BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Membran adalah sebuah penghalang selektif antara dua fase. Membran memiliki ketebalan yang berbeda- beda, ada yang tebal dan ada juga yang tipis. Ditinjau dari bahannya, membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintesis. Membran berfungsi sebagai filtrasi untuk memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk molekul. Salah satu teknologi filtrasi yang sangat potensial untuk dikembangkan yaitu membran Poly(vinyl acohol) (PVA) berbasis Kitosan sebagai antibakteri. Kitosan merupakan salah satu senyawa yang dapat dimanfaatkan dalam bidang farmasi sebagai antibakteri. Kitosan merupakan senyawa turunan dari kitin yang dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis kitin menggunakan basa kuat yang disebut deasetilasi. Kitin sendiri merupakan polisakarida terbesar kedua setelah selulosa. Kitin tidak mudah larut dalam air sehingga penggunaannya terbatas. Pemanfaatan kitosan sebagai antibakteri mengingat kemampuan muatan positifnya yang dapat berinteraksi dengan permukaan sel bakteri yang bermuatan negatif, sehingga dapat mengganggu pertumbuhan koloni bakteri. Kitosan sangat potensial diterapkan sebagai antibakteri, karena senyawa ini merupakan polimer alami hasil senyawa turunan kitin sehingga diharapkan aman bagi manusia. Membran dengan berbahan dasar kitosan saja tidak dapat langsung digunakan karena strukturnya yang sangat rapuh. Oleh karena itu, perlu adanya modifikasi membran dengan penambahan pembentuk struktur semiinterpenetrating network yaitu Poly(vinyl acohol) (PVA) karena sifat mekanisnya yang baik, sehingga dapat meningkatkan kestabilan membran (Jin, et al., 2004), dan juga memperkecil ukuran pori- pori membran sehingga pemisahan molekul atau rejeksi makromolekul dari suatu larutan oleh membran lebih efektif. Pengembangan membran nanofiber berbasis kitosan dengan sifat antibakteri dapat meningkatkan kemajuan teknologi filtrasi dan meningkatkan keamanan serta kesehatan manusia (Cooper, et al., 2013). 1

2 2 Pembuatan membran PVA/Kitosan sebagai bahan antibakteri dilakukan dengan teknik elektrospining. Elektrospinning adalah teknik fabrikasi fiber yang dapat menghasilkan fiber berskala mikro hingga nano dari cairan polimer. Teknik electrospinning merupakan teknik yang paling mudah dan sangat efisien untuk menghasilkan fiber yang kontinu dengan ukuran tertentu. Parameter penting pada elektrospining tidak hanya bergantung pada polimer dan sifat larutan seperti berat molekul, viskositas, konduktivitas dan tegangan permukaan, tetapi juga tergantung pada penerapan tegangan listrik, jarak ujung jarum ke kolektor, laju aliran dan lainlain (Geng, et al., 2005). Variasi yang tepat pada parameter-parameter tersebut akan mampu menghasilkan nanofiber yang tipis dan halus dengan permukaan bergelombang. Nanofiber memiliki karakteristik yang sangat baik, seperti area permukaan yang sangat besar, rasio volume, dan porositas tinggi dengan ukuran pori yang sangat kecil. Tegangan tinggi digunakan untuk membuat jet bermuatan listrik dari larutan polimer pada jarum suntik. Tegangan diterapkan secara bertahap dan ketika tegangan yang diberikan mengatasi tegangan permukaan larutan polimer, kerucut Taylor muncul dan berputar ke bawah sebagai serat untuk mencapai plat kolektor. Sebelum mencapai kolektor, pelarut menguap dan polimer mengeras dan akan dikumpulkan sebagai serat. Kerucut Taylor yang terbentuk dari ujung jarum merupakan cairan yang memanjang untuk mencapai nilai kritis di mana gaya tolak mengatasi tegangan permukaan dan debit. Larutan jet polimer mengalami ketidakstabilan dan proses pemanjangan yang memungkinkan jet menjadi sangat panjang, seragam dan serat tipis. Fabrikasi fiber dengan metode elektrospining dalam beberapa tahun ini lebih memfokuskan pada produksi fiber dengan kualias yang sangat baik, dimana diameternya menurun dari orde submikron menuju nanometer. Perubahan parameter elektrospining, antara lain: tegangan listrik yang digunakan, jarak antar jarum dengan kolektor, diameter jarum, dan laju aliran, adalah cara yang efektif untuk mengontrol ukuran diameter fiber, namun parameter-parameter elektrospining tersebut bergantung pada sifat dari polimer yang digunakan. Karakteristik penting dari fiber yang dihasilkan dari suatu material polimer yaitu

3 3 ukuran diameter fiber dan kekuatan mekanik (Ohkawa, et al., 2006). Tidak semua polimer dapat diproses menjadi fiber dengan metode elektrospining, dan hanya beberapa fiber yang dapat diaplikasikan pada kondisi tertentu yang sesuai dengan parameter yang dibutuhkan (Homayoni, et al., 2009). Poly(vinyl acohol) (PVA) merupakan salah satu bahan polimer yang telah sukses dan banyak difabrikasi menjadi nanofiber melalui teknik elektrospining, dan merupakan polimer sintetik yang bersifat isolator, nontoksik, dan larut dalam air. Beberapa penelitian tentang nanofiber campuran PVA/Kitosan juga telah dilakukan dengan menggunakan teknik elektrospining (Li & Hsieh, 2006). Kitosan terbukti sangat menantang untuk dielektrospining karena sifat molekulnya yang tidak larut dalam air, namun larut dalam pelarut asam karena adanya grup amino yang terprotenasi pada ph dibawah 6 (Jin, et al., 2004). Kenaikan konsentrasi asam asetat dapat menurunkan tegangan permukaan, menaikan densitas total muatan, serta terjadi kenaikan viskositas walaupun tidak begitu signifikan. Kenaikan densitas total muatan pada larutan kitosan menghasilkan ion-ion yang lebih banyak untuk terjadi tolakan antar ion, yang memungkinkan terbentuknya fiber saat proses elektrospining (Geng, et al., 2005). Larutan kitosan memiliki viskositas yang tinggi walaupun untuk konsentrasi yang rendah, sehingga menyebabkan polimer ini sangat sulit dielektrospining. Suatu penelitian melaporkan sulitnya membuat nanofiber yang berasal dari kitosan murni tanpa ada tambahan polimer lain (Li & Hsieh, 2006). Oleh karena itu, diperlukan proses pencampuran polimer kitosan dengan polimer lain yaitu PVA untuk menghasilkan larutan dengan kemampuan proses elektrospining yang baik. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh konsentrasi kitosan pada morfologi nanofiber PVA/kitosan? 2. Bagaimana pengaruh pemanasan terhadap morfologi nanofiber PVA/kitosan? 3. Bagaimana potensi membran nanofiber PVA/kitosan sebagai antibakteri?

4 4 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Proses pemanasan membran PVA/kitosan dilakukan pada suhu 135 ºC selama 2 jam. 2. Konsetrasi asam asetat yang digunakan untuk pembuatan larutan PVA/kitosan adalah 2 %. 3. Proses elektrospining dilakukan selama 1 jam pada tegangan 15 kv, jarak tip ke kolektor 12 cm, dan diameter jarum 0,6 mm. 4. Uji bakteri membran PVA/kitosan terhadap bakteri E. coli dilakukan selama 2 x 24 jam. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui pengaruh konsentrasi kitosan pada morfologi nanofiber PVA/kitosan. 2. Mengetahui pengaruh pemanasan terhadap morfologi nanofiber PVA/kitosan. 3. Mengetahui potensi membran nanofiber PVA/kitosan sebagai antibakteri. 1.5 Manfaat Penelitian Dapat memberikan informasi mengenai pengaruh konsentrasi kitosan pada morfologi membran nanofiber PVA/kitosan dan pengaruh pemanasan terhadap morfologi membran PVA/kitosan. Selain itu, penelitian ini diharapkan mampu meberikan informasi ketahanan membran PVA/kitosan saat direndam dalam air baik sebelum maupun setelah dipanaskan dan potensi membran nanofiber PVA/kitosan sebagai membran antibakteri. 1.6 Sistematika penulisan Penulisan skripsi ini dibagi menjadi 6 bab yaitu: pendahuluan, tinjauan pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan saran, serta dilengkapi daftar pustaka dan lampiran

5 5 Bab I merupakan pendahuluan yang menjelaskan tentang latar belakang dilakukannya penelitian mengenai nanofiber PVA/kitosan menggunakan metode elektrospining, serta rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika dalam penulisan skripsi. Bab II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang polimer kitosan sebagai membran antibakteri, membran nanofiber PVA/kitosan dan penelitianpenelitian terkait dengan nanofiber PVA/kitosan menggunakan metode elektrospining. Bab III berisi dasar teori yang berkaitan dengan polimer, Poly(vinyl acohol) PVA, kitosan, elektrospining, dan karakterisasi nanofiber PVA/kitosan. Bab IV menjelaskan metode penelitian yang mencakup alat dan bahan, langkah kerja, pengujian sampel, pengolahan data, dan analisis hasil. Bab V menjelaskan data penelitian dan pembahasan dari hasil penelitian. Bab VI menjelaskan kesimpulan dari hasil penelitian dan berisi saran untuk penelitian selanjutnya. Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang dirujuk oleh penulis dan lampiran memuat dokumentasi, perhitungan, dan data-data hasil penelitian