SINTESIS HIDROKSIAPATIT BERBAHAN DASAR PRECIPITATED CALCIUM CARBONATE (PCC) DENGAN METODE BASAH-PENGENDAPAN

Transkripsi

1 SINTESIS HIDROKSIAPATIT BERBAHAN DASAR PRECIPITATED CALCIUM CARBONATE (PCC) DENGAN METODE BASAH-PENGENDAPAN SYNTHESIS HYDROXYAPATITE MADE FROM PRECIPITATED CALCIUM CARBONATE (PCC) WITH WET PRECIPITATION METHOD Elsa Desyta Putri* ), Fanny Prasetia, Noor Isnaini Azkiya, Anggita Rosiana dan Sri Wardhani Jurusan Kimia FMIPA Universitas Brawijaya Jl. Veteran Malang (65145), Telp * ) elsadesyta@yahoo.com Abstrak. Precipitated Calcium Carbonate (PCC) memiliki kandungan kalsium tinggi yang berpotensi untuk dapat diaplikasikan dalam sintesis hidroksiapatit (HAp). Hidroksiapatit adalah senyawa anorganik penyusun tulang dan gigi yang memiliki rumus molekul Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2. Sintesis HAp dapat dilakukan dengan metode basah-pengendapan melalui proses kalsinasi PCC karbonasi pada temperatur 900 o C selama 20 menit dilanjutkan dengan penambahan etanol dan asam fosfat dengan waktu aging 24 jam. Selanjutnya hasil disaring, dikeringkan dan dikalsinasi kembali pada temperatur 800 o C selama 5 jam. Dari hasil penelitian diperoleh HAp berwarna putih dengan rendemen sebesar 81,86%. Karakterisasi hasil HAp menggunakan spektrofotometer FT-IR diperoleh serapan dengan puncak kuat pada bilangan gelombang 3618,21; 1460,01; 603,68 cm -1 yang menunjukkan adanya spesi OH, Ca-O dan PO Kristanilitas hasil HAp yang ditentukan melalui pengujian dengan XRD diperoleh struktur kristalin yang memiliki karakteristik puncak dengan 2θ pada 31,163 o ; dan diperkuat dengan adanya puncak 2θ pada 25,918 ; 32,036 ; dan 34,492 sesuai dengan JCPDS Hasil SEM-EDX HAp menunjukkan morfologi kristal yang seragam dengan aglomerasi sebesar 10 µm. Kata kunci: PCC, karbonasi, hidroksiapatit Abstract. Precipitated Calcium Carbonate (PCC) has a high calcium content that has the potential to be applied in the synthesis of hydroxyapatite (HAp). Hydroxyapatite are inorganic compounds constituent of bones and teeth has the molecular formula Ca 10 (PO 4 ) 6(OH) 2. Synthesis of HAp can be done with wet-precipitation method through PCC carbonation calcination process at a temperature of 900 o C for 20 minutes followed by the addition of ethanol and phosphoric acid with aging time of 24 hours. Furthermore, the results filtered, dried and calcined at 800 o C temperature for 5 hours. The results were obtained HAp white with a yield of 81.86%.Characterization of HAp results using a spectrophotometer FT-IR absorption obtained with a strong peak at wave number 3618,21; 1460,01; cm -1 indicating spesi OH, Ca-O and PO Kristanilitas HAp results were determined through testing by XRD obtained crystalline structure that has the characteristic peaks at 2θ in 31,163 o ; and strengthened by the peak 2θ at 25,918 o ; 32,036 o ; and 34,492 o according to JCPDS Results of SEM-EDX HAp showed uniform crystal morphology with agglomeration of 10 µm. Keywords: PCC, carbonation, hydroxyapatite C - 108

2 PENDAHULUAN Tulang dan gigi merupakan bagian penting dalam tubuh manusia. Kerusakan jaringan tulang dan gigi dapat menyebabkan kecacatan struktur dan menimbulkan gangguan fungsi tubuh. Upaya yang dapat dilakukan untuk memperbaiki struktur jaringan tulang dan gigi dapat dilakukan dengan penambahan dan penggantian jaringan [1]. Penambahan dan penggantian jaringan atau yang biasa disebut implan tulang dan gigi berfungsi untuk memperbaiki keadaan bentuk dan fungsi yang normal, kenyamanan, serta keadaan sehat secara menyeluruh [1,2]. Prinsipnya untuk implan tulang dan gigi diperlukan bahan yang dapat diterima oleh jaringan tubuh, cukup kuat dan dapat berfungsi bersama-sama dengan jaringan tubuh diatasnya [2]. Keramik adalah salah satu bahan yang dapat digunakan untuk bahan implan karena biokompatibilitasnya yang baik dan sifatnya yang inert. Terdapat dua tipe keramik yaitu keramik bioaktif dan non reaktif keramik. Tipe keramik bioaktif yang sering digunakan sebagai bahan implan adalah hidroksiapatit karena mempunyai biokompatibilitas yang tinggi dan mempunyai sifat bioaktif [2]. Hidroksiapatit (HAp) merupakan senyawa mineral apatit dengan rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 yang dibuat dengan rasio konsentrasi Ca/P 1,67 [3]. Sekitar 65% fraksi mineral di dalam tulang manusia tersusun atas hidroksiapatit. Hidroksiapatit telah secara luas dipergunakan untuk memperbaiki, mengisi, menambahkan dan merekonstruksi ulang jaringan tulang dan gigi yang telah rusak dan juga di dalam jaringan lunak [4]. Sintesis hidroksiapatit dibutuhkan sumber kalsium yang cukup tinggi. Sumber kalsium dalam jumlah besar juga dapat diperoleh dari batu kapur. Untuk bahan dasar sintesis HAp, batu kapur dimurnikan terlebih dahulu menjadi Precipitated Calcium Carbonate (PCC) dengan metode karbonasi. PCC merupakan produk turunan dari kapur yang berasal dari batu gamping dan telah mengalami proses rekarbonasi dengan rumus kimia CaCO 3 [5]. Pada penelitian ini digunakan PCC dari batu kapur alam sebagai sumber dalam pembuatan hidroksiapatit. Proses sintesis hidroksiapatit dilakukan dengan metode basah-pengendapan melalui proses kalsinasi PCC karbonasi pada temperatur 900 o C selama 20 menit dilanjutkan dengan penambahan etanol dan asam fosfat pada suhu 60 o C dengan waktu aging 24 jam. BAHAN DAN METODE Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain peralatan gelas, cawan porselen, spatula, hot plate stirer, pengaduk magnetik, neraca analitis, kertas saring, pipet tetes, pipet volume 25 ml, selang infus, corong, furnace, oven, FT- IR, SEM-EDX dan XRD. Bahan Bahan yang digunakan antara lain PCC karbonasi, akuadest, etanol 96% dan H 3 PO 4. Prosedur Penelitian PCC hasil sintesis, dikalsinasi pada suhu C selama 20 menit. CaO dan H 3 PO 4 ditimbang dan masing-masing dimasukkan dalam gelas kimia 250 ml kemudian ditambahkan etanol 96% sebanyak 50 ml, diaduk dan dipanaskan. Larutan H 3 PO 4 + etanol dialirkan pada CaO + etanol dengan laju alir 1 ml/menit disertai pengadukan dan pemanasan pada 60 o C. Setelah dilakukan pemanasan pada 60 o C selama 1 jam, campuran kemudian didiamkan pada C - 109

3 temperatur kamar selama 24 jam kemudian diaduk dan dipanaskan pada 60 o C selama 30 menit. Selanjutnya hasil disaring dan endapan yang diperoleh dikeringkan dalam oven pada temperatur 100 o C, kemudian dipanaskan dengan furnace pada temperatur 800 o C selama 5 jam. Produk hidroksiapatit yang diperoleh kemudian ditimbang dan dikarakterisasi dengan XRD, SEM-EDX dan FT-IR. HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesis hidroksiapatit dari PCC karbonasi menghasilkan rendemen sebesar 81,86%. Reaksi pembentukan hidroksiapatit terdapat pada persamaan (1). 10CaO + 6H 3 PO 4 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 8H 2 O (1) Karakterisasi FT-IR digunakan untuk menganalisis gugus fungsi yang terkandung dalam sampel PCC karbonasi dan hidroksiapatit. Spektra FT-IR sampel PCC karbonasi dan hidroksiapatit tersaji pada Gambar 1 dan 2. gelombang 844,76; 713,61; 1423,37 dan 1797,53 cm -1 yang menunjukkan adanya gugus karbonat. Hasil yang diperoleh telah merepresentasikan gugus pada CaCO 3 sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan Chen dan Xiang [6] Nyquist dan Kagel [7]. Sedangkan pada spektra IR HAp karbonasi yang tersaji pada Gambar 2 menunjukkan perbedaan dengan adanya gugus OH pada bilangan gelombang 3618, ,20 cm -1, gugus Ca-O pada bilangan gelombang 1460,01 cm -1 dan 3- gugus PO 4 pada bilangan gelombang 1060,78; 603,68 dan 551,60 cm -1. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Wahdah [8]. Selanjutnya, dilakukan karakterisasi XRD yang bertujuan untuk mengetahui kristanilitas sampel berdasarkan nilai 2θ dan berdasarkan perbandingan dengan data JCPDS untuk mengetahui tingkat kemiripan dengan senyawa standar. Difraktogram sampel hidroksiapatit tersaji dalam Gambar 3. Gambar 1. Spektra FT-IR PCC Karbonasi Gambar 2. Spektra FT-IR HAp Karbonasi Berdasarkan spektra IR PCC karbonasi pada Gambar 1 menunjukkan adanya serapan dengan puncak kuat pada bilangan Gambar 3. Difraktogram HAp Metode Karbonasi Dari difraktogram hidroksiapatit metode karbonasi pada Gambar 3 diketahui fasa kristalin yang memiliki karakteristik puncak dengan 2θ pada 31,163 ; dan diperkuat dengan adanya puncak 2θ pada 25,918 ; 32,036 ; dan 34,492. Hasil ini sesuai dengan JCPDS Karakterisasi SEM-EDX bertujuan untuk mengetahui bentuk senyawa dan komposisi yang terkandung didalamnya. C - 110

4 Hasil analisis SEM-EDX tersaji pada Gambar 4. Gambar 4. SEM-EDX Hidroksiapatit Karbonasi Berdasarkan hasil SEM-EDX hidroksiapatit pada Gambar 4, menunjukkan kristal seragam dengan aglomerasi sebesar 10 µm dan rasio perbandingan Ca/P sebesar 1,3. Berdasarkan teori yang ada, rasio perbandingan Ca/P dari hidroksiapatit adalah 1,67 [9]. KESIMPULAN 1. PCC dengan kandungan kalsium tinggi, dapat digunakan sebagai bahan baku sintesis HAp dan rendemen yang dihasilkan sebesar 81,86%. 2. Karakt erisasi hasil HAp menggunakan spektrofotometer FT-IR diperoleh serapan dengan puncak kuat pada bilangan gelombang 3618,21; 1460,01; 603,68 cm -1 yang menunjukkan adanya spesi OH, Ca-O dan PO Kristan ilitas hasil HAp yang ditentukan melalui pengujian dengan XRD diperoleh struktur kristalin yang memiliki karakteristik puncak dengan 2θ pada 31,163 o ; dan diperkuat dengan adanya puncak 2θ pada 25,918 ; 32,036 ; dan 34,492 sesuai dengan JCPDS Hasil SEM-EDX HAp menunjukkan morfologi kristal yang seragam dengan aglomerasi sebesar 10 µm dan rasio perbandingan Ca/P sebesar 1,3. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih atas segala bantuan, dorongan, bimbingan serta arahan yang telah diberikan secara langsung maupun tidak langsung, khususnya kepada : 1. Dra. Sri Wardhani, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Brawijaya. 2. Prof. Dr. Ir. Arief Prajitno, MS., selaku Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan Universitas Brawijaya. 3. Bapak Darjito, S.Si, M.Si., selaku Wakil Dekan III Fakultas MIPA Universitas Brawijaya. 4. Dr. Edi Priyo Utomo, M.Si., selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Brawijaya. 5. Orang tua kami serta rekan-rekan kami yang telah memberikan dukungan moril. DAFTAR PUSTAKA [1] Dahlan K., Sari Y.W., Soejoko DS., 2006, Karakterisasi Gugus Fosfat dan Karbonat dalam Tulang Tikus dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy, J. Sains. Material Indonesia : C - 111

5 [2] Pane, M.S., 2004, Penggunaan Hidroksiapatit Sebagai Bahan Dental Implan, Universitas Sumatera Utara, Fakultas Kedokteran Gigi, Medan, (Skripsi). [3] Petit, R., 1999, The Use of Hydroxyapatite in Orthopaedic Surgery: A ten-year Review, Europen Journal of Orthopaedic Surgery &amp, Traumatology, 9 (2): [4] Vazquez, C.G., N. Munguia, 2005, Stochiometric Hydroxyapatite Obtained by Precipitation and Sol-gel Processes, Revista Mexicana de Fisica, 51 (3): [5] Sri, D.W., Nurhajati, Brotoningsih, 2012, Pengaruh Nano-Precipitated Calcium Carbonate Terhadap Kualitas Komposit Polivinil Klorida (Effect of Nano-Precipitated Calcium Carbonate on Quality ofpolyvinyl Chloride Composites, Jurnal Riset Industri, VI (2): [6] Chen J., Xiang L., 2009, Controllable Synthesis of Calcium Carbonate Polymorphs at Different Temperatures, Powder Technology, 189: [7] Nyquist, R.A. and Ronald O. Kagel, 1971, Infrared Spectra of Inorganic Compound, Acadenic Press, Inc., London [8] Wahdah, I., Sri Wardhani, Darjito, 2014, Sintesis Hidroksiapatit dari Tulang Sapi dengan Metode Basah- Pengendapan, Kimia Student Journal 1 (1): [9] Suryadi, 2011, Sintesis dan Karakterisasi Biomaterial Hidroksiapatit dengan Proses Pengendapan Basah, Universitas Indonesia, Fakultas Teknik, Depok. C - 112