dengan migrasi sel-sel pada bagian tepi luka yaitu dari satu tepi ke bagian tepi lainnya. Proses eptilisasi akan menyebabkan terjadinya kontraksi dari luka atau reduksi dari ukuran luka. Kontraksi adalah pergerakan centripental dari bagian tepi luka yang memfasilitasi rapatnya luka yang cacat. Hasil pengamatan diameter luka pad a tikus akibat pengaruh pemakaian pembalut hidrogel dan kasa steril disajikan pada Gambar 11. Terlihat bahwa reduksi diameter luka pad a pemakaian pembalut hidrogel dalam penyembuhan luka relatif lebih cepat dibanding kasa steril. Pad a hari ke 18 tampak bahwa luka bakar yang ditutup dengan hidrogel diameternya telah mengecil hingga ukuran 0 mm, sedang pada luka bakar yang ditutup dengan kasa steril diameternya masih 3,64 mm. Thomas dkk.[104]melaporkan bahwa lingkungan lembab pada luka akan mempercepat proses epitelisasi luka. Penutupan luka dengan pembalut hidrogel pada 2 hari pertama dapat menjaga kestabilan kelembaban jaringan dan mengoptimalkan proses epitilisasi. Hal ini mungkin yang menyebabkan pemakaian pembalut hidrogel yang bersifat sebagai pembasah dan pendingin menyebabkan dapat mempercepat reduksi ukuran diameter dibanding kasa steril.

123


-EE

~

Q)

Q) m is E

ISSN 2087-8079

14 10 68 12 4

20

o

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 Waktu (hari)

Gambar 11. Pengaruh waktu terhadap perubahan diameter luka tikus oleh sebab pemakaian pembalut hidrogel dan kasa steril. 4.2.4.

Pengamatan Perkembangan Penyembuhan Luka Secara Visual

Pengaruh hidrogel terhadap reduksi ukuran diameter luka bakar pada tikus dibandingkan kasa yang diamati perkembangannya secara visual disajikan pada Gambar 12 dan prosesnya dapat dijelaskan sebagai berikut; a) Sebelah kanan punggung tikus dibalut dengan hidrogel yang ditutupi dengan kasa steril, sebelah kiri luka dibalut kasa steril (kontrol). b) Hari ke-3, diameter dari luka kontrol lebih besar dibanding luka hasil pembalut hidrogel. Intensitas warna luka putih-merah baik akibat pemakaian hidrogel maupun kontrol. c) d) e) f)

Hari ke-6, warna luka menjadi kemerahan intensitas sedang dan diameter luka mengecil pad a pengaruh pemakaian pembalut hidrogel. Hari ke-10, diameter luka semakin mengecil. Hari ke-15, luka hampir sembuh yang disertai tumbuhnya bulu dan warna luka terlihat mendekati normal. Hari ke-18, luka sudah mencapai kondisi sembuh yang disertai tumbuhnya bulu pada luka.

124


a

/ e

d Keterangan : tanda /

menunjukkan

bagian yang dibalut dengan hidrogel

Gambar 12. Perkembangan penyembuhan luka setelah dibalut hidrogel dibandingkan kasa steril (kantrol) sebagai fungsi waktu diamati secara visual 4.3.

Hidrogel Peka -Suhu Povinilalkohol (PVA) -ko-Isopropil Akrilamida Hasillradiasi Gamma sebagai Matriks Sistem Pompa ISistem On-Off

4.3.1.

Pengaruh Oasis Iradiasi Terhadap Fraksi Gel

(NIPAAm)

Fraksi gel merupakan salah satu parameter yang umum digunakan dalam sintesis hidrogel dan mencerminkan fraksi jumlah bahan awal baik monomer/polimer yang diubah menjadi hidrogel. Parameter ini juga menunjukkan nilai efisiensi dari proses dalam sintesis hidrogel yang bergantung pad a kepekaan dari bahan terhadap iradiasi yang dipaparkan. Semakin peka bahan terhadap radiasi, semakin tinggi efisiensi dari proses. Pengaruh dosis iradiasi terhadap fraksi gel poli (PVA-ko-NIPAAm) disajikan pada Tabel 3. Terlihat bahwa dengan naiknya konsentrasi PVA dan dosis iradiasi dari 10 kGy hingga 30 kGy, fraksi gel hidrogel poli (PVA-ko-NIPAAm) meningkat dari sekitar 80 hingga mencapai sekitar 95%. Tidak tercapainya fraksi gel hingga 100% pad a kopolimerisasi PVA-NIPAAm disebabkan oleh terbentuknya senyawa peroksida sebagai hasil samping reaksi monomer/polimer dengan oksigen yang larut dalam air dan monomer/polimer yang tidak bereaksi. Oleh karena itu, dosis 30 kGy merupakan dosis yang maksimal untuk mendapatkan hidrogel poli (PVA-koNIPAAm). Tabel 3. Fraksi Gel poli (PVA-ko-NIPAAm), Dosis iradiasi (kGy) 30 20 80,12±0,15 91,3489,23 87.16± 0,12 0,13 84,25 95,17 10 82,27 84,09 92,18± ±PVA 0,22 ±±(g) 0,16 0,22 0,19 0,20 0,09 NIPAAm(g)

10

4.3.2.

(%)

Pengaruh Suhu Terhadap Rasia Swelling Hidrogel Sebagai Fungsi Oasis Iradiasi

125


ISSN 2087-8079

Penelitian ini pada dasarnya berbeda dengan penelitian-penelitian modifikasi hidrogel poli(NIPAAm) yang telah dilakukan sebelumnya. Pada umumnya modifikasi poli (NIPAAm) dilakukan dengan mengkopolimerisasikan monomer NIPAAm dengan monomer-monomer yang relatif toksis antara lain akrilamida, natrium akrilat, asam metakrilat, dan asam akrilat berdasarkan reaksi kimia[46-49].Hal ini tentu akan menimbulkan masalah pad a pemakaiannya. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah tersebut dalam penelitian ini digunakan polimer PVA yang tidak toksis sebagai kopolimer dari monomer NIPAAm. Pengaruh suhu pada rentang 15-70oe terhadap rasia swelling (RS) hidrogel poli (PVA-ko-NIPAAm) dengan perbandingan konsentrasi 15/5 bib sebagai fungsi dosis iradiasi disajikan pad a Gambar 13. Terlihat bahwa hidrogel poli (PVA-ko-NIPAAm) pada keadaan awal direndam dalam air suhu 15°e mengalami swelling dengan nilai RS berkisar 16-28 gig. Meningkatnya dosis iradiasi, nilai RS hidrogel menurun dengan urutan 10 kGy > 20 kGy > 30 kGy. Pada perendaman dalam air dengan menunjukkan suhu dari 15°e hingga 40oe, semua hidrogel yang mula-mula mengalami swelling pada suhu 15°e, secara perlahanlahan (gradual) mengalami dehidrasi yang ditunjukkan dengan turunnya nilai RS, Nilai RS terendah hidrogel hasil iradiasi 30 kGy terjadi pada suhu 30oe, sedangkan nilai RS terendah hidrogel hasil iradiasi 10 dan 20 kGy pada suhu 40oe. Hidrogel poli(NIPAAm) mengalami penurunan nilai RS yang tidak terlalu tajam jika dibandingkan dengan hidrogel poli(PVA-koNIPAAm) pad a kenaikkan suhu perendaman hingga 40oe. Selanjutnya, dengan kenaikkan suhu air dari 40 hingga 70oe, nilai RS hidrogel yang pad a suhu 30 dan 400e adalah 1 gig relatif tidak berubah (konstan). Oari Gambar 13 dapat disimpulkan bahwa suhu LCST hidrogel poli (PV A-koNIPAAm) ada 2 nilai yaitu pada suhu 300e (dosis 30 kGy) dan 400e (hidrogel 20 dan 30 kGy). Kedua suhu LCST tersebut masih dalam jangkauan suhu LCST poli(NIPAAm). Hidrogel hasil iradiasi pada dosis 10, 20 dan 30 kGy mempunyai nilai RS relatif lebih besar pad a keadaan swelling (TLCST) menyebabkan struktur jaringan IPN menciut sehingga terjadi pembalikkan gugus hidrofilik menjadi hidrofobik dalam rantai molekul hidrogel, hal ini mungkin menyebabkan swelling hidrogel poli (PVA-ko-NIPAAm) relatif lebih kecil dibandingkan swelling hidrogel poli (NIPAAm). Selain itu, naiknya dosis iradiasi yang pad a umumnya menaikkan kerapatan silang dalam hidrogel. Sehingga dengan meningkatnya suhu air, laju kontraksi jaringan IPN hidrogel hasil iradiasi 30 kGy lebih cepat dibandingkan hidrogel hasil iradiasi dosis 10 dan 20 kGy. Hal ini mung kin menyebabkan suhu LCST hidrogel 30 kGy (LCST = 30°C) lebih rendah dibandingkan hidrogel hasil iradiasi dosis 10 dan 20 kGy (LCST=40°C). OJ

~ ~

!II

30 10

It 3: 0 .:;

I

~

20~ 20 kGy

Q)

II) "iij :::::

.•.

+

.•.

'\,~

10 30 kGy kGy

-0- poli(Nipa~m)

o o

20

40 Suhu

126

(DC)

60

80

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Drs. Erizal)

4.3.3.

Gambar 13. Pengaruh suhu terhadap rasia swelling hidrogel pali (PVA-ka-NIPAAm, 5/15 % bib) sebagai fungsi dasis iradiasi. Pengaruh Suhu Terhadap Rasia Swelling Hidrogel Sebagai Fungsi Kansentrasi

PVA

Hidragel hamapolimer pad a umumnya mempunyai sifat mekanik yang relatif rendah dan begitu pula halnya pada hidrogel poli (NIPAAm). Untuk mengatasi hal tersebut pada umumnya dilakukan modifikasi kopolimerisasi dengan monomer atau polimer. Oleh karena itu, untuk modifikasi hidrogel poli (NIPAAm) dalam penelitian ini dilakukan kopolimerisasi NIPAAm dengan beragam konsentrasi PVA. pengaruh konsentrasi PVA (5; 10; 15%) dalam hidrogel poli (PVA-ko-NIPPAm) hasil iradiasi 10 kGy terhadap RS hidrogel disajikan pada Gambar 15, dan penampilan sifat fisiknya disajikan pada Tabel 4. Pada Gambar 15 terlihat bahwa dengan meningkatnya konsentrasi PV A hingga 15%, nilai RS hidrogel turun secara signifikan pada suhu 15°e. Pad a konsentrasi PVA 5%, RS maksimum hidrogel adalah 30 gIg yang relatif lebih besar dibandingkan RS hidrogel dengan konsentrasi PV A 10 dan 15%, dan nilai RS semua hidrogel hasil iradiasi relatif lebih besar dibandingkan nilai RS hidrogel poli (NIPAAm). Selain itu, pada Gambar 14 terlihat pula bahwa dengan kenaikkan konsentrasi PVA hingga 15% tidak menggeser suhu LeST hidrogel (PVA-ko-NIPAAm) yaitu tetap berada pada suhu 40oe.

.~ 0~ :§

Qj 01

0:: I/)
~

30 -I 40 10

l

20

:§

j

Il l1... -v-

-[)-15/15 15/10

-0-

-6-

15/5

poli(NIPAAm)

"

o

o

10

20

30

40 Suhu

50

60

70

80

(OC)

Gambar 14. Pengaruh suhu terhadap rasia swelling hidrogel pali (PVA-ka-NIPAAm) pada kampasisi 15/5; 15/10 dan 15/15 (%b/b) hasil iradiasi 10 kGy dibandingkan rasia swelling pali (NIPAAm). Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa konsentrasi PVA 5% dalam hidrogel merupakan kondisi optimal untuk menaikkan nilai RS dari hidrogel poli(PVA-ko-NIPAAm). Namun demikian, hidrogel-hidrogel poli(PVA-ko-NIPAAm) dengan konsentrasi PVA 10 dan 15% masih layak dipertimbangkan untuk aplikasinya karena mempunyai suhu LCST sekitar 30-40oe yang mirip dengan suhu tubuh dan sifat fisik yang relatif baik (elastis) (Tabel 4). Penurunan nilai RS dengan meningkatnya konsentrasi PVA, mung kin disebabkan naiknya derajat kerapatan ikatan silang dalam struktur jaringan hidrogel. Tabel4.

Penampilan sifat fisik hidrogel poli (pVA-ko-NIPAAm).

NIPAAm (g) 15

PV A (g)

Sifat fisik

5

Elastis Elastis Elastis

10 15

4.3.4.

Pengaruh Suhu Terhadap Diameter Hidrogel

127


ISSN 2087-8079

Pada umumnya, jika suatu bahan diberi stimulasi (rangsangan) secara fisika dan kimia, maka akan terjadi perubahan makroskopis dan mikrokopis pad a bahan terse but. Hal ini mungkin juga terjadi jika pad a hidrogel diberi stimulasi misalnya, suhu (panas). Jika hidrogel diberi stimulasi panas akan terjadi perubahan struktur jaringannya. Perubahan struktur jaringan terse but dapat mengakibatkan perubahan pada diameternya. Pengaruh suhu terhadap perubahan diameter hidrogel poli (PVA-ko-NIPMm) pada komposisi PVA- NIPMm berturut-turut 5/15; 10/10; 15/15 (% bib) hasil iradiasi 10 kGy disajikan pad a Gambar 15. Kenaikkan suhu air dari 15 hingga 40°C (T < LCST), menyebabkan diameter hidrogel yang pada awalnya adalah sekitar 30 mm mengalami proses penyusutan secara perlahan-Iahan hingga mencapai ukuran sekitar 13 mm pada suhu LCST. Selanjutnya pada kenaikkan suhu air dari 40 hingga 70°C (T > LSCT), diameter semua hidrogel tidak berubah. Terjadinya perubahan diameter hidrogel tersebut disertai perubahan penampilan yang pada suhu T< LCST transparan berubah menjadi opaque (gelap) pada suhu T>LCST. Kotono dkk [49] melaporkan bahwa karakter suhu kritis disebabkan oleh adanya kesetimbangan gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik dalam struktur jaringannya. Kondisi kesetimbangan gugus hidrofilik-hidrofobik hidrogel tersebut umumnya disajikan dalam bentuk Gambar 16. Jika ke dalam suatu media yang berisi hidrogel suhunya dinaikkan dalam rentang suhu kritisnya, maka hidrogel akan meresponnya dengan swelling atau deswelling. Respon yang diberikan oleh hidrogel disebabkan terganggunya kesetimbangan hidrofilik-hidrofobik dalam jaringan hidrogel. Pad a kondisi swelling, gugus hidrofilik lebih dominan dibandingkan gugus hidrofobik, sedangkan gugus hidrofobik lebih dominan pada kondisi deswelling. Suhu kritis LCST tersebut merupakan suhu peralihan kondisi dominasi gugus hidrofilik ke kondisi hidrofobik atau sebaliknya dalam struktur jaringan hidrogel.

I}

0

~ Suhu (oG)

i:i

I

IJ

10 40 30 20 80 60 70 40 II50 20 10 Transparan

'tI

••..

-130 -] -0PVA-NIPAAm.15/16 -6~. I -iPVA-NIPAAm.5/16 PVA-NIPAAM,

I

Opaque

10/16

Gambar 15. pengaruh suhu terhadap diameterhidrogel poli (PVA -ko- NIPAAm) dengan komposisi 5/15; 10/15 dan 15/15 (% bib) hasil iradiasi dosis 10 kGy. T > LCST

Swelling Hidrofilik

Gambar 4.3.5.

T < LCST

16. Kondisi kesetimbangan

hidrofilik dan hidrofobik da/am hidrogel

Pengujian Pemakaian Ulang Hidrogel

Secara ekonomis, pad a umumnya hidrogel peka suhu dirancang untuk pemakaian berulangkali. Oleh karena itu, hidrogel harus mempunyai ketahanan sifat fisik yang baik. Salah satu cara pengujian sifat fisik adalah dengan menguji sifat swelling-des welling pad a pemakaian berulangkali. Pad a Gambar 17 disajikan pengaruh pemakaian ulang hingga 9 kali siklus pemakaian hidrogel poli (PVA-ko-NIPMm) pada perbandingan berat 5/15,10/15 dan 15/15 hasil iradiasi dosis 10 kGy diukur pada suhu ulang 15 dan 40°C. Nilai RS setiap suhu

128


pengukuran hidrogel adalah pad a kondisi swelling maksimum yang diukur setelah hidrogel direndam dalam air suling selama 24 jam. Uji ulangan pertama menunjukkan swelling hidrogel pada suhu 15°C bernilai RS berkisar 18-28 gig. Uji ulangan kedua pada suhu 40°C menyebabkan hidrogel mengalami deswelling dengan nilai RS menurun secara signifikan berkisar 3-6 gig. Pengujian ulangan selanjutnya yang terdiri dari ulangan ke-3 pada suhu 15°C, ke 4 pada suhu 40°C 'secara bergantian hingga ulangan ke-9 menghasilkan kondisi swelling-des welling hidrogel bentuk pulsa. Hal ini menunjukkan bahwa hidrogel poli (PVA-koNIPAAm) dapat dipakai berulangkali dengan sifat fisik yang relatif tidak berubah. Berdasarkan sifat swelling-des welling berbentuk pulsa pada pemakaian ulang dengan suhu 15°C (swelling) dan 40°C (deswelling), dapat diprediksikan bahwa matriks hidrogel poli (PVA-ko-NIPAAm) bersifat sistem pompa (Gambar 18). 15 54671 23 III 10 s::: n: 0VI15°C C') 5 ~ 20 .EI 0 30 Ulangan (kali) 40°C 0 25 VI ==

CIJ

8

•

9

{J-

5/15

-t::r

10/15

-0-

15/15

10

Gambar 17. Pengaruh pemakaian ulang pada rasio swelling hidrogel poli (PVA-ko- NIPAAm) komposisi 5115, 10115 dan 15115 (% bib) hasil iradiasi dosis 10 kGy air

/'

H~_

· \

A

> LCST

Isap (swelling)

~

. D;::::~ ::::::_H B

1

Dorong (deswelling)

Gambar 18. Sistem pompa dari matriks poli (PVA -ko- NIPAAm) Sistem kerja pompa hidrogel dapat ditunjukkan pada kondisi peralihan suhu kritis LCST Hidrogel jika direndam dibawah suhu LCST (TLCS1). hidrogel deswelling. Dengan perkataan lain, pad a kondisi tersebut hidrogel mengeluarkan air dari sistem yang dapat juga disebut sebagai kondisi off

129


ISSN 2087-8079

(menutup). Jika peristiwa swelling (menyedot air) dan deswelling (mengeluarkan air) ini diulang, kinerja hidrogel ini mirip seperti kerja pompa. Dengan melakukan manipulasi suhu kritis LCST, cakupan aplikasi hidrogel peka suhu dapat menjadi luas. 4.3.6. Kemungkinan Aplikasi Hidrogel Poli (PVA-ko-NIPAAm) Berdasarkan sifat swelling dan des welling pada suhu kritis LCST (40°C) dapat dipakai ulang dengan pola yang relatif konstan, dan tidak terjadinya perubahan sifat fisik, maka hidrogel pol (PVA-ko-NIPAAm) hasil sintesis iradiasi kemungkinan dapat dipakai sebagai bahan dewatering agent dalam pemekatan larutan senyawa organik. Hal ini berdasarkan sifat adsorpsi dan desorpsi air pada keadaan peralihan suhu kritis (LCS7) (21). Selain itu, lebih jauh lagi hidrogel berbasis NIPAAm dapat digunakan sebagai matriks drug delivery system, imobilisasi enzim, tissue engineering, dan kromatografi[50-55J• 4.4.

Sintesis Hidrogel Superbasorben Polietilen Iradiasi Gamma dan Karakteristiknya

4.4.1.

Pengaruh Oosis Iradiasi Terhadap Fraksi Gel

Oksida-Alginat

dengan

Teknik

Fraksi gel merupakan salah satu parameter umum digunakan dalam sintesis hidrogel menunjukkan fraksi jumlah bahan awal monomer/polimer yang diubah menjadi hidrogel. Parameter tersebut juga menunjukkan nilai efisiensi proses sintesis hidrogel yang ditentukan oleh reaktivitas bahan terhadap iradiasi. Semakin reaktif bahan terhadap iradiasi, semakin tinggi efisiensi suatu proses. Pengaruh dosis iradiasi dan konsentrasi alginat terhadap fraksi gel PEa -alginat disajikan pad a Gambar 19. Terlihat bahwa dengan menaiknya dosis iradiasi hingga 40 kGy, fraksi gel hidrogel PEa (tanpa alginat) dan PEO-alginat dengan beragam konsentrasi menurun. Hal ini menunjukkan bahwa polimer PEa maupun hidrogel PEO-alginat mengalami degradasi pada dosis >20 kGy, dan dosis iradiasi 20 kGy merupakan dosis maksimal pad a sintesis hidrogel PEO-alginat. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Khoylou[105] yang mensintesis superabsorben PEa-tragacanth pad a rentang dosis 5 hingga 20 kGy. Tragacanth merupakan polisakarida terdiri dari asam poli-D-galakturonik dan bassorin yang mengalami degradasi jika dipapari radiasi. 100 90 -0-

PEO 6%

70

-v-

PEO 6%.alginat

80

~

0,6%

60

-0--

PEO 6'1. alginat1%

50

-0--

PEO 6'1. alginat 1,6 %

~

~

40

-&

PEO

u..

30

::Q.I

C>

6o/~ alginat

2%

20

10

o 20

30

40

Dosis Iradiasi (kGy)

Gambar 19. Pengaruh dosis iradiasi terhadap fraksi gel hidrogel PEO-alginat pada beragam kosentrasi alginat. 4.4.2.

Swelling hidrogel dalam air

Rasio perbandingan berat hidrogel dalam keadaan menyerap air terhadap berat keringnya atau rasio swelling merupakan salah satu parameter utama hidrogel khususnya untuk pengujian suatu bahan untuk superabsorben. Fungsi waktu perendaman terhadap rasio swelling hidrogel dalam air hasil iradiasi dosis 20 kGy dengan variasi konsentrasi alginat disajikan pada Gambar 20. Terlihat bahwa semakin lama waktu perendaman hidrogel PEOalginat dalam air serta meningkatnya konsentrasi alginat hingga 2%, rasio swelling hidrogel meningkat dan mencapai keadaan setimbang. Keadaan setimbang tersebut dicapai pad a

130


rentang waktu 24 hingga 26 jam. Rasio swelling hidrogel PEO-alginat pad a semua konsentrasi relatif lebih besar dibandingkan rasio swelling hidrogel PEO. Hal ini menunjukkan bahwa penggabungan alginat ke dalam matriks PEO dapat menaikkan rasio swelling hidrogel, dan naiknya konsentrasi alginat mengakibatkan rasio swelling hidrogel meningkat. Terjadinya kenaikkan rasio swelling hidrogel PEO-alginat dengan naiknya konsentrasi alginat yang dikandung hidrogel dibanding hidrogel PEO, hal ini disebabkan meningkatnya gugus ion karboksil (-COO-) yang mengontrol daya serap terhadap air dalam hidrogel pad a kenaikkan kandungan alginat. Rasio swelling hidrogel PEO-alginat pada dosis 20 kGy selang waktu 1 jam pertama mencapai 20-50 gig. Nilai rasio swelling sebesar 20-50 gig ini memenuhi syarat SNI 16-6363-2000 untuk absorben dalam pembalut wanita (syarat rasio swelling pembalut Selain itu, hidrogel tersebut juga memenuhi syarat sebagai wanita minimal 10 g/g)[106]. absorben pembalut luka bereksudat (Iuka berair) dan hidrogel pembalut luka bakar yang aman, karena PEO tidak toksis dan alginat yang berfungsi dapat menyembuhkan luka bakar. Superbasorben PEO-alginat memenuhi syarat untuk dipakai sebagai pembalut luka karena memenuhi persyaratan, yaitu nilai rasio swellingnya berkisar 12-25 kali berat keringnya[107]. CI CI en 3=

Waktu ( jam)

5 30 25 20 15010 400 200 10015 s:: "' a:: r.n .S! 0 250 1i 0 50 300 350

:§

-<>- PEO 5% --

PEO 5%,alginat

0,5%

-Q--

PEO 5%,alginat

1%

--

PEO 5%,alginat

1,5%

-b-

PEO 5%.alginat

2%

Gambar 20. Kinetika swelling hidroge/ da/am air su/ing PEO-a/ginat pada variasi konsentrasi a/ginat hasi/ sintesis 20 kGy. Mekanisme difusi air dalam hidrogel sangat terkait dengan aplikasin~a. berikut dapat digunakan untuk menentukan jenis difusi air ke dalam hidrogel[1 6]. F=k

f

Persamaan

(25)

dengan F = Fraksi air yang diserap hidrogel k = Konstanta penggabungan air dengan jaringan polimer n = Eksponen difusi yang mencirikan mekanisme transportasi air t = Waktu hidrogel swelling Gambar hubungan garis antara In F terhadap In t PEO-alginat hidrogel (PEO 5%,alginat 2%) disajikan pada Gambar 21. Bentuk gambar grafik yang sama dengan bentuk grafik pada komposisi PEO 5% dan alginat 2% juga diperoleh pad a komposisi PEO-alginat lainnya. Nilai n dan k dihitung dari slope dan perpotongan garis (intercept), dan hasilnya disajikan pada Tabel 5. Dari Tabel 5 terlihat bahwa nilai n terletak antara nilai 0,5 dan 1 dari semua superbasorben, hal ini menunjukkan bahwa difusi air ke dalam matriks superbasorben adalah bersifat sebagai jenis non Fickian.

131


LL

...J

ISSN 2087-8079

-1.2 -0.6

~

-1.4 -1 -0.8

-1.6

-1.8

4

4.2 4.4 4.6 4.8 5 Lnt

5.2 5.4 5.6 5.8

Gambar 21. Hubungan antara Int dan In F hidrogel PEO-alginat (PEO 5%, alginat 2%) yang disintesis pada dosis 20 kGy Table 5. Nilai parameter n dan k hidrogel superabsorben 20 ky) 0,76 0,82 0,73 0,60 n Hidrogel

2,0 1,5%% 51,0%

4.4.3.

Pengaruh Hidrogel

Konsentrasi

Alginat

kx 10 3

Terhadap

PEO-alginat

(disintesis pada dosis

5.2 8.7 16,0 5,1

Equilibrium

Degree

of Sweling

(EDS)

Pengaruh konsentrasi alginat terhadap rasio swelling maksimum (EDS) hidrogel PEO-alginat hasil iradiasi 20 kGy disajikan pada Gambar 22. Nilai rasio swelling hidrogel PEO (tanpa alginat) adalah sekitar 40 gIg. Kenaikan konsentrasi alginat 0,5, 1, dan 1,5 % meningkatkan rasio swelling cukup besar, yaitu masing-masing menjadi 98, 187, dan 297 berat keringnya (gIg). Pada penambahan alginat 2% rasio swelling mencapai 320 berat kering. Nilai tersebut tidak terlalu berbeda jika dibandingkan nilai rasio swelling pada penambahan alginat 1,5% dalam matriks hidrogel. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada konsentrasi alginat 1,5% terjadi kondisi jenuh dari hidrogel, dan kenaikan konsentrasi alginat lebih lanjut tidak menyebabkan meningkatnya rasio swelling yang berarti. Aiginat mudah mengikat air. Oleh karena itu, adanya alginat dalam pori struktur jaringan hidrogel PEO yang berikatan silang memberikan kontribusi pada kenaikan rasio swelling hidrogel. Adanya alginat tersebut merubah ukuran pori rata-rata, distribusi ukuran pori hidrogel serta interkoneksi pori yang disebabkan interaksi inter dan intra antara alginat dan PEO selama proses iradiasi. Hal ini merupakan faktor penting yang menentukan karakteristik swelling dari hidrogel.

132

Sintesis hidroge/ dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi, ... (Ors. Eriza/)

UJ

0CI

200 I 400

0.5 1.5 2 1

Alginat,% CI)

100 0 300

Gambar 22. Pengaruh konsentrasi a/gin at terhadap EOS hidrogel PEO-alginat yang disintesis pada dosis 20 kGy. 4.4.4.

Swelling hidrogel da/am larutan NaCI

Pada keperluan beragam aplikasi misalnya, untuk komersialisasi superbasorben sebagai bahan penyerap dalam popok bayi dan pembalut wan ita adalah sangat penting untuk mengetahui sifatnya dalam larutan fisiologis. Hidrogel PEO-alginat pada dasarnya terionisasi dalam larutan air. Sifat swellingnya tergantung pada struktur kimia dan media yang dipakai. Pada Gambar 23 disajikan hubungan pengaruh konsentrasi alginat terhadap rasio swelling hidrogel PEO-alginat hasil iradiasi dosis 20 kGy dalam air dan larutan NaCI 0,15 M. Meningkatnya konsentrasi alginat dari 0,5; 1; 1,5 dan 2% menyebabkan rasio swelling hidrogel masing-masing berkurang menjadi 34,2; 34,87; 40; dan 46 gig. Hal ini menunjukkan bahwa seiring dengan meningkatnya konsentrasi alginat yang menyebabkan rasio swellingnya dalam air meningkat, maka rasio swellingnya dalam larutan NaCI 0,15 M mengalami penurunan dan mencapai nilai konstan pada konsentrasi alginat 1,5%. Sebaliknya, seperti yang dilaporkan oleh Sanju dkk [108] serta Rajiv dkk [94] dengan meningkatnya konsentrasi larutan NaCl, pad a umumnya rasio swelling hidrogel superbasorben menurun dengan tajam. Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan peranan ion-ion yang terikat pada jaringan hidrogel bersifat imobil (tidak bergerak) dan dapat dianggap terpisah dari larutan luar dengan adanya membran semipermeable. Jika hidrogel direndam dalam air, maka akan terjadi tolak-menolak ion-ion dalam jaringan hidrogel yang disertai terbukanya pori-pori, sehingga air akan mudah berdifusi kedalamnya dan hidrogel swelling. Sebaliknya, jika hidrogel direndam dalam larutan NaCl, maka terjadi tekanan osmosa yang rendah karena adanya ion-ion Na+ dan CI-. '" '"

120 200 100 140 80 60 40 0 160 180 0 20

;: :§ a::::::

.!2.S

01

CI) II) 0:1

-0-

NaC! 0,15 M

____

Air suling

0.5

1.5

2

Aiginat,%

Gambar 23. Pengaruh konsentrasi alginat terhadap rasio swelling hidrogel yang disintesis pada dosis 20 kGy diuji da/am air dan /arutan NaC/

133


BAB V KESIMPULAN

ISSN 2087-8079

DAN SARAN

Iradiasi berkas elektron dapat digunakan untuk melapisi permukaan ijuk dengan poli(HEMA) dan poli(TMPT) pad a dosis 30 kGy sebagai matriks imobilisasi sel Treesei dan S.cellulophylum. Aktivitas enzim yang dihasilkan sel Treesei dalam keadaan bebas yang dinyatakan dengan nilai GPA( Glucose Paper Activity) adalah 2x lebih besar dibandingkan sel yang terimobilisasi pad a matrik yang dilapisi poli (HEMA) dan 3x lebih besar dibandingkan sel yang terimobilisasi pada matriks yang dilapisi poli (TMPT). Sedangkan sel S.cellulophylum yang terimobilisasi pada matriks yang dilapisi poli (HEMA) dan pad a matriks poli (TMPT) memberikan aktivitas enzim 2x lebih besar dibandingkan sel. dalam keadaan bebas. Sel Treesei yang diimobilisasi pad a matriks poli (HEMA) yang bersifat hidrofilik menunjukkan aktivitas enzim yang relatif lebih besar dibandingkan yang diimobilisasi pada matriks yang dilapisi poli (TMPT) yang bersifat hidrofobik. Sel S.cellulophylum yang diimobilisasi pad a matriks poli (HEMA) dan poli (TMPT) menunjukkan aktivitas enzim yang relatif lebih tinggi dibandingkan sel dalam keadaan bebas. Sistem imobilisasi sel pada matriks polimer hidrofilik memberikan peluang yang besar untuk konversi biomassa di bidang bioenergi dibandingkan matriks polimer hidrofobik. Iradiasi sinar gamma dapat digunakan untuk mensintesis hidrogel PVP-karaginan berikatan silang pada dosis 25 kGy dengan nilai fraksi gel berkisar 90%. Hidrogel hasil iradiasi pad a 25 kGy mempunyai daya serap air sekitar 4500% dan kandungan air 83%. Kemampuan daya serap air yang relatif tinggi ini sangat berguna untuk menyerap eksudat dari luka basah dan kandungan air yang dikekang hidrogel yang relatif besar berguna untuk pembasah dan pendin~in luka. Selain itu, hidrogel mempunyai tegangan tarik yang relatif besar yaitu 1,5 kg/em dan kelengketan terhadap kulit yang rendah. Hal ini seeara fisik menunjukkan bahwa hidrogel ini tidak rapuh, aman serta nyaman jika dibalutkan serta tidak menyebabkan kerusakan pada kulit ketika diangkat dari tempat luka. Pembalut hidrogel PVPkaraginan hasil iradiasi dosis 25 kGy (dosis steril) bersifat aman dan nyaman dipakai untuk pembalut luka bakar karena tidak menyebabkan infeksi dan mudah dilepas dari luka dan pembalut hidrogel PVP-karaginan memberikan efek penyembuhan pada luka tikus 5 hari lebih eepat dibandingkan kontrol. Untuk mempereepat penyembuhan luka dibandingkan hidrogel PVP-karaginan ini sebaiknya perlu dilakukan modifikasi hidrogel ini misalnya, menambahkan zat lain yang dapat mempereepat luka mengingat akan kebutuhan hidrogel sebagai pembalut luka yang relatif besar di bidang kesehatan di Indonesia yang merupakan produk impor. Iradiasi sinar gamma dapat digunakan untuk mensistesis hidrogel ikatan silang polivinil alkohol (PVA) yang mengandung N-isopropilakrilamida (NIPAAm) pada dosis iradiasi (>10 kGy) dari eampuran PVA (5-15% bIb) NIPAAm dengan konsentrasi 15% bIb. Meningkatnya dosis iradiasi, menyebabkan meningkatnya fraksi gel dan swellingnya relatif menurun seeara signifikan. Penggabungan PVA dengan NIPAAm meningkatkan kemampuan swelling hidrogel PVA-ko-NIPAAm dibandingkan homopolimer NIPAAm. Selain itu, peneiutan diameter hidrogel relatif lebih besar pad a pengaruh pemanasan dengan kandungan
134

Sintesis hidrogel dengan teknik radiasi untuk aplikasi di bidang energi.... (Ors. Elizal)

memudahkan sel tumbuh dan replikasi, sehingga diperoleh aktivitas enzim yang tinggi pada konversi biomassa. Selain itu, untuk mendapatkan hasil yang akurat dari fungsi hidrogel pembalut luka dan superbasorben perlu dilakukan kerjasama dengan rumah sakit pad a uji klinis, serta untuk mendapatkan hasil yang nyata tentang hidrogel peka suhu perlu dilakukan uji coba sebagai matriks drug release. Penelitian-penelitian lanjutan ini perlu dilakukan karena hasil-hasilnya yang baik akan memberikan kontribusi yang besar yaitu energi nuklir sebagai pemercepat kesejahteraan bangsa dan berorientasi industri sesuai dengan salah satu visi BAT AN.

DAFT AR PUST AKA

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

[7] [8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13] [14] [15] [16] [17] [18]

[19] [20]

BP, "Statistical Review of World Energy", 2009. Httpl/www.petroleumequities.com/oilsupplyreport.htm diambil tgl10 oktober 2009. PriyadLnetiarchives/2005/09/05/krisis.minyak-dunia-danlndonesia, diambil tgl 10 oktober 2009. ISROL Workpress.com/ ../Potensi-bioetanol-dari-biomassa-lignoselulosa, diambil tgl 10 oktober 2009 http://www.aspb.org./publicaffairsl/fungus.clin. diambil tgl1 0 oktober 2009 MINATO,K., HOSOO, H., and KAWAGUCHI, S., Contribution of Lignin to the Reactivity of Wood in Chemical Modifications 1/: Influence of Delignification on Reaction with Vaporous Formaldehyde, J.of Wood Science, vo1.53.3 (2007) 255-257. PETROVA,S.N., VOLKOVA,l.Y., and ZAKHAROV, Oxidative Delig-nification of Flax Fiber, Russian Journal of Applied Chemistry, vol. 76 (2003) 1344-1347 PAN, X., XIE, D., GILKES,N., GREGG, D.J., and SADDLER, J.N., Stra-tegies to Enhance the Enzymatic Hydrolysis of Pretreated oftwood with High residual Lig-nin Content, Applied Biochemistry and Biotechnology, vol. 124( 2005) 1069-1079. BYUNG, H.U., KARIM, M.N., LINDA, L.H., Effect of Sulphuric and Phosphoric acid Pretreatment on Enzymatic Hydrolysis of Corn Stover, Applied Biochemistry and Biotechnology, vol. 105(2003) 115-125. XIANG,Q., SEOK,J., LEE, Y.Y., A Comprehensive Kinetic Model for Dilute -acid Hydrolysis of Cellulose, Applied Biochemistry and Biotechnology, vol..106 (2003) 337352. SZENGYEL,Z., ZACCHI,G., RECZEY,K., Cellulose Production Based on Hemicellulose Hydrolysate from Steam -Pretreated Willow, Applied Bio-chemistry and Biotechnology, vo1.63-65 (2008) 351-362. ISMAEL,A.R., CARLOS, P.E., MA, G.Z.P., EVERARDO,L.R., HORACIO, C.C., Degradation of Cellulose by the Bean-Pathogenic Fungus Colettrichum Lindemuthianum, Production of Extracellular Cellulolytic enzymes by cellulose Induction, Antonie van Leeuwehoeck, vol. 87(2005) 21-26. MISHRA, S., GOPALKRISHNAN, K.S., GHOSE, T.K., A Constitutively CellulaseProducing Mutant of Trichoderma Reseei, Biotechnol. Bioeng., vol.24 (1982) 251 LlNA, M.R., TAMAO,M. and KUMAKURA,M., Immobilization of Cellulase Producing Cells Using Irradiated Rice Husk as a Substrate, Majalah BAT AN (1990) 1. http//www.eng.nus.edu.sg/Eresnews/9705/may97.pg.html. diambil tanggal 20 Agustus 2009 KUO, S.M., LlOU, C.C., CHANG, S.J., Synthesis and Characterization of Hydrogel Based on PVA-AE and HEMA, Journal of Polymer Rese-arch, vol.8 (2006) 169-174. ERIZAL, Sintesis dan Karakterisasi Squalene- TMPT Hasil Iradiasi Gamma, Prosiding Simposium Nasional Polimer V, Bandung 2005, 105. SWASONO R.T.,ERIZAL, HENDRYANTO, Pengaruh iradiasi gamma dan konsentasi PVP pada pembuatan hidrogel serta kemampuan imobilisasi dan pelepasan kembali propanolol HCL, Jurnal Sains dan Teknologi Nuklir Indonesia, Vol. VIII, No.1, (2007) ERIZAL, Imobilisasi Antibiotik pada Matriks Hidrogel Poli(vinil) Alko-hol dengan Metode Induksi Iradiasi, Prosiding Simposium Nasional Polimer VI (2006) , 111-115 SCAZANY, B., MOLNAR, A., KLAMAR, G., KALMAN, M., Preparation, Characterization, and Potential Application of an Immoblized Glucose Oxidase, Applied Biochem. Biotechnol., Vol.14 (1987) 37-47.

135


[21]

[22] [23] [24]

[25]

[26] [27]

[28]

[29]

[30]

[31] [32]

[33] [34] [35] [36] [37] [38] [39]

[40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

ISSN 2087-8079

ERIZAl, HASAN, R., SilVIA, S., clan RAHAYU, C., Pengekangan Obat dalam Matriks Hidrogel PVA-ko-NIPAAm Hasi/ Iradiasi, Risalah Pertemuan IImiah Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi (1997) 121-128. KAETSU, I., Immobilization of Enzymes by Radiation, Radiat. Phys. Chem, Vol.14 (1979) 595-602. KUMAKURA, M., and KAETSU, I., Behaviour of Enzymes Activity in Immobilized Proteases, Int. J. Biochem., vol.16 (1984) 1159-1161. KUMAKURA, M., and KAETSU,I., Immobilization of Cells by Radiation Copolymerization of Hydrophobic and Hydrophilic Monomers, Acta Chimica Hungaria, vol.116 (1984) 345-351. ROSIAK, J.M., ULANSK, loP., PAJEWSKI,L.A, YOSHII, P., and MAKUU-CHI, K., Radiation Formation of Hydrogel for Biomedical Purpose. Some Re-marks and Comments, Radiat.Phys.Chem., vol. 46 (1995) 161. KAETSU, I., RadIation Synthesis and Fabrication for Biomedical Application, Radiat.Phys., vol. 40 (1995) 1025. ZHAO, L., MITOMO, H., NAGASAWA, N., YOSHII,F.,KUME,T., Radiation Synthesis and Characterization of the Hydrogel Based on Carboxymethylated Chitin Derivates, Carbohydrate Polymers, vol 51 (2003) 169-175. ZHAO, X., KATO, K., FUKUMOTO, Y., NAKAMAE, K., Synthesis of Bioadhsive Hydrogel from Chitin Derivatives, Int. J. Adhesion and Adhesives, vol. 21 (2001) 227232. TAMADA, M., SEKO, N., YOSHII, F., Application of Radiation -Grafted Material for Metal Adsorbent and Crosslinked Natural Polymer for Healthcare Pro-duct, Radiat. Phys.Chem., Vol.71 (2004) 221-225. MAOLlN, Z., HONGFEI, H., YOSHII, F., Effect of KC on the Properties of PVPIKC Blend Hydrogel Synthesized by Gamma Irradiation Tech-nology, Radiat.Phys.Chem., Vol.57 (2000) 459-464. MAOLlN, Z., YOSHII, F., KUME, T., HASHIM, K., Synthesis of PVA/Starch Grafted Hydrogels by Irradiation, Carbohydrate Polymer, Vol.50 (2002) 295-303. YOSHII, F., ZHUSAN, Y., ISOBE, K., SHINOZAKI, K., MAKUUCHI, K., Electron Beam Crosslinked PEO and PEOIPVA Hydrogels for Wound Dressing, Radiat. Phys.Chem., Vol.55 (1999) '133-137. ANONIM, Hydrogels: Speciality Plastic for Biomedical and Pharmaceutical Applications (1999) MICHAEL, PT, and STEPHEN, E., H., An Introduction to Polysaccharide Biotechnology, Taylor and Francis (1998) 138-139 WADE, A, WELLER, P.J., Handbook of Pharmaceutical Exipient, 2nd Edition, London, The Pharmaceutical Press (1994) 392. SYAMSULHIDAJAT, R., dan WIM, D,J., Buku -Ajar IImu Bedah Penerbit buku kedokteran EGC (1997),72-101 CYNTHIA, AW., So, What I do put on this Wound? Making Sense of the Wound Dressing Puzzle: Part II, DermaI.Nurs., Vol.17 (2005) 204-206 Staff Writer, Techno Japan, Vol. 26 (1993) 8-15. KIM, J., KIM, S., JEONG, Y., PARK, S., KIM, H.C., CHUN, K., KIM, B., Potential of Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogel as a Clamper of the Imcrorobot in Gastrointestinal Tract, Engineering in Medicine and Biology Society, (2005) 4046-4049. JEONG, B., GUTOWSKA, A, A Lesson from Nature Stimuli-Responsive Polymers and their Biomedical Applications, Trends Biotechnol., Vol.20 (2002) 305-311. RUSSELL, T.P., Surface Responsive Materials, Science, Vol.297 (2002) 964-967. ROY,I., GUPTA, M.N., Smart Polymeric Material Emerging Bioche-mical Applications, Chem.Biol., Vol. 10 (2003) 1161-1171. MURAKAMI, Y., MIZUO, M., DNA Responsive Hydrogels that Can Shrink or Swell , Biomacromolecules, Vol.6 (2005) 2927-2929. ALARCON, L.H.C., PENNADAM, S., ALEXANDER, C., Stimuli Res-ponsive Polymers for Biomedical Applications, Chem.Soc.Rev., 34(3)(2005), 276-285. KOST, J., LANGER, R., Responsive Polymeric Delivery Systems, Adv.Drug Deliv.Rev., 46 (1-3) (2001) 125-148. KAETSU, I., UCHIDA, K., MORITA, Y., and OKOBU, M, Synthesis of Electron Responsive Hydrogels by Radiation Polymerization of Sodium Acrylate, Radiat. Phys. Chem., Vol.40 (1992) 157.

136


[47] [48] [49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]

[62]

[63]

[64]

[65]

[66]

ICHIKO, I., HIRASA, 0., KISHI, R, OOWADA, M., SAHARA, K., KOKOFUTA, E., and KOHNO,S., Thermo responsive Gels. Radiat. Phys.Chem., Vol.46 (1995) 185. BAE, Y.H., OKANO, T., HSU, R, and KIM, S.W., T, Thermo Sensitive Polymers as OnOff Switches for Drug Release, MakromoloChem.Rapid Common., Vol.8 (1987) 481. KOTONO, H., SANUI, K., OKANO, T., SAKURAI, Y., Drug release off Beha-viour and Deswelling Kinetics of Thermo-Responsive IPNs Composed of Poly (acrylamide-cobutyl methacrylate) and Poly(acrylate acid). Polymer Journal, Vol.23 (1991) 1179. MUNIZ, E.C., and GEUSKEN, G., Compressive Elastic Modulus of Polyacrylamide Hydrogels and Semi -IPN with Isopropylacrylamide, Macromolecules, Vol.34 (2001) 4480-4484. SELEZNEVA, 1.1., GORELOV, A.V., ROCHEV, YA, Use of Thermo-Sensitive Polymer Material on the Basis of N-isopropylacrylamide and N- Tert-Butyl acrylamide Copolymer in Cell Technologies, Bulletin of Experimental Bio-Iogy and Medicine, Vol.142 (2006) 538-541. LEE, K.K., JUNG, J.C., JHON, M.S., The Synthesis and Thermal Phase Transition Behaviour of Poly (N-isopropylacrylamide) -b-Poly (ethylene oxide), Polymer Bulletin, Vol.40 (1998) 455-460. CHENG, J.C., CHU, L.Y., ZHENG, J., WANG, H.D., WEI, G., Effect of freeze-drying and Rehydrating Treatment on the Thermo Responsive Characteristics of Poly (NIsopropylacrylamide) Microsphere, Colloid & Polymer Science, Vol.286 (2008) 571-577. ZHANG, G.Q., ZHA, L.S., ZHOU, M.H., MA, H., LIANG, B.R, Rapid Deswelling of Sodium Alginate/Poly(N-isopropylacrylamide) Semi-Interpenetrating Polymer Network Hydrogels in Response to Temperature and pH Changes,Colioid & Polymer Science, Vol.283 (2005) 431-438. KUJAWA, P., WATANABE, H., TANAKA, F., WINNICK, W., Amphipilic Tele-chelic Poly (N-Isopropylacrylamide) in Water: From Micelle to Gels, The European Physical Journal. E.: Soft Matter and Biological Physic, Vol.17 (2005) 129-137. TOYOYAMA, H., SUMIDA, H., KANEHARA, A., Nil, S., Effect of Surfactants on the Porous Structure of Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared by an Emulsion Templating Method, Colloid & Polymer Science, Vol.287 (2009) 115-121. EREMEEV, N.L., BEL YAEVA, EA, BOGDANOVSKY, VA, KAZAN S KAYA, N.F., Shortening the Biosensor Assay by Use of Enzyme Containing Temperature Sensitive Hydrogels, Biology Techniques, Vol.13 (1999) 295-298. PAN, C., LONG, Q., YU, D., RAO, Y., WU,N., LI, X., Swelling and Drug Relea-sing Properties of Poly(N-isopropylacrylamide) Thermo Sensitive Copolymers Gels, Frontier of Chemistry in China, Vol.3 (2008) 314-319. YANG, X., WU, Y., WANG, Q., WANG, K.M., WANG, SF, Temperature -Sensitive Gold Nanotube Array Membranes Modified with Poly(N-isopropyl-a crylamide), Chinese Bulletin, Vol.53 (2008) 727-732. PAN, Y., XIONG, D., GAO, F., Viscoelastic Behaviour of Nano-Hydroxyapatite Reinforced Poly(vinyl alcohol) Gel Biocomposite as an Articular Cartilage, J. Matter Sci Mater Med., Vol.19 (2008) 1963-9. PARADOSSI, G., CAVALIERI, F., CHIESI, E., PONASSI, V., MARTORANA, V., Tailoring of Physical and Chemical Properties of Macro and Microhydrogels Based on Telechelic PVA, Biomacromolecules, 3 (6) (2002) 1255-62. NUTTELMAN, C.R., HENRY, S.M., ANSETH, K.S., Attachment of Fibronectin to Poly (vinyl alcohol) Hydrogels Promotes NIH3T3 Cell Adhesion Proli-feration and Migration, Biomaterials, Vol.17 (2002) 3617-26. FENGLAN, X., YUBAO, L., XIAOMING, Y., HONGBING, L., LI, Z., Preparation and in Vivo Investigation of Artificial Cornea Made of Nano-Hydroxyaptite/poly(vinyl alcohol) Hydrogels Composite, J Mater Sci Mater Med., Vol.18 (2007) 635-40. MILLON, L.E., MOHAMMADI, H., WAN, WK, Anisotropic Poly(vinyl alcohol) Hydrogel for Cardiovascular Applications, J. Biomed Mater Res B Appl Biomater, Vol.79 (2006) 305-11. NUGENT, M.J., HIGGINBOTHAM, C.L, Preparation of a Novel Freeze Thawed Poly(vinyl alcohol) Composite Hydrogel for Drug Delivery Applications, Eur J Pharm Biopharm., Vol.67 (2007) 377-86. CHOWDHURY, M.N., ALAM, AK, DAFADER, N.C., HAQUE, M.E., AKHTAR, F., AHMED, M.U., RASHID, H., BEGUM, R, Radiation Processed Hydrogels of Poly( Vinyl alcohol) with Biodegradable Polysaccharides, Biomed Mater Eng., Vol.16 (2006) 223-8.

137


ISSN 2087-8079

FUSSELL, G., THOMAS, J., SCANLON, J., LOWMAN, A., MARCOLONGO, M. J., The Effect of Protein Conataining Medium on the Mecahnical Properties and Uptake of Ions of PVA/PVP Hydrogels, Biomater Sci Polym Ed., Vol. 16 (2005) 489-503. [68] DEGIRMENBASI, N., KAL YON, D..M., BIRINCI, E., Biocomposite of Nanohydroxyapatite with Collagen and Poly(vinyl alcohol), Colloids Surf B Biointerfaces., Vol.48 (2006) 42-9. [69] ERIZAL, DEWI,S.P., SUDRAJAT,A, Sintesis Hidrogel Polietilen Oksida Berikatan Silang dan Imobilisasi Antibiotik dengan Cara Induksi Radiasi Gamma untuk Aplikasi Pembalut Luka, Jurnallsora (2009) akan terbit Desember 2009 [70] ERIZAL, Imobilisasi Eugenol pada Matriks TMPT dengan Induksi Radiasi, Jurnal Sains dan Materi Indonesia (2006) 124-128. [71] SWASONO, RT, ERIZAL, HENDRYANTO, Pengaruh Iradiasi Gamma dan konsentrasi PVP pada Pembuatan Hidrogel Serta Kemampuan Imobilisasi dan Pelepasan Kembali Propanolol HCL, Jurnal Sains dan Teknologi Nuklir Indonesia, Vol.V11i (2007) 1-16. [72] SPERLING, L.H., Interpenetrating Polymer Networks and Related Materials, Plenum Press, 1981, Chpt. 1. [73] CHAPIRO,A, Radiation Chemistry of Polymeric Systems, John Wiley and Sons, New York (1962). [74] DAVIS, L.C., NOVAIS, S.M., MARTIN, N.D., Detoxification of Olive Oil Using Ssuperabsorbent, Environ.Technolo. 2004 (25): 59-100. [75] FLORES,G., HERRAZ, M., RUIZ, D.C., Use of Superabsorbent Polymer for the Preconcentration of VolatileCcompound from Complex Mixtures. J.Sep.Sci. 29 (17) (2006) 267-277. [76] HOSSEINZADEH, H., POURJAVAVDI, A, ZOHURIAAN, M., 2-Hydrolized Crosslinked Kappa Carrageenan-g-PAAM as a Novel Smart Superabsorbent Hydrogel with Low Salt Sensitivity, J.Biomater.Sci., Polym.Ed., Vol.15 (2004) 1499-1511. [77] PAULINO, AT, GUILORME, REIS A, COMPESSE,G.M., MUNIZ E.Z., NOZAKI J., Removal of Methylene Blue from an Aqueous Media Using Superabsorbent Hydrogel Supported on Modified Polysaccharide. J.Colioid interface Sci., Vol.301 (2006) 55-62. [78] LI A, ZHANG, J., WANG, A, Utilization of Starch and Clay for the Preparation of Superabsorbent Composite, Bioresour.Technol., Vol.98 ( 2007) 327-333. [79] SANNINO, A, ESPOSITO, A, DE ROSA, A, COZZOLINO, A, AMBROSIO, L., AND NICOLAS, L., Biomedical Application of a Superabsorbent Hydrogel for Body Water Elimination in the Treatment of Edemas. J.Biomed.Mater.Res. A, Vol.67 (2003) 10161024. [80] CHEN, Y., TAN, H.M., Crosslinked CM-Chitosan-Poly(acrylate acid) as a Novel Superabsorbent Polymer, Vol.344 (2006) 887-896. [81] BRUGGISSER, R, Bacterial and Fungal Absorption Properties of Hydrogel Dressing with a Superabsorbent Polymer Core, J.wound.Core 14 (9) (2005) 436-442. [82] DUTKIEWS, J.K., Superabsorbent Materials from Shelfies Waste, Review. Vol.63 (2002) 373-381. [83] MICHAEL, M.C., ZHANG, F., JHON, J.K., JAMES, W.G., Stability PEO in Matrix Tablets Prepared by Hot -Melt Extrusion, Biomaterials, vol. 23 (21) (2007) 4241-48. [84] TAM AI , T, MATSUKAWA, K., INOU, H., IMURA, T" NISHIKAWA, N., Preparation of Hydrogel by Crosslinking of Poly-ethylene Oxide Derivatives, Science and Industry, Vol.34 (2000) 458-467. [85] LOPINA, ST, WU, G" MERRILE, w., GRIFFITH, C.L., Hepatocyte Cul-ture on Carbohydrate Modified Star Polyethylene Oxide Hydrogels, Biomaterials, 17 (2005) 559-569. [86] BIANCA, C., MAGAZU, S., MAISANO, Synthesis of Polyethylene Oxide Hyd-rogels by Electron Radiation, J. of Applied Polymer Science, vol. 102 (2006)820-824. [87] PATEL, V.R, AMIJI, M.M., Preparation and Characterization of Freeze-Dried Chitosan -Poly (Ethylene Oxide) Hydrogels for Site- Specific Antibotic Delivery in the Stomach. Pharmaceutical Research, Vol.13 (1996) 588-593. [88] JAMES, D.S., MICHAEL, D.C., JOACHIM, H.S., STEVEN, D.A., Biodegradation of Superabsorbent Polymers in Soil, Environmental Science & Pollution Research, Vol.7 (2000) 83-88. [89] JOSEPH, J.C., LYNN, M.F., DAVIS, S.D., An Applied Improving System for Cultivated Potato Using Simple Sequence Repeats, American Journal of Potato Research, Vol.81 (2004) 243-250. [67]

138


[90] [91]

[92]

[93] [94]

[95] [96] [97] [98]

[99] [100]

[101] [102]

[103]

[104] [105] [106] [107] [108]

RICHARD, I.M., Wet Diapers Artifact, Pediatric Radiology, Vol.37 (2007) 1303. EL-SAYED, S.S., Complications from Repeated Injection of Puncture of Old Polyacrylamide Gel Implant Site: Case Reports, Aesthetic Plastic Surgery, Vol.32 (2008) 162-168. AKKAYA,R., and ULUSOY, U, Adsorptive Features of Chitosan Entrapped in Polyacrylamide Hydrogelfor Pb2+, UOr and Th4+. J. Hazard Mater., Vol.15 (2008) 3808. HAM,G.H., Vinyl Polymerization, Part I, New York (1967)401. RAJIV, ST, INDU, G., REENA, S., AND NAGPAL, AX, Synthesis of Poly(acrylamideco-acrylic acid)-Based Superbasorbent Hydrogels by Gamma Radiation: Study of Swelling Behaviour and Network Parameters. Designed Monomers and Polymers, Vol. 10 (2007) 49-66. HAMID, J., NAGASHI and OKAY,O., J.Applied Polymer Science (1996) 971-979. KAETSU, I., Signal Responsive Chemical Delivery Systems by Radiation Techniques and the Use for Brain Research, Radiat. Phys., Vol.46 (1995) 247. MORTON, J.J., P., MALONE, M.H., Evaluation of Vulnerary Activity by an Open Wound Prosedure in Rat, Arch Int Pharm., Vol.196 (1972) 117-126. TARUSARAYA, P., HILMY, N., and BASRIL,A., Clinical Studies on Using Lyophilized Radiation Sterilized Ammion Membranes as Dressing for Leprosys Wound, Proc. 7 th Int.Conf.Tissue Banks, (2004). ZAINUDDIN, JUSTIN, J.C. and DAVID, JTH., Viscoelasticity of Radiation Formed PVA/PVP Hydrogel, J.Biomater.Sci.Polymer, vol. 13 (2002) 1007-1020. FEI,X., FU,Z.C., JIAO,Y.P., MENG, Q.Y., WANG, X.P., CUI, X.Y., Improvement of Cytocompatibility of electrospinning PLLA Microfibers by blending PVP, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, Vol.20 (2009) 1331-1358. NIKITINA, T.S., Effect Ionizing Radiation on High Polymers, Gordon and Breach, New York (1963) 1-11. AAMI. Technical Information Report (T1R-27), Sterilization of Health Care Products Radiation Sterilization substance of 25 kGy as Sterili-zation Dose-V Dmax MC Lean, Virginia, USA (2003) VINCENT FALANGA, M.D., Wound Healing, Diakses tgl. 20 Desember 2007. Diambil dari: http://www.aad.org./professionals/residents/medStud cere Cusr/bc wound healing.hmt. THOMAS,R., Wound Healing, Diakses tgl.20 Desemeber 2007. Diambil dari http://emedicene.com./enUTOPIC13 HTM. KHOYLOU, F., NAIMIAN, F., Radiation Synthesis of Superbabsorbent Poly-ethylene OxidelTragacanth Hydrogels, Radiat. Phys. Chem., Vol. 78 (2009) 195-198. Badan Standarisasi NasionaI.SNI16-6363-2000: Pembalut Wanita. Jakarta. 2000. SOERENS, DAVE, A., MALIK, S., PATENT 6967261 (USA) SANJU, F., MANMOHAN, K., LALIT, V., Radiation Synthesis of Superabsorbent Poly (acrylic acid)-Carrageenan Hydrogels, Radiation Phys. and Chem., Vol.69 (2004) 481486.

139

SINTESIS HIDROGEL DENGAN TEKNIK RADIASI UNTUK APLIKASI DI BIDANG ENERGI, KESEHATAN, FARMASI DAN PERTANIAN

Recommend Documents