PREPARASI DAN KARAKTERISASI KALSIUM FERRITE (CaFe 4 O 7 ) UNTUK IDENTIFIKASI SEL KANKER MELALUI SIMULATED BODY FLUID (SBF) KOKUBO

Transkripsi

1 PREPARASI DAN KARAKTERISASI KALSIUM FERRITE (CaFe 4 O 7 ) UNTUK IDENTIFIKASI SEL KANKER MELALUI SIMULATED BODY FLUID (SBF) KOKUBO Tugas Akhir Sarjana Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menempuh Ujian Strata Satu pada Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Disusun oleh : JOSAFAT SIANTURI PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe 4 O 7 ) untuk Identifikasi Sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo Diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Material Oleh : Josafat Sianturi NIM Mengetahui dan Menyetujui Dr. Ir. Bambang Sunendar NIP

3 PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JL. GANESHA 10 BANDUNG TELP/FAX : TUGAS SARJANA Diberikan kepada : Josafat Sianturi Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Bambang Sunendar Jangka Waktu Penyelesaian : 6 (enam) bulan Judul : Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe 4 O 7 ) untuk Identifikasi Sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo Tujuan Penelitian : 1. Membuat Bio Aktif Gelas (BAG) keramik sebagai pendeteksi sel kanker 2. Pengaruh Heat Treatment pada pembuatan Bio Aktif gelas 3. Menghitung pengurangan berat serbuk bio gelas keramik setelah direndam ke dalam larutan SBF (Simulated Body Fluid) dengan menggunakan standard Kokubo et al [12] 4. Karakterisasi sample BGAK sebelum direndam ke dalam larutan SBF dan setelah direndam ke dalam larutan SBF Bandung, September 2007 Pembimbing Dr. Ir. Bambang Sunendar NIP

4 Lebih baik seorang miskin yang bersih kelakuannya dari pada seorang yang serong bibirnya lagi bebal. (Amsal 19:1) You are at the top when : You know that you must become the servant of the greatest man You have made friends with your past, are focused on the present, and optimistic about your future You know that success doesn't make you and failure doesn't break you You are filled with faith, hope and love; and live without anger, greed, guilt, envy You stand in front of the Creator of the universe and He says to you, "Well done, thou good and faithful servant." By : Zig ziglar

5 ABSTRAK ABSTRAK Biomaterial lahir dari kebutuhan manusia agar terhindar dari ancaman bagi kesehatan dan hidup oleh permasalahan seperti yang ditimbulkan akibat kegagalan fungsi salah satu organ tubuh manusia. Oleh karena itu, maka dibuatlah berbagai inovasi dalam bidang biomaterial untuk membantu dalam penyembuhan maupun terapi berbagai penyakit dalam tubuh manusia. Atas dasar pemikiran seperti di atas maka penulis mencoba untuk membuat suatu biomaterial yang dapat berfungsi sebagai bahan pendeteksi sel kanker yang kemudian disebut sebagai Bio Aktif Gelas Keramik (BGAK). BGAK ini terbuat dari bahan dasar gelas seperti SiO 2, CaO, Na 2 O dan P 2 O 5 ditambah dengan Fe 2 O 3 yang nantinya sebagai bahan pendeteksi sel kanker. Setelah mengalami tahapan tahapan proses, maka senyawa yang terbentuk adalah kalsium ferit (CaFe 4 O 7 ) dan α-fe 2 O 3 sebagai bio aktif gelas keramik.. Bio aktif gelas keramik α-fe 2 O 3 dapat berfungsi sebagai pendeteksi sel kanker dikarenakan α-fe 2 O 3 memiliki sifat paramagnetik. Sifat inilah nantinya akan digunakan oleh MRI untuk mendeteksi keberadaan dan besarnya sel kanker tersebut. i

6 ABSTRAK ABSTRACT Biomaterial is sourced by human needs in avoiding threat of health and life caused by failure of function in human organ. That`s why there are innovations in biomaterial to help healing and disease therapy in human body. Based on that objectives, writer tried to make a biomaterial that can detect cancer cells namely bio glass active ceramic. It can be made of glass such as SiO 2, CaO, Na 2 O dan P 2 O 5 and added by Fe 2 O 3 as cancer detection agent. After through processes, there are compounds exist such as calcium ferrite (CaFe 4 O 7 ) dan α-fe 2 O 3 as bio glass active ceramic. Bio glass active ceramic α-fe 2 O 3 have function as cancer cells detector because of its paramagnetic characteristic. This magnetic characteristic used by MRI technique to detect existence and size of cancer cells. ii

7 KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-nya pada akhirnya tugas akhir yang berjudul Preparasi dan Karakterisasi Kalsium Ferrite (CaFe 4 O 7 ) untuk Identifikasi sel Kanker melalui Simulated Body Fluid (SBF) kokubo et al ini dapat terselesaikan dengan baik dan memuaskan. Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi syarat akademis dalam menyelesaikan tahap S-1 di Program Studi Teknik Material Institut Teknologi Bandung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1. Mama dan Papa serta saudara dan saudari ku yang sangat kukasihi atas dukungannya baik moril maupun materil. 2. Bapak Dr. Ir. Bambang Sunendar sebagai dosen pembimbing. Terima kasih atas bimbingan dan pengarahan serta motivasi yang diberikan kepada penulis sehingga pada akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 3. Bapak Dr. Ir. Husaini Ardy selaku wali akademik, yang telah membimbing penulis selama masa studi di Teknik Material. 4. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Material ITB. 5. Temen-temen angkatan 2003 : Irwan, Tri Handoko, Weko, Tumpal, Ari. 6. Para teknisi : Pak Jai, Pak Maskun, Pak Ahmadi, Pak Tatang. 7. Semua karyawan Prodi Teknik Material ITB, terima kasih atas semua bantuannya. 8. Buat kak Novi yang baik, yang sudah memberi dukungan selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini iii

8 KATA PENGANTAR 9. Buat temanku Christine, yang memberikan dukungan ketika penulis menghadapi hambatan dan kegagalan dalam percobaan. 10. Untuk semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam tulisan ini, namun penulis berharap agar tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Bandung, Februari 2008 Penulis iv

9 DAFTAR ISI DAFTAR ISI ABSTRAK......i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix DARTAR LAMPIRAN...x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Definisi Gelas Ferrimagnetic Bioglas Ceramics (FBC) Hyperthermic treatment (Hiperthermia) Biogelas Radiotherapy glasses Simulated Body Fluid Definisi Simulated Body Fluid Simulated Body Fluid (SBF) kokubo et al Heat treatment X-ray...17 BAB III METODOLOGI dan PROSEDUR PENELITIAN Tahapan Penelitian Alat dan Bahan Bahan Alat...22 v

10 DAFTAR ISI 3.3 Langkah-Langkah Percobaan...23 BAB IV DATA DAN ANALISA Pembuatan biogelas keramik Identifikasi senyawa baru akibat proses heat treatment Data X-ray Data SEM Data SEM sebelum dimasukkan ke dalam SBF Data SEM setelah dimasukkan ke dalam SBF Data pengurangan berat setelah direndam dalam SBF Analisa sampel biogelas keramik Analisa sampel biogelas keramik Analisa sampel biogelas keramik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran...50 DAFTAR PUSTAKA...51 vi

11 DAFTAR GAMBAR DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur amorf gelas silika (SiO 2 )...5 Gambar 2.2 Skema pembuatan bahan radiotherapy glass...9 Gambar 2.3 Sel kanker sebelum dan setelah mengalami treatment...9 Gambar 2.4 Skema cara kerja Radiotherapy glasses...10 Gambar 2.5 Proses pembuatan larutan SBF standard Kokubo et al...12 Gambar 2.6 Ilustrasi hukum bragg...13 Gambar 2.7 Cara kerja XRD...15 Gambar 2.8 Cara kerja SEM...16 Gambar 2.9 Tahap terjadinya sel kanker...18 Gambar 3.1 Skema Metodelogi Penelitian...21 Gambar 3.2 Proses pembuatan gelas (Laboratorium metalurgi - ITB)...23 Gambar 3.3 Proses milling (Laboratorium Teknik Fisika - ITB)...24 Gambar 3.4 Serbuk gelas setelah di milling...24 Gambar 3.5 Proses pengayakan dengan Vibrator Shifter...25 Gambar 3.6 Serbuk Gelas 1 dan Gelas 2 setelah diayak...25 Gambar 3.7 Grafik proses Heat Treatment Gambar 3.8 Sampel dalam larutan SBF...27 Gambar 3.9 Pengeringan sampel gelas Gambar 3.10 Penimbangan sampel setelah dikeringkan...28 Gambar 3.11 Skema percobaan...29 Gambar 4.1 Grafik X-Ray gelas tanpa heat treatment...30 Gambar 4.2 Grafik X-ray tanpa heat treatment dari literatur...31 Gambar 4.3 Gambar SEM gelas tanpa heat treatment...32 Gambar 4.4 Grafik X-ray gelas keramik setelah diheat treatment...33 Gambar 4.5 Grafik X-ray gelas keramik 1-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...34 Gambar 4.6 Grafik X-ray gelas keramik 1-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF...34 vii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 4.7 Grafik X-ray gelas keramik 1-4 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...35 Gambar 4.8 Grafik X-ray gelas keramik 1-4 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF...35 Gambar 4.9 Grafik X-ray gelas keramik 2-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...36 Gambar 4.10 Grafik X-ray gelas keramik 2-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF...36 Gambar 4.11 SEM sampel Kelas keramik 1-2 setelah diheat treatment sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...37 Gambar 4.12 SEM sampel Kelas keramik 1-4 setelah diheat treatment sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...37 Gambar 4.13 SEM sampel Kelas keramik 2-2 sebelum dimasukkan ke dalam larutan SBF...38 Gambar 4.14 SEM sampel Kelas keramik 1-2 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF...38 Gambar 4.15 SEM sampel Kelas keramik 1-4 setelah dimasukkan ke dalam larutan SBF...39 Gambar 4.16 SEM sampel Kelas keramik 2-2 setelah dimasukkan kedalam larutan SBF...39 Gambar 4.17 Cara kerja bio aktif gelas keramik...41 Gambar 4.18 Pertumbuhan butir...43 viii

13 DAFTAR TABEL DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konsentrasi ion pada SBF...11 Tabel 2.2 Komposisi penyusun ion pada SBF...12 Tabel 3.1 Komposisi bahan penyusun gelas keramik...23 Tabel 3.2 Heat treatment gelas pada berbagai temperatur...25 Tabel 4.1 Data pengurangan berat sampel setelah direndam dalam SBF...40 ix

14 DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Gambar SEM (50% dari gambar asli / proporsional)...52 x