BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hidrogel yang terbuat dari polisakarida alami sudah secara luas di teliti dalam bidang farmasi dan kesehatan, seperti rekayasa jaringan, penghantaran obat, imobilisasi sel dan enzim. Penggunaan hidrogel sebagai material penutup luka dalam bidang industri kesehatan telah di dokumentasi dalam literatur. Hidrogel memiliki fungsi untuk menyerap cairan dan puing-puing dari area luka (Straccia et al, 2014). Hidrogel yang biodegradable telah banyak di gunakan sebagai bahan perancah secara in situ pada berbagai aplikasi biomedis, sebagai contoh penghantar obat, enkapsulasi sel, atau perancah pada rekayasa jaringan, yang membantu untuk menggabungkan sel atau obat-obatan tanpa mengubah ukuran atau bentuk pada pembentukan hidrogel (Kamoun, 2015). Hidrogel adalah kelas polimer yang sangat mirip dengan jaringan lunak dengan kandungan air yang banyak, sifat mekanik (modulus rendah dan elastis), kelunakan, permeabilitas oksigen, dan biokompabilitas yang sangat baik. Berdasarkan sumber dari material, hidrogel dapat dibagi menjadi dua kelas: hidrogel yang berbasis bahan sintetik dan hidrogel yang berbasis bahan alami. Pada hidrogel yang berbasis bahan sintetik terdapat beberapa kelemahan yaitu termasuk reaksi inflamasi, migrasi bahan serta sulit dihilangkan dan sebagainya. Belakangan ini, banyak perhatian berorientasi kepada hidrogel yang biokompatibel. Kitosan salah satu bahan yang biodegradasi yang merupakan polimer alami yang rentan terhadap degradasi enzimatik (Liet al, 2012). Berdasarkan jenis ikatannya, hidrogel dapat diklasifikasikan menjadi hidrogel fisika dan kimia. Hidrogel kimia dibentuk oleh reaksi yang tidak dapat balik, sedangkan hidrogel fisika dibentuk oleh reaksi yang dapat balik (Sugita et al, 2009).
Hidrogel dapat diaplikasikan sebagai padatan atau film tipis elastis yang lembut (Straccia et al, 2014). Salah satu senyawa turunan kitin yang banyak dikembangkan karena aplikasinya yang luas adalah kitosan (Bhuvana, 2006). Kitosan merupakan polisakarida yang banyak terdapat di alam setelah selulosa. Keberadaan kitosan di alam terutama terdapat sebagai limbah dari kulit udang dan kepiting. Kitosan mempunyai sifat spesifik yaitu adanya sifat bioaktif, biokompatibel, pengkelat, anti bakteri dan dapat terbiodegradasi (Struszczyk, 1993). Derivat kitosan memiliki berbagai macam aplikasi didalam industri farmasi, dan bioteknologi, dan bahan pembalut luka (Zhao, 2003). Kitosan merupakan polimer linear β(1-4)-amino-2-deoksi-d-glikopiranosa yang dihasilkan dari N-deasetilasi kitin. Kitosan mudah mengalami biodegradasi, tidak beracun, dan biokompatibel. Adanya gugus amina (-NH 2 ) dan gugus hidroksil (-OH) menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas yang tinggi (Dutta, 2006). Salah satu reaksi yang yang terjadi pada gugus amin adalah N-asilasii kitosan yaitu reaksi antara kitosan dengan asil anhidrida (Roberts,1992). Beberapa turunan N-karboksiasil kitosan yang larut dalam air telah disintetis dengan memvariasi jenis dari dikarboksilat anhidridanya, seperti maleat, suksinat, phathalat, sitrakonat (Vanichvattana et al, 2008). Untuk mengatasi permasalahan mengenai sifat kelarutan kitosan, cara yang dapat ditempuh adalah dengan membuat turunan kitosan melalui modifikasi kimia. Salah satu hasil modifikasi itu adalah kitosan suksinat, yang diperoleh dengan memasukkan gugus suksinil dari anhidrida suksinat pada gugus amina kitosan (Cecilia, 2011). N-suksinil kitosan (NSK) merupakan derivat kitosan yang larut dalam air dalam kondisi normal. Kebutuhan akan NSK mulai menarik perhatian sebagai polimer penghantar obat dibandingkan dengan kitosan yang murni. Ini dikarenakan sifatnya yang menarik dan alami, seperti kelarutan yang mudah didalam ph yang berbeda tanpa perlu pengasaman, sifat hidrofilik yang besar, biokompabilitas, dan sifat antibakteri yang sama seperti kitosan murni. Sebelumnya NSK disintesa dan
diikat silang dengan polimer lain, seperti asam hialuronik, alginat, laktosaminat, dan lipoprotein yang mempunyai densitas rendah untuk aplikasi biomedis (Kamoun, 2015). Pati yang termodifikasi sudah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti dalam produk makanan sebagai bahan pengisi, stabilizer atau emulsifier. Dalam bidang farmasi digunakan sebagai disintegran, dan obat-obatan. Dan juga digunakan pada berbagai aplikasi lainnya (Anto, 2006 dan Cavalho, 2003). Beberapa pati termodifikasi dibuat dengan menggunakan metode yang beragam; secara fisika, enzim, atau secara kimia dengan menggunakan pati murni dengan berbagai senyawa lain, yang mana akan merubah sifat dari pati tersebut (Carvalhoet al, 2003). Oksidasi pati merupakan cara lain dari modifikasi pati secara kimia. Dimana gugus hidroksil dari pati diganti dengan gugus aldehid yang menunjukkan sifat hidrofobisitas yang lebih besar dan rekristalisasi terhambat. (Zang, et al, 2009). Pati dialdehid (PDA) dibuat dengan menggunakan asam periodat dan periodat merupakan bentuk yang paling baik dalam mengoksidasi pati dan dapat digunakan dalam beberapa bidang industri, seperti makanan, pelapis kertas, dan bidang biomaterial (Tokhadze et al, 1975). PDA memiliki sifat degradasi biologis, dan karakteristik biokimia alami, seperti kelarutannya semi-basa, mengandung banyak gugus fungsi aldehid, ikatan yang kuat, sumber melimpah, lebih murah dibandingkan dengan polimer biodegradabel lainnya, dan lebih mudah membentuk ikat-silang (Onishi et al, 1986 dan SuYao et al, 2012). Beberapa peneliti sudah pernah melakukan sintesa N-suksinil kitosan, seperti Noerati (2007) yang mensintesis kitosan suksinat yang larut dalam air dengan menggunakan asam asetat 2% sebagai pelarut kitosan, dan Kamoun (2015) yang mensintesis kitosa suksinat dengan menggunakan asam laktat sebagai pelarut kitosan. Sama dengan N-Suksinil Kitosan (NSK), beberapa peneliti sudah pernah meneliti PDA sebelumnya. Salisu (2013) mengoksidasi pati singkong dengan
menggunakan oksidator kalium periodat, dan Kamoun (2015) yang mengoksidasi pati dengan menggunakan oksidator natrium periodat. Beberapa penelti yang telah mensintesis hidrogel, adalah Aisyah (2005) yang mensintesi hidrogel kitosan dengan PVA, Sugita et al (2006) mensintesis hidrogel kitosan-gom guar, Sugita et al (2007) yang mensintesis hidrogel kitosan-gom xantan dan Kamoun (2015) yang mensintesis hidrogel NSK-PDA. Peneliti sebelumnya (Kamoun 2015) telah mensintesis hidrogel dari kitosan suksinat dengan pati dialdehid. Dalam penelitian ini, peneliti bermaksud melakukan sintesis hibrid hidrogel antara N-suksinil kitosan (NSK) dan pati dialdehid (PDA) dengan memodifikasi prosedur pembentukan ikatan basa Schiff antara NSK dengan PDA. Kemudian hidrogel yang diperolehdianalisa dengan menggunakan spektofotometer FT-IR.serta diuji derajat mengembang (swelling) dan waktu gelasi. 1.2 Permasalahan 1. Apakah N-suksinil kitosan dapat disintesis melalui reaksi asilasi antara kitosan dengan suksinat anhidrat? 2. Apakah pati aldehid dapat disintesis melalui oksidasi pati dengan natrium periodat? 3. Bagaimana membentuk hibrid hidrogel dari N-suksinil kitosan dan pati aldehid? 1.2 Tujuan Penelitian 1. Untuk mensintesis N-suksinil kitosan melalui reaksi asilasi kitosan dengan suksinat anhidrat. 2. Untuk mensintesis pati dialdehid melalui oksidasi pati dengan natrium periodat. 3. Untuk membentuk hibrid hidrogel dari N-suksinil kitosan dan pati aldehid.
1.4 Pembatasan Masalah 1. Kitosan yang digunakan adalah kitosan komersial dari salah satu perusahaan swasta dengan derajat deasetilasi sekitar 80%. 2. Pati yang digunakan adalah pati komersial dari salah satu perusahaan swasta. 3. N-Suksinil kitosan diperoleh dari hasil reaksi asilasi kitosan dengan suksinat anhidrat 1.5 Manfaat Penelitian Dari penelitian ini diharapkan diperoleh informasi mengenai reaksi sintesis dan pengembangan dari reaksi-reaksi organik dalam reaksi suksinilasi kitosan dan oksidasi pati untuk menghasilkan modifikasi kitosan dan modifikasi pati yang memiliki penggunaan yang lebih luas, misalnya sebagai bahan penghantar obatobatan. 1.6 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Organik FMIPA USU. Proses sentrifugasi dilakukan di laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU. Analisis Spektroskopi FT IR di laboratorium kimia organik UGM. 1.7 Metodologi Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium dimana pada tahap pertama dilakukan reaksi oksidasi pati dengan menggunakan oksidator natrium periodat yang menghasilkan pati dialdehid. Kemudian tahap kedua di reaksikan suksinat anhidrat dengan kitosan menghasilkan N-suksinil kitosan. Kemudian hasil kedua reaksi direaksikan menghasilkan senyawa hidrogel.