SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT APATIT-KITOSAN DENGAN METODE IN-SITU DAN EX-SITU ASTRI LESTARI

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT APATITKITOSAN DENGAN METODE INSITU DAN EXSITU ASTRI LESTARI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 ABSTRAK ASTRI LESTARI. Sintesis dan Karakterisasi Komposit ApatitKitosan dengan Metode Insitu dan Exsitu. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN DAN AKHIRUDDIN MADDU. Sintesis komposit apatitkitosan dilakukan dengan teknik presipitasi secara insitu dan exsitu pada kondisi fisiologis tubuh manusia. Apatitkitosan secara insitu dihasilkan dari presipitasi Na 2 HPO 4.2H 2 O dan kitosan yang diteteskan dengan CaCl 2.2H 2 O. Pada proses exsitu, kitosan diteteskan setelah proses presipitasi Na 2 HPO 4.2H 2 O yang diteteskan dengan CaCl 2.2H 2 O selesai dilakukan. Penambahan kitosan yang dilakukan diharapkan dapat meningkatkan kristanilitas dan kelenturan serta biokompatibilitas dari HAP sehingga dapat diaplikasikan untuk bidang medis terutama dalam implantasi tulang. Untuk mengetahui karakteristik komposit apatitkitosan yang dihasilkan, dilakukan karakterisasi dengan XRD (XRay Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), FTIR (Fourier Transform Infrared), EDXA (Energy Dispersive XRay Analysis) dan uji mekanik. Hasil karakterisasi XRD pada sampel insitu dan exsitu memperlihatkan adanya puncak milik hidroksiapatit (HAp), Apatit Karbonat tipe A (AKA), Apatit Karbonat tipe B (AKB), Okta Kalsium Fosfat (OKF) dan kitosan. Hadirnya puncak milik apatit dan kitosan menandakan bahwa komposit apatitkitosan berhasil terbentuk. Hasil XRD juga menunjukkan adanya penurunan derajat kristanilitas pada sampel komposit apatitkitosan yang disebabkan karena kitosan bersifat lebih amorf dibandingkan apatit. Terbentuknya komposit apatitkitosan juga diperkuat dengan hasil karakterisasi FTIR dan SEM. Pada FTIR, gugus fosfat (PO 4 ), hidroksil (OH) dan karbonat (CO 3 ) yang merupakan milik apatit muncul bersama dengan gugus fungsi milik kitosan yaitu NH 2, CH, dan amida. Pada karakterisasi SEM, terbentuknya komposit apatitkitosan ditandai dengan morfologi sampel insitu dan exsitu yang berbentuk bongkahan yang menunjukkan bahwa kitosan telah berikatan dengan apatit. Kata kunci: apatit, kitosan, insitu, exsitu

3 SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT APATITKITOSAN DENGAN METODE INSITU DAN EXSITU ASTRI LESTARI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

4 Judul : Sintesis dan Karakterisasi Komposit ApatitKitosan dengan Metode Insitu dan Exsitu Nama : Astri Lestari NRP : G Menyetujui: Pembimbing 1 Pembimbing 2 Dr. Kiagus Dahlan NIP Dr. Akhiruddin Maddu NIP Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Dr. Drh. Hasim, DEA NIP Tanggal Lulus:

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunianya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Shalawat serta salam juga tak lupa tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah sintesis dan karakterisasi komposit apatitkitosan dengan metode insitu dan exsitu. Penelitian yang merupakan hibah dari PHK A2 ini dilaksanakan sejak bulan Agustus 2008 sampai dengan Mei Ucapan terimakasih juga penulis haturkan kepada pihakpihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini: 1. Dr. Kiagus Dahlan selaku pembimbing pertama dan Dr. Akhiruddin Maddu selaku pembimbing kedua yang telah memberikan banyak masukan, bimbingan dan motivasi. 2. Drs. M. Nur Indro, M. Sc dan Drs. Sidikrubadi P selaku dosen penguji 3. Bapak dan Ibu serta keluarga besar yang telah memberikan dukungan yang luar biasa selama menempuh studi di IPB 4. Seluruh dosen fisika yang telah memberikan ilmu selama ini serta seluruh staf dan pegawai atas kerjasamanya 5. Pak Sulis, Pak Dadang, Pak Didik, Ibu Titis, dan Pak Wawan atas kerjasamanya selama karakterisasi 6. Seluruh temanteman Fisika 42, 43, dan 44, BEM MIPA 2008, KAMMI, dan kru Puri Salwa atas semua yang telah diberikan 7. Dan semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu. Bogor, September 2009 Astri Lestari

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 17 Agustus 1987 dari ayah Sarto dan ibu Mujirah. Penulis merupakan putri ketiga dari tiga bersaudara. Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 31 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih Mayor Fisika dan Minor Keuangan Aktuaria, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis dua kali mengikuti lomba karya tulis ilmiah dalam ajang PKM (Program Kreativitas Mahasiswa). Selain itu, penulis aktif mengikuti organisasi kemahasiswaan. Pada tahun ajaran 2006/2007 penulis tercatat sebagai staf PSDM di Himpunan Mahasiswa Fisika. Pada tahun 2007/2008 penulis aktif di Badan Eksekutif Mahasiswa FMIPA selaku staf divisi Sosial dan Lingkungan. Selain di organisasi intrakampus, penulis juga mengikuti organisasi kemahasiswaan ekstrakampus yaitu aktif di KAMMI (Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia) pada tahun

7 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i RIWAYAT HIDUP... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vi DAFTAR LAMPIRAN... vii 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian TINJAUAN PUSTAKA Struktur Tulang Mineral Tulang Mineral Apatit Struktur Kristal Apatit Kitosan XRay Diffraction (XRD) Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR) Scanning Electron Microscopy (SEM) BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Metode Penelitian Preparasi Sampel Kontrol Insitu Exsitu Karakterisasi dengan XRD Karakterisasi dengan FTIR Karakterisasi dengan SEM HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa XRD Analisa FTIR Analisa Morfologi SEM dan EDXA Uji Kekerasan Vickers Massa Komposit ApatitKitosan... 11

8 5. KESIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 14

9 DAFTAR GAMBAR 1 Struktur Hidroksiapatit Struktur Kimia Kitosan SinarX Menumbuk Atom Skema FTIR Skema SEM Pola XRD Kitosan Murni, Sampel Kontrol (A1 dan A2), Sampel Insitu (B1 dan B2) dan Sampel Exsitu (C1 dan C2) Pola Spektra FTIR Sampel Struktur Morfologi SEM Sampel (a) Kontrol, (b) Insitu (c) Exsitu dan (d) Kitosan Murni... 10

10 DAFTAR TABEL 1 Kandungan Unsur Mineral dalam Tulang Formula Kimia, Struktur dan Parameter Kisi Kristal Kalsium Fosfat Spesifikasi Kitosan Niaga Kode Sampel Derajat Kristanilitas Sampel Ukuran Kristal Sampel Parameter Kisi Sampel Pita Absorpsi Sampel Rasio Molaritas Ca/P Sampel Rasio Molaritas Ca/P Sampel... 11

11 DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram Alir Penelitian Komposisi Massa untuk Menghasilkan Sampel Proses Preparasi Sampel Metode Presipitasi Sampel Probabilits Fase Sampel Tabel Data JCPDS Perhitungan Parameter Kisi Sampel Perhitungan Ukuran Kristal Sampel Spektra FTIR Sampel Komposisi Unsur Sampel Hasil Karakterisasi EDXA... 35

12 1 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kerusakan pada organ tulang merupakan masalah kesehatan yang serius karena tulang merupakan salah satu organ tubuh yang sangat penting bagi manusia. Betapa pentingnya fungsi tulang sehingga apabila terjadi kerusakan maka fungsi kerja dari tubuh akan terhambat. Untuk menangani kerusakan pada tulang tersebut, maka dibutuhkan suatu material yang tepat untuk implantasi tulang. Material pengganti tulang yang umum digunakan adalah autograf (penggantian satu bagian tubuh dengan bagian tubuh yang lainnya dalam satu individu), allograf (penggantian tulang manusia dengan tulang yang berasal dari manusia lain), xenograf (penggantian tulang manusia dengan tulang yang berasal dari hewan), exogemus (penggantian atau implantasi dengan bahan sintetik atau yang biasa disebut dengan biomaterial) dan berbagai macam material sintetik lainnya seperti polimer, material logam, komposit dan biokeramik. Setiap material tersebut memiliki kekurangan dan kelebihan sebagai material untuk memperbaiki tulang, seperti stabilitas kimia, biokompatibilitas, biodegradasi dengan tubuh dalam waktu yang lama [1]. Adanya keterbatasan dalam setiap material tersebut memicu perkembangan riset di bidang biomaterial. Biomaterial merupakan bahan inert yang diimplantasi ke dalam sistem hidup sebagai pengganti fungsi jaringan hidup atau organ [2]. Pemilihan biomaterial yang tepat sangat diperlukan dalam proses implantasi. Tentunya biomaterial yang dipilih adalah yang mudah diperoleh, biokompatibel atau sesuai dengan jaringan keras dalam komposisi dan morfologi kandungannya, bioaktif dan tidak toksik [3]. Material komposit kalsium fosfat dibutuhkan untuk memperbaiki atau mengganti tulang yang rusak. Senyawa kalsium fosfat yang paling stabil adalah hidroksiapatit (HAP) yang memiliki formula Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 dengan rasio Ca/P sekitar 1,67 [4]. HAp memiliki biokompatibilitas yang baik terhadap kontak langsung dengan tulang. Salah satu sifat biokompatibilitas yang diharapkan adalah tidak mudah getas. Untuk mengoptimalisasikan sifat tersebut maka digunakan kitosan sebagai biopolimer yang diharapkan mampu meminimalisir sifat getas pada HAP. Kitosan merupakan polisakarida dengan struktur yang mirip dengan selulosa. Kitosan (2asetamidadeoksiαDglukosa) memiliki gugus amina bebas yang membuat polimer ini bersifat polikationik, sehingga polimer ini potensial untuk diaplikasikan dalam pengolahan limbah, obatobatan, pengolahan makanan dan bioteknologi. Kitosan merupakan salah satu matriks polimer yang dapat digunakan untuk modifikasi komposit [5]. Matriks polimer dari bahan alami ini diharapkan dapat meningkatkan bioaktivitas, biokompatibel dan sifat mekanik komposit. 1.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan: 1. Membuat senyawa komposit apatitkitosan melalui presipitasi dengan metode insitu dan exsitu. 2. Melakukan karakterisasi dan menganalisis komposit apatitkitosan hasil presipitasi dengan menggunakan XRD (XRay Diffraction), FTIR (Fourier Transform Infra Red) dan SEM (Scanning Electron Microscopy) 1.3. Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus 2008 Mei 2009 di Laboratoium Biofisika Departemen Fisika IPB. Karakterisasi XRD dilakukan di Litbang Kehutanan Bogor dan PTBIN Batan Serpong, SEM dilakukan di PPGL Bandung, dan FTIR dilakukan di Pusat Studi Biofarmaka LPPM IPB. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Struktur Tulang Tulang sebagai bagian dari kerangka manusia memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai tempat melekatnya otot dan menyokong jaringan halus, memberikan perlindungan kepada organorgan internal tubuh sehingga mengurangi resiko organorgan tersebut terluka dan sebagai tempat memproduksi sel darah. Interaksi antar otot pada tulang menyebabkan tulang dapat digerakkan. Selain itu, jaringan tulang menyediakan beberapa mineral antara lain kalsium (Ca) dan fosfor (P). Ketika diperlukan, tulang akan melepaskan mineral ke dalam darah sehingga tercipta keseimbangan mineral di dalam tubuh [6]. Komposisi utama jaringan tulang adalah mineral, air, dan matriks kolagen. Masingmasing komponen jumlahnya bergantung pada spesies, umur, jenis kelamin, jenis tulang

13 2 dan posisi tulang. Tulang terdiri dari dua komponen utama yaitu rangka organik dan garam anorganik. Mineral tulang merupakan komponen anorganik tulang, sedangkan kolagen merupakan komponen organik tulang. Serat kolagen memberikan tulang kemampuan untuk meregang dan memutar. Kombinasi dari serat dan garam menjadikan tulang kuat tanpa menjadi rapuh [7]. Tulang merupakan jaringan hidup dan bersifat dinamis sehingga struktur tulang dapat berubah karena gaya luar yang didapat selama hidup. Tulang juga mengalami rekonstruksi internal atau remodelling. Remodelling adalah proses tulang lama akan dihancurkan dan diganti oleh tulang baru. Proses ini berlangsung selama hidup manusia dan terjadi pada semua tulang. Selain itu tulang juga mengalami perkembangan atau osifikasi. Ada dua tipe osifikasi yaitu osifikasi intramembranus dan osifikasi endokondral [8]. Rangka berkembang dari transformasi jaringan embrionik yang menjadi tulang. Jaringan yang menjadi tulang tersebut berasal dari selsel yang terdapat pada lapisan mesodermal embrio. Jika jaringan embrionik langsung bertransformasi menjadi tulang disebut osifikasi intramembranus. Jika sel mesodermal bertransformasi menjadi kartilago dahulu sebelum menjadi tulang maka prosesnya disebut osifikasi endokondral Mineral Tulang Jaringan keras tulang adalah material komposit alami, yang mengandung 60% mineral, 30% matriks, dan 10% air. Kombinasi yang demikian memberikan fungsi mekanik yang dibutuhkan oleh tulang untuk penyangga tubuh dan pendukung gerakan [9]. Komponen utama material anorganik adalah senyawa kalsium fosfat yang berhubungan erat dengan kristal stabil kalsium fosfat yang biasanya disebut dengan hidroksiapatit (HAP)[10]. Kandungan unsur mineral tulang dapat dilihat pada Tabel 1. Apatit biologi yang hadir dalam tulang mempunyai karakteristik kristanilitas rendah dan nonstokiometri. Hal ini disebabkan oleh kehadiran ion asing selain ion kalsium dan fosfat. Sebagian ion ini masuk ke dalam kisi kristal apatit dan sebagian lain hanya diabsorpsi pada permukaan kristal [11]. Tabel 1. Kandungan unsur mineral dalam tulang Unsur % Berat Ca 34 P 15 Mg 0,5 Na 0,8 K 0,2 C 1,6 Cl 0,2 F 0,08 Zat Sisa 47,62 Total Mineral Apatit Apatit adalah istilah umum untuk kristal mineral dengan komposisi M 10 (ZO 4 ) 6 X 2. Elemenelemen yang menempati M, Z, dan X adalah: M = Ca, Mg, Sr, Ba, Cd, Pb, dst. Z = P<V<As, S, Si, Ge, CO 3, dst. X = F, Cl, OH, O, Br, CO 3, dst. Hidroksiapatit adalah kalsium fosfat yang mengandung hidroksida, anggota dari kelompok mineral dalam tulang yang memiliki rasio Ca/P dicirikan sebesar 1,67. Kalsium fosfat memiliki sifat alami yang komplek, seperti dapat hadir dalam berbagai fase, dapat dalam bentuk nonstoikiometri dengan hadirnya impuritas yang mengganti ion kisi dalam kristal, dan dapat pula dalam bentuk larutan padat [12]. Tabel 2. Formula kimia, struktur dan parameter kisi kristal kalsium fosfat [13]. Nama Ca/P Struktur kristal Parameter kisi HAP 1,67 Heksagonal a = 9,42 Å c = 6,88 Å a = 5,81 Å DKFD 1,00 Monoklinik b = 15,18 Å c = 6,24 Å β = 116,4 o OKF 1,33 Triklinik a = 19,87 Å b = 9,63 Å c = 6,88 Å α = 89,3 o β = 92,2 o γ = 108,9 o TKF 1,50 Rombohedral a = b = 10,3 Å c = 37,0 Å

14 3 Pada umumnya, kalsium fosfat hadir dalam bentuk campuran amorf maupun berbagai kristal (dapat berada dalam berbagai fase). Formula kimia, struktur dan parameter kisi kristal kalsium fosfat dari tiap fase diperlihatkan pada Tabel 2. Fasefase tersebut terdiri dari satu fase amorf dan empat fase kristal, yaitu: 1. Kalsium fosfat amorf (KFA), memiliki rumus kimia yang bervariasi, kaya akan HPO 4 2 dan mempunyai harga rasio molar unsur Ca dan P rendah. Selain ion kalsium dan fosfat, ion lain seperti CO 3 2, HCO 3, Mg 2+ dan sebagainya juga dapat masuk dan mengganggu struktur KFA. 2. Dikalsium fosfat dihidrat (DKFD, Ca 2 HPO 4.2H 2 O), merupakan tahap awal proses pertumbuhan kristal hidroksiapatit. Kristal DKFD ini memiliki ukuran yang kecil sehingga dalam profil XRD masih tampak seperti amorf. DKFD dapat dihasilkan dari medium dengan ph di bawah 6,6 yang kemudian mengalami hidrolisis dan berubah menjadi OKF. 3. Oktakalsium fosfat (OKF, Ca 8 H 2 (PO 4 ) 5 H 2 O), mempunyai struktur yang mirip dengan hidroksiapatit. 4. Trikalsium fosfat (TKF, Ca 3 (PO 4 ) 2 ), kristal TKF mempunyai kemungkinan kecil dalam salah satu komponen mineral jaringan keras. Hidroksiapatit (HAP, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), merupakan fase kristal yang paling stabil. [13] Struktur Kristal Apatit Struktur hidroksiapatit adalah heksagonal dengan a = b = 9,423 Å dan c = 6,881 Å. Struktur ini dapat dipandang sebagai struktur kristal ideal heksagonal (closedpacked) dari 3 ion PO 4 yang mengalami distorsi akibat kehadiran unsur Ca 2+ dan ion OH di celah antara ionion PO 3 4 [14]. Gambar 1. Struktur Hidroksiapatit [15] Gambar 1. menunjukkan unit sel struktur hidroksiapatit. Unit sel terdiri dari 2 subsel prisma segitiga rombik. Atom Ca ditunjukkan oleh lingkaran hijau, atom O oleh lingkaran biru, dan atom P oleh lingkaran merah. Terdapat dua kaca datar horizontal yaitu pada z = ¼ dan z = ¾ dan sebagai tambahan terdapat bidang tengah inversi tepatnya di setiap tengah muka vertikal dari setiap subsel. Unit sel kristal hidroksiapatit memiliki 2 jenis atom Ca yang disebut Ca 1 dan Ca 2. Perbedaannya terletak pada lokasi atom Ca. Setiap subsel memiliki 3 pusat. Atom Ca 1 puncak dan dasar masingmasing dihitung sebagai ½ Ca 1, sementara Ca 1 tengah dihitung sebagai satu Ca 1 sehingga masingmasing subsel tersebut memiliki 2 atom Ca dari Ca 1. Setiap unit sel memiliki 6 atom Ca 2. Total atom Ca setiap unit sel adalah 10 yang terdiri dari 4 atom Ca 1 dan 6 atom Ca 2. Atomatom Ca 2 membentuk 2 segitiga normal hingga sumbu c dan berotasi sebesar 60 o [15] Kitosan Kitosan adalah biopolimer natural, berpotensi dalam teknik jaringan. Kitosan banyak terdapat di alam, salah satunya dari kepiting [16]. Sebagai polimer alam keberadaan kitosan di alam kedua setelah selulosa. Kitosan merupakan polisakarida alam yang terdapat di biota laut, dengan strukturnya menyerupai glycosaminoglycansi [17]. Senyawa ini tidak dapat disintesis secara kimia dan tersusun oleh satuan molekul N asetildglukosamin [18]. Karakteristik fisikokimia kitosan seperti fleksibilitas rantai dalam larutan, sifat reologi, ukuran kristal dan kristalinitas kitosan bergantung pada faktor intrinsik seperti derajat deasetilasi, distribusi grup asetil, bobot molekular, dan distribusinya [19]. Karakteristik fisikokimia kitosan dapat dilihat pada Tabel 3. Derajat deasetilasi merupakan salah satu sifat kimia yang penting, yang dapat mempengaruhi kegunaannya dalam berbagai aplikasi. Derajat deasetilasi menyatakan banyaknya gugus amino bebas dalam polisakarida. Kitosan merupakan kitin dengan derajat deasetilasi lebih dari 70%. Deasetilasi adalah proses pengubahan gugus asetil ( NHCOCH 3 ) dari rantai molekular kitin menjadi gugus amina lengkap (NH 2 ) pada kitosan dengan penambahan NaOH konsentrasi tinggi. Reaksi deasetilasi kitin pada dasarnya adalah suatu reaksi hidrolisis amida dari α(14)2asetamida2deoksidglukosa. Kemampuan kitosan utamanya

15 4 Gambar 2 Struktur kimia kitosan Tabel 3. Spesifikasi kitosan niaga No Parameter Ciri 1 Ukuran partikel Serbuk sampai bubuk 2 Warna Putih kelabu 3 Kelarutan 97% dalam 1% asam asetat 4 Kadar abu (%) 2,0 5 Kadar air (%) 10,0 6 Warna larutan Tak berwarna 7 Ndeasetilasi (%) 70,0 8 Ph 6,5 8,0 9 Viskositas (cps) rendah 200 medium tinggi sangat tinggi 2000 bergantung pada derajat kimia reaktif yang tinggi gugus aminonya [20]. Kitosan memiliki karakter bioresorbabel, biokompatibel, nontoksik, nonantigenik, biofungsional, dan osteokonduktif. Karakter osteokonduktif yang dimiliki kitosan dapat mempercepat pertumbuhan osteoblas sehingga mempercepat pembentukkan selsel tulang [21]. Karakter lain yang dimiliki kitosan adalah tidak larut dalam air, alkali dan pelarut organic tetapi larut dalam larutan asam organikdan dapat terdegradasi oleh enzim dala tubuh. Komposit kitosan apatit dapat meningkatkan bioaktivitas XRay Diffraction (XRD) Adanya struktur kristal dapat dibuktikan dengan percobaan difraksi sinarx. Berkas gelombang elektromagnetik yang mengenai kristal mengalami difraksi sesuai dengan hukum fisika [22]. XRay Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui nilai parameter kisi, struktur kristal dan derajat kekristalan. Derajat kekristalan adalah besaran yang menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu materi dengan membandingkan luasan kurva puncak dengan total luasan amorf dan kristal [23]. Gambar 3. SinarX Menumbuk Atom SinarX berinteraksi dengan elektron di dalam atom. Ketika foton sinarx menumbuk elektron, beberapa foton akan dihamburkan dengan arah yang berbeda dari arah datangnya seperti halnya bola biliar yang saling bertumbukkan. Gelombang difraksi dari atom yang berbedabeda dapat saling berinterferensi maksimal yang tajam (puncakpuncak) dengan kesimetrian sama yang menggambarkan distribusi atomatom. Pengukuran pola difraksi akan menggambarkan distribusi atom di dalam bahan [24]. Puncakpuncak pola difraksi sinarx berhubungan dengan jarak antar bidang. Jika sinarx dilewatkan pada atomatom yang tersusun secara teratur dan periodik seperti diilustrasikan pada gambar secara dua dimensi dimana jarak antar bidang adalah d, maka difraksi dapat dituliskan sebagai 2 d sin θ = n λ (1) Persamaan tersebut dikenal sebagai hukum Bragg. Pada persamaan, λ merupakan panjang gelombang sinarx, θ adalah sudut hamburan dan n adalah orde difraksi. Parameter kisi HAp telah diketahui memiliki sistem heksagonal, yakni dengan menggunakan persamaan [24]: h hk k l (2) d 3 a c Ukuran kristal dihitung dengan menggunakan persamaan Scherrer sebagai berikut: k D (3) Cos dimana β merupakan FWHM (Full width at half maximum) dari garis difraksi skala 2θ, λ merupakan panjang gelombang yang digunakan pada alat XRD yaitu 0,15406 nm dan k adalah konstanta untuk material biologi yang nilainya adalah 0, Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) FTIR merupakan salah satu teknik spektroskopi inframerah yang dapat mengidentifikasi kandungan gugus kompleks

16 5 dalam senyawa kalsium fosfat, tetapi tidak dapat digunakan untuk menentukan unsurunsur penyusunnya. Pada spektroskopi inframerah, spektrum inframerah terletak pada daerah dengan panjang gelombang 0,78 sampai 1000 μm atau bilangan gelombang dari sampai 1 cm 1. FTIR termasuk ke dalam kategori radiasi inframerah pertengahan (bilangan gelombang cm 1 ). Plot antara presentase transmitansi dengan bilangan gelombang akan menghasilkan spektrum inframerah dan setiap tipe ikatan yang berbeda mempunyai frekuensi vibrasi yang sedikit berbeda, maka tidak ada dua molekul yang berbeda strukturnya akan mempunyai bentuk serapan inframerah atau spektrum inframerah yang sama [25]. FTIR memanfaatkan energi vibrasi gugus fungsi penyusun senyawa hidroksiapatit, yaitu gugus PO 3 4, gugus CO 2 3, serta gugus OH. 3 Gugus PO 4 mempunyai empat mode vibrasi yaitu: 1. Vibrasi simetri stretching (υ 1 ) dengan bilangan gelombang sekitar 956 cm 1 2. Vibrasi simetri bending (υ 2 ) dengan bilangan gelombang sekitar cm 1 3. Vibrasi asimetri stretching (υ 3 ) dengan bilangan gelombang sekitar cm 1 4. Vibrasi asimetri bending (υ 4 ) dengan bilangan gelombang sekitar cm 1 Bentuk pita υ 3 dan υ 4 yang tidak simetri merupakan tanda bahwa senyawa hidroksiapatit tidak seluruhnya dalam bentuk amorf. Spektrum hidroksiapatit dapat diteliti yaitu pada υ 4 dalam bentuk belah dengan maksimum 562 cm 1 dan 602 cm 1. Pita absorpsi υ 3 mempunyai dua puncak maksimum yaitu pada bilangan gelombang 1090 cm 1 dan 1030 cm 1. Pita absorpsi υ 1 dapat dilihat pada bilangan gelombang 960 cm 1 [26]. Puncak pada 633 cm 1 dan 3570 cm 1 menunjukkan vibrasi dari OH. Luas puncak pada 3500 cm 1 dan puncak pada 1660 cm 1 menunjukkan penyerapan air [15,17]. Ikatan karbonat teramati pada 870 dan 1430cm 1 [27]. Kitosan murni ditunjukkan pada puncak 1255 cm 1 dan 1040 cm 1 menunjukkan amino primer yang bebas (NH 2 ) pada posisi C 2 dari glucoseamine, kelompok utama pada kitosan. Puncak pada 1380, 1420, 2870 dan 2920 cm _1 berkaitan dengan CH. Ikatan pada 280 dan 2920 cm 1 adalah aliphatic CH stretching. Ada sebuah penyerapan ikatan amida pada 1565 cm 1. Bilangan gelombang 1605cm 1 berkaitan dengan C=O. Gambar 4. Skema FTIR Puncak pada 3420 cm 1 menunjukkan OH stretching. Ada sebuah amino asetil pada puncak 1650 cm 1 yang diindikasikan sebagai kitosan tidak mengalami deacetylated secara penuh.[28]. Spektra inframerah kitosan murni menginformasikan adanya pita serapan gugus fungsi OH pada bilangan gelombang 3433,45 cm 1. Pita serapan yang lebar dan kuat pada daerah cm 1 tersebut tumpang tindih dengan gugus NH amina. Pita serapan utama lainnya antara cm 1 menunjukkan gugus amino bebas primer ( NH 2 ), suatu gugus utama dalam kitosan serta mengindikasikan vibrasi regang CO dari gugus alkohol. Serapan pada bilangan gelombang 2921,18 cm 1 mengindikasikan vibrasi regang CH 2 dari gugus CH. Pita serapan antara cm 1 menunjukkan vibrasi bending NH dari gugus amina yang merupakan serapan karakteristik kitosan. Selain itu, serapan dengan intensitas medium pada bilangan gelombang 1379,61 dan 1454,37cm 1 merupakan vibrasi bending CH 3 dari gugus CH [29] Scanning Electron Microscopy (SEM) Scanning Electron Microscopy (SEM) merupakan alat yang dapat membantu mengatasi permasalahan analisis struktur mikro dan morfologi dalam berbagai bidang. Pemercepat elektron (electron gun) menghasilkan pancaran elektron monokromatis. Lensa pemfokus pertama menghasilkan pancaran dan batas arus, pada celah lensa berfungsi untuk mengurangi pembelokkan sudut. Lensa pemfokus kedua membentuk pelemahan (pancaran sinar koheren), celah lensa dikendalikan untuk mengurangi pembelokkan sudut dari pancaran lensa pertama. Pancaran yang dilewatkan lensa kedua akan mengalami proses scan oleh

17 6 Untuk larutan kitosan, komposisi massa kitosan yang digunakan yaitu menggunakan perbandingan 35:55 (massa kitosan:massa HAP). Massa HAP didapat dari hasil presipitasi sampel kontrol. Kitosan dilarutkan dengan asam asetat 2%. Pada penelitian ini dilakukan dua metode pada sampel yaitu insitu dan exsitu. Perbedaan kedua metode ini terletak pada proses penambahan kitosan saat presipitasi sampel berlangsung. Gambar 5. Skema SEM koil penyearah untuk membentuk gambar dan diteruskan ke lensa akhir untuk difokuskan ke sampel. Interaksi pancaran elektron dengan sampel dan elektron yang dipantulkan diterima oleh detektor. Detektor akan menghitung elektronelektron yang diterima dan menampilkan intensitasnya. Energy Dispersive XRay (EDXA) merupakan satu perangkat dengan dengan SEM. Pengukuran EDXA merupakan perangkat analisa sedara kuantitatif untuk menentukan kadar unsur dalam sampel. 3. BAHAN DAN METODE 3.1. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan yaitu CaCl 2.2H 2 O (s) pro analis, Na 2 HPO 4.2H 2 O (s) pro analis, kitosan, CH 3 COOH 2%, aquades, aquabides, dan gas nitrogen (N 2 ). Alat yang digunakan antara lain buret, beaker glass, statip, gelas ukur, labu takar, corong, kertas saring, furnace, incubator, magnetic stirrer, hot plate, termometer digital, sudip, neraca analitik, dan sentrifuse. Karakterisasi menggunakan XRay Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra Red (FTIR), dan Uji Mekanik Metode Penelitian Preparasi Sampel Senyawa Na 2 HPO 4.2H 2 O dan CaCl 2.2H 2 O masingmasing dilarutkan dengan aquabides sebanyak 50ml. Komposisi massa yang digunakan Na 2 HPO 4.2H 2 O 1,7801g, CaCl 2. 2H 2 O 2,4554g. Komposisi massa ini diperoleh dengan menggunakan perbandingan molaritas Ca/P sebesar 0,334:0, Kontrol Pada kontrol dibuat HAP murni yang dihasilkan dari proses presipitasi tanpa menggunakan tambahan kitosan. Larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml disiapkan dalam beaker glass yang diletakkan di atas hot plate dalam kondisi atmosfir nitrogen. Ketika suhu larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml mencapai 70 o C, larutan CaCl 2.2H 2 O 50ml diteteskan ke dalamnya dengan kecepatan konstan menggunakan buret. Selama proses presipitasi berlangsung, suhu larutan tetap dikontrol pada 70 o C dengan kecepatan stirring sekitar 400 rpm. Setelah proses presipitasi selesai, larutan diagging selama 24 jam kemudian dipanaskan dalam inkubator pada suhu 50 o C selama 48 jam Insitu Pada metode insitu proses pembentukkan mineral apatit dilakukan dalam matrik kitosan. Larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml dalam beaker glass ditambahkan dengan larutan kitosan kemudian diletakkan di atas hot plate dalam kondisi atmosfir nitrogen. Ketika suhu larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml dan kitosan mencapai 70 o C, larutan CaCl 2.2H 2 O 50 ml diteteskan ke dalamnya dengan kecepatan konstan menggunakan buret. Selama proses presipitasi berlangsung, suhu larutan tetap dikontrol pada 70 o C dengan kecepatan stirring sekitar 400 rpm. Setelah proses presipitasi selesai, larutan diagging selama 24 jam kemudian dipanaskan dalam inkubator pada suhu 50 o C selama 48 jam Exsitu Pada metode exsitu, penambahan larutan kitosan dilakukan setelah proses presipitasi selesai dilakukan. Larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml disiapkan dalam beaker glass yang diletakkan di atas hot plate dalam kondisi atmosfir nitrogen. Ketika suhu larutan Na 2 HPO 4.2H 2 O 50 ml mencapai 70 o C, larutan CaCl 2.2H 2 O 50 ml diteteskan ke dalamnya dengan kecepatan

18 Intensitas (arb.unit) Intensitas (arb.unit) Intensitas (arb. unit) Intensitas 7 konstan menggunakan buret. Selama proses presipitasi berlangsung, suhu larutan tetap dikontrol pada 70 o C dengan kecepatan stirring sekitar 400 rpm. Setelah proses presipitasi selesai, larutan kitosan diteteskan dengan menggunakan pipet. Selama penetesan, suhu larutan dan kecepatan stirring tetap dikontrol masingmasing pada 70 o C dan 400 rpm. Larutan kemudian diagging selama 24 jam kemudian dipanaskan dalam inkubator pada suhu 50 o C selama 48 jam Karakterisasi XRD Alat yang digunakan pada karakterisasi XRD ini adalah Shimidzu XRD 7000 dengan sumber target CuK α (λ= Angstrom). Sampel yang akan dikarakterisasi berbentuk serbuk yang diletakkan dalam holder yang berukuran 2x2 cm 2 pada difraktometer Karakterisasi FTIR Sampel yang akan diuji dengan FTIR dibuat dalam bentuk pelet inframerah (IR). Pelet dibuat dengan mencampurkan dua mg sampel dengan 100 mg KBr yang kemudian di IR dengan jangkauan bilangan gelombang cm 1. Pada setiap pengukuran, pelet KBr selalu dijadikan satu agar latar belakang absorpsi dapat dihilangkan Karakterisasi SEM/EDXA Sampel diletakkan pada plat aluminium yang memiliki dua sisi. Sampel tersrbut kemudian dilapisi dengan lapisan emas setebal 48 nm. Sampel yang telah dilapisi tersebut dikarakterisasi SEM dengan tegangan 22 kv dan perbesaran 5000x, x dan x. Tabel 4 Kode Sampel 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisa XRD Karakterisasi XRD dilakukan untuk mengetahui fasa yang terbentuk pada sampel, derajat kristanilitas sampel, parameter kisi kristal dan ukuran kristal sampel. Analisa yang dilakukan dengan mencocokkan data JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards). Berikut ini adalah pola XRD yang didapat dari masingmasing sampel Kitosan Sudut 2 Kontrol Sudut 2 (deg) Hap AKA AKB OKF Kitosan INSITU Hap AKA AKB OKF Kitosan Kode Sampel A (Kontrol) B (Insitu) Komposisi CaCl 2.2H 2 O + Na 2 HPO 4.2H 2 O CaCl 2.2H 2 O + Na 2 HPO 4.2H 2 O Penambahan Kitosan Sebelum presipitasi Sudut 2 (deg) EXSITU Hap AKA AKB OKF Kitosan C (Exsitu) CaCl 2.2H 2 O + Na 2 HPO 4.2H 2 O Setelah presipitasi Sudut 2 (deg) Gambar 6 Pola XRD Kitosan murni, sampel kontrol, Insitu dan Exsitu

19 8 Gambar 6 memperlihatkan pola XRD yang terbentuk pada kitosan murni dan ketiga sampel. Pola XRD kitosan murni memperlihatkan puncakpuncak karakteristik pada 2θ = 9,88 o dan 19,86 o. Dari pola tersebut juga terlihat bahwa kitosan murni memiliki struktur campuran antara kristalin dan amorf. Pola XRD untuk ketiga sampel memperlihatkan bahwa sebagian besar fasa yang terbentuk pada masingmasing sampel adalah HAP. Fasa lainnya yang terbentuk yaitu apatit karbonat tipea (AKA), apatit karbonat tipeb (AKB), dan oktakalsium fosfat (OKF). Pada sampel kontrol, puncakpuncak yang terbentuk tidak semuanya hadir dalam fasa HAP. Puncak tertinggi yang didapat pada sampel kontrol merupakan milik OKF. Puncak tertinggi HAP kontrol yaitu pada sudut 2θ = 31,94 0. Pada sampel insitu, puncak tertinggi yang terbentuk merupakan milik HAP yakni pada sudut 2θ = 31,84 0. Puncak tertinggi pada exsitu, fase yang terbentuk merupakan milik HAP yaitu pada sudut 2θ = 31,74 0. Hadirnya fase karbonat pada sampel dapat terjadi karena pada struktur HAP karbonat dapat menggantikan ion OH dengan membentuk AKA dan menggantikan ion PO 4 dengan membentuk AKB. Pada umumnya presipitasi pada temperatur rendah akan membentuk AKB, sedangkan apatit yang dipresipitasi pada temperatur tinggi akan menghasilkan AKB. Pola XRD sampel komposit apatitkitosan baik pada insitu maupun exsitu, memperlihatkan adanya puncak milik kitosan yang muncul di beberapa titik sudut. Pada sampel insitu, puncak milik kitosan muncul pada sudut 2θ = 10,16 0. Sementara pada sampel exsitu, memiliki puncak bersama yaitu milik kitosan dan HAP yang terletak pada sudut 2θ = 10,82 0. Munculnya puncak milik kitosan pada komposit apatitkitosan ini menandakan bahwa apatit telah mengisi matrik kitosan. Rendahnya intensitas yang dimiliki oleh puncak kitosan terjadi karena kitosan telah menyebar dalam sampel dan struktur dari kitosan yang lebih amorf dibandingkan kristal apatit. Pengukuran derajat kristanilitas diperoleh langsung dari program karakterisasi XRD. Derajat kristanilitas merupakan besaran yang menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu material dengan membandingkan luasan kurva kristal dengan luasan amorf dan kristal. Penambahan kitosan baik pada metode insitu dan exsitu mempengaruhi nilai derajat kristanilitas pada sampel. Pada Tabel 5 terlihat perbedaan derajat kristanilitas yang diperoleh pada sampel kontrol, insitu, dan exsitu. Dari tabel tersebut memperlihatkan bahwa sampel kontrol memiliki derajat kristanilitas paling tinggi yaitu 84,26% dibandingkan dengan sampel insitu (62,59%) dan sampel exsitu (73,89%). Hal ini menunjukkan bahwa penambahan kitosan pada komposit Apatitkitosan mengakibatkan menurunnya nilai derajat kristanilitas dibandingkan sampel kontrol yang tanpa penambahan kitosan. Sampel insitu memiliki derajat kristanilitas lebih rendah dibandingkan sampel exsitu. Hal ini dapat terjadi karena dalam metode insitu proses pembentukkan mineral apatit dilakukan dalam matrik kitosan, sehingga kitosan lebih banyak menyebar dan mengakibatkan sampel bersifat lebih amorf. Penambahan kitosan yang mengakibatkan turunnya nilai kristanilitas ini mengindikasikan bahwa kitosan telah berikatan dengan apatit. Pada Tabel 6 memperlihatkan nilai ukuran kristal sampel yang dihitung menggunakan persamaan Scherrer. Ukuran kristal yang diperoleh pada sampel berkisar antara 2325 nm. Ukuran kristal antara apatit dan komposit apatitkitosan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Ukuran kristal yang diperoleh ini berbanding terbalik dengan nilai FWHM, sampel yang memiliki FWHM yang rendah akan menghasilkan ukuran kristal yang lebih besar. Parameter kisi dapat dihitung dengan menggunakan jarak antar bidang pada geometri kristal heksagonal dengan menggunakan persamaan (1) dan (2). Hasil parameter kisi dapat dilihat pada Tabel 7. Berdasarkan hasil perhitungan, parameter kisi sampel berada pada kisaran HAp dengan nilai akurasi mencapai 9899%, sehingga dapat dikatakan bahwa fase yang terbentuk pada sampel adalah HAP. Tabel 5. Derajat kristanilitas sampel Sampel Kristalinitas (%) Kontrol 84,26 Insitu 62,59 Exsitu 73,89 Tabel 6. Ukuran kristal sampel Kode β (deg) β (rad) D 002 (nm) Sampel A 0,38 0, , B 0,39 0, , C 0,39 0, ,825180

20 9 Tabel 7. Parameter kisi sampel Kode Sampel Parameter Kisi a (Å) Accuracy c (Å) Accuracy A 9,718 96,872 6, B 9,581 98,321 6,908 99,614 C 9,617 97,936 6,954 98, Analisa FTIR Spektroskopi FTIR mengidentifikasi gugus fungsi yang terbentuk pada sampel. Gugus fungsi yang teridentifikasi pada HAP diantaranya adalah gugus fosfat (PO 4 ), gugus karbonat (CO 3 ), dan gugus hidroksil (OH). Pada komposit apatitkitosan muncul gugus NH 2, CH, amida I dan amida II yang merupakan karakteristik dari kitosan. Tabel 8 memperlihatkan peta absorpsi FTIR dari keseluruhan sampel. Spektrum IR pada ketiga sampel tersebut menunjukkan adanya pita absorpsi fosfat υ 1, υ 3, dan υ 4, pita absorpsi karbonat υ 2 dan υ 3, serta pita absorpsi hidroksil. Munculnya ketiga gugus tersebut menandakan bahwa pada sampel kontrol, insitu dan exsitu telah terbentuk HAP. Pada sampel kontrol (A), pita absorpsi fosfat υ 1 muncul pada bilangan gelombang 961 cm 1. Sementara pita absorpsi fosfat υ 3 muncul pada bilangan gelombang 1035 cm 1 dan 1085 cm 1. Gugus fosfat υ 4 pada sampel A muncul pada bilangan gelombang 563 cm 1 dan 607 cm 1. Gugus karbonat pada sampel A hadir pada kisaran bilangan gelombang 893 cm 1 dan 896 cm 1. Gugus hidroksil pada sampel A muncul pada bilangan gelombang 1636 cm 1 dan 3439 cm 1. Pada sampel insitu (B) dan exsitu (C) telah terbentuk gugus NH 2, CH dan amida I yang merupakan karakteristik dari kitosan. Pada sampel B, gugus NH 2 bertumpuk dengan gugus milik OH sehingga pada spektra FTIR terlihat lebih lebar pada daerah bilangan gelombang 3430 cm 1. Gugus CH juga muncul pada sampel insitu. Gugus CH muncul pada bilangan gelombang 2930 cm 1. Gugus amida I pada sampel B muncul pada bilangan gelombang 1634 cm 1. Gugus amida yang hadir ini bertumpukan dengan gugus OH sehingga pita serapan terlihat sedikit lebih lebar. Pada sampel exsitu (C) gugus NH 2 terbentuk pada bilangan gelombang 3152 cm 1 dan 3404 cm 1. Gugus amida muncul pada sampel exsitu (C). Gugus ini terbentuk bertumpukan dengan gugus OH. Hadirnya gugus NH 2, CH, dan amida pada sampel B dan C yang merupakan karakteristik dari kitosan menandakan bahwa kitosan telah berikatan dengan apatit. Kemunculan gugus fungsi HAp dan gugus fungsi NH 2, CH, dan amida yang merupakan milik kitosan menandakan bahwa komposit apatitkitosan pada sampel B dan C telah berhasil terbentuk. Penambahan kitosan dengan metode insitu dan exsitu tidak memperlihatkan hasil yang terlalu signifikan. Gusus fungsi yang hadir pada kedua sampel sama hanya berbeda pada nilai transmisinya saja. Hal ini bisa dilihat dari bentuk spektra pada Gambar 7. Tabel 8. Peta Absorpsi FTIR sampel Kode Sampel A B C PO 4 (υ 1 ) PO 4 (υ 3 ) PO 4 (υ 4 ) CO 3 (υ 2 ) Pita Absorpsi (cm 1 ) CO 3 (υ 3 ) OH NH 2 CH Amida I Amida II

21 Transmitansi 10 Pola FTIR Kontrol Insitu Exsitu Kitosan Bilangan Gelombang (cm1) Gambar 7. Pola Spektra FTIR sampel 4.3. Analisa Morfologi SEM dan EDXA Karakterisasi SEM dilakukan untuk mengetahui morfologi sampel pada skala mikro. Untuk mengetahui kandungan Ca dan P yang dimiliki pada sampel apatit dan komposit apatitkitosan maka dilakukan karakterisasi EDXA. Gambar 8 memperlihatkan hasil analisa SEM pada keenam sampel dan morfologi kitosan murni. c a d b Gambar 8. Struktur morfologi SEM sampel (a) Kontrol, (b) Insitu, (c) Exsitu, dan (d) kitosan murni.

22 11 Tabel 9 Rasio Molaritas Ca/P Sampel Kode Sampel Ca/P A 1,752 B 1,723 C 1,622 Partikel apatit dalam komposit menyebar seragam, dapat terlihat melalui matriks kitosan yang telah saling berhubungan antar sel. Bentuk poripori terlihat berubah dibandingkan sampel HAP sendiri, dalam sampel kitosan murni poripori lebih datar dan ketika HAP bergabung poripori terlihat lebih banyak membulat [30]. Morfologi sampel kitosan murni pada Gambar 8d memperlihatkan struktur kitosan dengan poripori yang tampak kecil dan permukaan yang halus dan datar. Pada sampel kontrol (a) yang merupakan HAP tanpa penambahan kitosan, permukaannya terlihat datar dan butiranbutiran yang terbentuk berukuran relatif kecil dan halus. Sementara pada sampel insitu (b) morfologi permukaannya terlihat lebih kasar dan berbentuk bongkahanbongkahan sehingga poripori yang terbentuk menjadi lebih besar. Pada sampel exsitu (c), morfologi yang terbentuk juga berupa bongkahan dan permukaannya terlihat kasar dibandingkan dengan kontrol. Secara umum morfologi sampel (b) dan (c) tidak terlihat berbeda secara signifikan. Morfologi komposit apatitkitosan yang berupa bongkahan pada sampel (b) dan (c) menunjukkan bahwa telah terbentuk komposit apatitkitosan, dimana kitosan berperan sebagai matrik tempat apatit tumbuh. Rasio molaritas Ca/P diperoleh dengan pengukuran EDXA yang dilakukan bersamaan dengan karakterisasi SEM. Rasio Ca/P pada HAp adalah 1,67 [4]. Rasio Ca/P yang diperoleh relatif lebih besar, kecuali pada sampel exsitu dimana rasio Ca/P sedikit lebih kecil. Nilai rasio Ca/P yang diperoleh dapat dipengaruhi oleh munculnya gugus karbonat seperti yang terlihat dari hasil analisa FTIR dan XRD. Pada FTIR menunjukkan adanya pita absorpsi milik karbonat dan pada analisa XRD menunjukkan bahwa terdapat fasa lain yang terbentuk selain HAP yaitu AKA, AKB dan OKF. Kehadiran karbonat ini akan mempengaruhi jumlah Ca dan P pada sampel, sehingga rasio yang didapatkan tidak tepat 1,67. Rasio Ca/P didapatkan dengan membandingkan persentasi massa dibagi dengan massa relatif Ca dan P, sehingga akan didapatkan perbandingan molaritas antara Ca dan P Uji Kekerasan Vickers Uji kekerasan sampel diukur dengan perangkat uji vickers. Alat yang digunakan adalah shimadzu micro hardness tester tipe M, Shimadzu Corporation KytoJepang. Untuk melakukan uji kekerasan, sampel yang akan diuji permukaannya harus rata. Salah satu cara yang digunakan untuk mendapatkan sampel yang memiliki permukaan rata adalah dengan metode molding. Proses molding dilakukan dengan cara menambahkan epoxy resin dan hardener pada sampel di suatu cetakan. Setelah itu cetakan sampel tersebut dibiarkan sampel mengering. Setelah mengering kemudian dipoles dengan ampelas hingga permukaannya rata dan sampel siap dikarakterisasi. Uji kekerasan sampel dilakukan pada tiga titik yang berbeda posisi. Namun setelah dilakukan pengujian kekerasan ternyata sampel kontrol, insitu dan exsitu tidak dapat terukur. Hal ini dikarenakan struktur sampel yang terlalu lunak Massa Komposit ApatitKitosan Massa komposit merupakan massa yang dihasilkan dari penambahan massa apatit dan massa kitosan. Tabel 10 memperlihatkan massa komposit yang dihasilkan. Massa sampel A (apatit) yang dihasilkan yaitu 1,8784 g. Sementara pada sampel B (insitu) dan C (exsitu) yang merupakan komposit apatitkitosan dihasilkan massa yang lebih banyak. Massa sampel B yang dihasilkan yaitu 2,0257 g dan sampel C sebesar 2,2095 g. Hal ini menunjukkan telah terjadi ikatan antara apatit dan kitosan. Tabel 10. Kitosan Kode Sampel (Na) 2HPO 4 (gram) Massa Komposit Apatit CaCl 2 (gram) Massa Kitosan (gram) Komposit (gram) A 3,5602 4,9108 1,8784 B 3,5599 4,9105 1,1950 2,0257 C 3,5599 4,9103 1,1953 2,2095

23 12 5. SIMPULAN DAN SARAN 5.1. Simpulan Pembuatan komposit apatitkitosan dapat dilakukan dengan metode insitu dan exsitu. Karakterisasi XRD menunjukkan bahwa baik pada sampel insitu maupun exsitu terdapat puncak milik kitosan, selain itu hadirnya kitosan juga ditandai dengan menurunnya derajat kristanilitas dari sampel komposit apatitkitosan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan sampel apatit. Penurunan derajat kristanilitas ini dikarenakan fasa kitosan yang lebih amorf dibandingkan dengan apatit. Derajat kristanilitas yang dimiliki sampel exsitu lebih besar dibandingkan insitu, hal ini dikarenakan proses pembentukan apatit tidak dihalangi oleh kitosan, sehingga lebih kristal dibandingkan insitu. Pada karakterisasi FTIR terlihat adanya pita absorpsi NH 2, CH, dan amida yang merupakan karakteristik pada kitosan yang hadir pada sampel insitu dan exsitu. Baik insitu maupun exsitu tidak terlihat perbedaan morfologi yang signifikan. Gugus fungsi yang hadir pada kedua sampel tersebut sama, hanya berbeda pada nilai transmisinya. Hal ini menunjukkan bahwa apatit telah berikatan dengan kitosan. Karakterisasi SEM juga memperlihatkan telah terbentuknya komposit apatitkitosan yaitu morfologi insitu dan exsitu yang berbentuk bongkahan, yang mengindikasikan bahwa apatit telah tumbuh dalam kitosan yang berperan sebagai matrik Saran Untuk penelitian lebih lanjut dapat divariasikan konsentrasi Ca/P dan suhu presipitasi agar mendapatkan komposit apatitkitosan yang lebih biokompatibel. Selain itu ph sampel saat presipitasi sebaiknya dikontrol tetap 7 agar sifat biokompatibel tercapai. 6. DAFTAR PUSTAKA 1. Tadic, A., Beckmann, F. et all A novel Methode to Produce Hydroxyapatite Object with Interconnecting Porosity that Avoids Sintering Baht, Sujata V Biomaterials. Pangbone England: Alpha Science International Ltd. 3. Riyani, Esti Karakterisasi Senyawa Kalsium Fosfat Karbonat Hasil Presipitasi Menggunakan XRD (XRay Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy) dan EDXA (Energy Dispersive XRay Analysis): Pengaruh Penambahan Ion F dan Mg 2+ [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 4. Aoki, Hideki Science and Medical Application of Hydroxyapatite. JAAS: Tokyo, Japan. 5. Wang YX, JL Robertson, WB Spillman, RO Claus Effects of the Chemical Structure and the Surface Properties of Polymeric Biomaterials on Their Biocompatibility Pharmaceutical Research. 21(8): [Anonim]. The StructureFunction of Bones. [11 Januari 2009] 7. Spence, Alexander P. dan Mason, Elliot B Human Anatomy and Physiology Third Edition. California: The Benjamin/ Cummings Publishing Company, Inc. 8. Swindler, Daris R Introduction to the Primates. USA: University of Washington Press. 9. Betts F., NC. Blumenthal, A.S. Posner Bone Mineralization, J. Cryst. Growth, 53: Mathew Mathai, Shozo Takagi Structure of Biological Minerals in Dental Research. Journal of Research of The National of Standard and Technology. 106: Bigi A, E. Foresti, R. Gregorini, A. Ripamonti, N. Roveri, and J. S. Shah The Role of Magnesium on the Structure of Biological Apatites. Calc. Tiss. Int. 50: Soejoko S. D Kajian Komposisi dan Struktur Senyawa Mineral dalam Kutikula Macrobrachium Rosenbergi dan Paneaus Monodon serta evolusinya selama perioda molting. [Disertasi]. Bandung: Institut Teknologi Bandung. 13. Solechan A Pengukuran Derajat Kekristalan Tulang Tikus pada Berbagai umur dengan XRD. [Skripsi]. Depok. Universitas Indonesia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 14. Calderin L., M. J. Stott, A. Rubio Electronic and Crystallographic Structure of Apatite. Physical Review B 67, Hanson, Bob :1 Model of Hydroxyapatite. [15 Januari 2009]. 16. Chen F, ZC Wang, CJ Lin Preparation and Characterization of

24 13 NanoSized Hydroxyapatite Particles and Hydroxyapatite/Chitosan Nano Composite for Use in Biomedical Materials. Materials Letters: 57: TH Ang, FSA Sultana, DW Hutmacher, YS Wong, JYH Fuh, XM Mo, HT Loh, E Burdet, SH Teoh Fabrication of 3D Chitosan Hydroxyapatite Scaffolds Using a Robotic Dispensing System. Materials Science and Engineering C. 20: Suhartono MT Pemanfaatan Kitin, Kitosan, dan Kitooligosakarida. [21 Januari 2009]. 19. Jin Li, Jun Cai, Lihong Fan Effect of Sonolysis on Kinetics and Physicochemical Properties of Treated Chitosan. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 109, Khan TA, Kok KP, Hung SC Reporting Degree of Deacetilation Values of Chitosan: The Influence of analytical Methods. J Pharm Pharmaceut Sci. 5: Lew H, DH Shin, SY Lee, SJ Kim, JW Jang. Osseous Metaplasia with Functioning Bone Marrow in Hydroxyapatite Orbital Implants. Graefe s Arch Clin Exp Ophthalmol. 2000; 238: Cullity BD., Stock, SR Elements of XRay Diffraction. Prentice Hall:New Jersey. 23. [Anonim] Introduction to Xray Diffraction. Materials Research Laboratory. University of California. [21 Januari 2009]. 24. Vlack, Van Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama. 25. Koutsopoulus S Syntesis and Characterization of Hydroxyapatite Crystals: A review on The Analytical Methode. Departement of Chemistry, University of Patras, Greece. 26. Hidayat Y Pengaruh Ion Karbonat, Magnesium dan Flour dalam Presipitasi Senyawa Kalsium Fosfat : Karakterisasi dengan Menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Spectroscopy UV VIS, dan Fourier Transform Infrared (FTIR) [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. 27. Yamaguchi,I. Tokuchi. K, Fukuzaki, H, Koyama, Y, Takakuda K, Monma J, Tanaka, H Preparation and microstructure analysis of chitosan/ha nanocomposite, pp2027,vol55,journal of BiomedicalMaterial Research. 28. Saraswathy,.G, Pal.S.C, Rose.T.P.A Novel BioInorganic Bone Implant Containing Deglued Bone, Chitosan and Gelatin.pp Vol.24. Buletin of Material Science. 29. Yildirim,Oktay Preparation and Characterization of Chitosan/Calsium Phosphate Based Composite Biomaterials.[disertasi]. Turki: Departement Materials Science and Engineering, Mayor Materials Science and Engineering. Izmir Institute of Technology.

25 LAMPIRAN 14

26 15 Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian Penyediaan alat dan bahan Siap Tidak Ya Sintesis apatit sebagai kontrol Penentuan jumlah kitosan yang akan digunakan dengan perbandingan kitosan dengan apatit kontrol 35:55 Presipitasi komposit apatitkitosan dengan metode insitu dan eksitu Aging selama 24 jam dan dikeringkan pada suhu 50 o C selama 48 jam Karakterisasi XRD, FTIR, SEM, dan Uji Mekanik Analisis Data

27 16 Lampiran 2. Komposisi massa untuk menghasilkan sampel massa (Na) 2 HPO 4 100ml dan massa CaCl 2 100ml yang dibutuhkan untuk membuat senyawa apatit dengan perbandingan molaritas Ca/P (0.334/0.2) : massa (Na) 2 HPO 4 100ml = Mr (Na) 2 HPO 4 x M x V = (177.99) x (0.2) x (100x10 3 ) = gram massa CaCl 2 100ml = Mr CaCl 2 x M x V = (147.02) x (0.334) x (100x10 3 ) = gram massa komposit = massa apatit + massa kitosan massa kitosan yang digunakan: perbandingan massa apatit : kitosan = 55 : 35 (55:35) = (1.8784:x) x = gram Kode Sampel Massa (Na) 2 HPO 4 (gram) Massa CaCl 2 (gram) Massa Kitosan (gram) Massa Hasil (gram) A A B B C C

28 17 Lampiran 3 Proses Preparasi Sampel Na 2 HPO 4. 2H 2 O CaCl 2. 2H 2 O

29 18 Lampiran 4. Metode Presipitasi Sampel Presipitasi kontrol: Presipitasi Insitu: CaCl 2 CaCl 2 Na 2HPO 4 Na 2HPO 4 + kitosan HOT PLATE SUHU 70 0 C HOT PLATE SUHU 37 0 C Presipitasi Exsitu: CaCl 2 KITOSAN Na 2HPO 4 HOT PLATE HOT PLATE SUHU 70 0 C

30 19 Lampiran 5 Probabilitas Fase Sampel Kontrol 1 (A1) 2 int intf HAP AKA AKB OKF % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int AKA OKF < HAP AKA HAP OKF AKB b AKB b HAP b HAP HAP HAP AKB b HAP HAP HAP HAP Fase Insitu 1 (B1) 2 int intf HAP AKA AKB OKF Kitosan % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int KITOSAN AKA < OKF < AKB < AKA OKF HAP AKA AKB b HAP AKB b HAP b HAP AKB HAP b HAP HAP HAP HAP HAP HAP Fase

31 20 Exsitu 1 (C1) 2 int intf HAP AKA AKB OKF Kitosan % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int HAP HAP < OKF < AKA OKF HAP AKB HAP AKB b HAP b HAP HAP HAP HAP b HAP HAP HAP HAP Fase Kontrol 2 (A2) 2 int intf HAP AKA AKB OKF % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int Fase AKA < OKF < AKA OKF HAP OKF HAP AKB b HAP HAP b HAP HAP AKB b HAP HAP HAP

32 21 Insitu 2 (B2) 2 int intf HAP AKA AKB OKF Kitosan % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int KITOSAN < AKA HAP OKF HAP OKF AKB AKA b HAP HAP b HAP b HAP HAP HAP AKB b HAP HAP HAP HAP HAP Fase Exsitu 2 (C2) 2 int intf HAP AKA AKB OKF Kitosan % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int % 2 int KITOSAN AKA HAP HAP HAP AKA AKB b AKA b HAP b HAP HAP HAP HAP b HAP HAP HAP HAP HAP Fase

33 22 Lampiran 6 Tabel Data JCPDS Hidroksiapatit Apatit Karbonat Tipe A

34 23 Apatit Karbonat Tipe B Okta Kalsium Fosfat