Optimisasi Penyalutan Hidroksiapatit pada Paduan CoCrMo denganMetode Elektroforesis Deposisi

1

OPTIMISASI PENYALUTAN HIDROKSIAPATIT PADA
PADUAN CoCrMo DENGAN METODE
ELEKTROFORESIS DEPOSISI

DEWI KHARTIKASARI YUNANTI

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

2

3

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Optimisasi Penyalutan

Hidroksiapatit pada Paduan CoCrMo dengan Metode Elektroforesis Deposisi adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari
karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2014
Dewi Khartikasari Yunanti
NIM G44090080

2

4

ABSTRAK
DEWI KHARTIKASARI YUNANTI. Optimisasi Penyalutan Hidroksiapatit pada
Paduan CoCrMo dengan Metode Elektroforesis Deposisi. Dibimbing oleh IRMA
HERAWATI SUPARTO, SULISTIOSO GIAT SUKARYO, dan AGUS

SAPUTRA.
Paduan CoCrMo memiliki biokompatibilitas baik sehingga dapat
digunakan sebagai pengganti kerusakan tulang (implan). Namun, untuk dapat
digunakan, dibutuhkan material yang dapat meningkatkan biokompatibilitas
CoCrMo tersebut. Hidroksiapatit digunakan untuk menyalut paduan CoCrMo
untuk meningkatkan biokompatibilitasnya. Hidroksiapatit dapat merangsang
pertumbuhan jaringan tulang disekitar implan. Hidroksiapatit pada paduan
CoCrMo tersebut dilapisan menggunakan metode elektroforesis deposisi dengan
meragamkan beberapa peubah, yaitu nisbah volume larutan (etanoltrietanolamina), pH, tegangan, dan waktu. Penggunaan berbagai peubah tersebut
bertujuan mendapatkan kondisi optimum dari pelapisan paduan CoCrMo tersebut.
Uji kekuatan lapisan hidroksiapatit dalam larutan infus NaCl 0.9% menunjukkan
penyalutan optimum pada pH 7, tegangan 120V, selama 30 menit dengan volume
larutan etanol:TEA (50:2) mL. Uji tersebut dilakukan dengan merendam logam
yang telah disalut hidroksiapatit dalam larutan infus NaCl 0.9% selama 5 jam.
Identifikasi fase difraksi menunjukkan kesesuaian pola difraksi hidroksiapatit
JCPDS (Joint Commette on Powder Diffraction Standarts).
Kata kunci: elektroforesis deposisi, hidroksiapatit, paduan CoCrMo.

ABSTRACT
DEWI KHARTIKASARI YUNANTI. Optimization of Hydroxyapatite Coating

on CoCrMo Alloy by Electrophoretic Deposition Method.Supervised by IRMA
HERAWATI SUPARTO, SULISTIOSO GIAT SUKARYO, and AGUS
SAPUTRA.
CoCrMo alloy has good biocompatibility and so it can be used as a
substitute for bone damage (implant). However, other material isneeded to
improve the biocompatibility of the CoCrMo. Hydroxyapatite can be used to coat
the CoCrMo alloys to improve the biocompatibility of the CoCrMo.
Hydroxyapatite can stimulate the growth of bone tissue surrounding the implant.
Coating hydroxyapatite on the CoCrMo alloys was carried out using
electrophoreticdeposition method by varying a number of variables, i.e. ratio of
solution volume (ethanol-triethanolamine), pH, voltage, and time. The use of such
variables was intended to get an optimum condition of the CoCrMo alloy coating.
Test on the strength of hydroxyapatite layer in NaCl 0.9% infusion
solutionshowed an optimum coating at pH 7, voltage 120V, for 30 minutes with a
ratio of ethanol:TEA (50:2) mL.The test was done by soaking the hydroxyapatitecoated metal in 0.9% NaCl for 5 hours.Identification in phase diffraction
conformedthe diffraction pattern as JCPDS hydroxyapatite.
Key

words:

electrophoretic

deposition,

CoCrMo

alloy,

hydroxyapatite.

5

6

OPTIMISASI PENYALUTAN HIDROKSIAPATIT PADA
PADUAN CoCrMo DENGAN METODE
ELEKTROFORESIS DEPOSISI

DEWI KHARTIKASARI YUNANTI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

7

8

Judul Skripsi : Optimisasi Penyalutan Hidroksiapatit pada Paduan CoCrMo
denganMetode Elektroforesis Deposisi
Nama
: Dewi Khartikasari Yunanti

NIM
: G44090080

Disetujui oleh

Dr dr Irma Herawati Suparto, MS
Pembimbing I

Drs Sulistioso Giat Sukaryo, MT

Agus Saputra, SSi MSi

Pembimbing II

Pembimbing III

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

Judul Skripsi : Optimisasi Penyalutan Hidroksiapatit pada Paduan CoCrMo
dengan Metode Elektroforesis Deposisi
Nama
: Dewi Khartikasari Yunanti
: G44090080
NIM

Disetujui oleh

Dr dr Irma Herawati Suparto, MS
Pembimbing I

Drs Sulistioso Giat Sukaryo, MT

A

Pembimbing II

ｾＺＧｬｮｧ｡＠

Prof Dr DraPurwanti in
Ketua Dep rtemen

Lulus:

0 1 APR 2014

Pembimbing III

ita MS

9

10

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam

penelitian yang dilaksanakan dari bulan Mei sampai bulan Agustus 2013 ini ialah
hidroksiaptit, dengan judul Optimasi Pelapisan Hidroksiapatit pada Paduan
CoCrMo dengan Metode Elektroforesis Deposisi.Penelitian bertempat di
Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium Analitik, Departemen Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, kampus Institut Pertanian
Bogor serta di BATAN (Badan Teknologi Nuklir), Serpong.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr dr Irma Herawati Suparto, MS
selaku pembimbing I, Bapak Drs Sulistioso Giat Sukaryo, MTselaku pembimbing
II, dan Bapak Agus Saputra, SSi MSi selaku pembimbing III. Terima kasih juga
kepada staf Laboran Kimia Anorganik dan seluruh pihak yang telah membantu
penulis dalam pemakaian alat dan bahan selama penelitian. Ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada orang tua dan adikku Intan atas segala doa dan
motivasinya. Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada Restu sebagai
teman satu tim penelitian, serta teman-teman Departemen Kimia angkatan 46 atas
dukungan dan kerja sama yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat
dan menjadi inspirasi bagi yang lain.
Bogor, Maret 2014
Dewi Khartikasari Yunanti

11

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

vii

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

METODE

2

Alat dan Bahan

2

Lingkup Kerja

2

Persiapan Logam CoCrMo

3

Pelapisan Logam CoCrMo dengan HAp

3

Analisis Fase dan Ketebalan Lapisan HAp

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

4

Persiapan Logam

4

Pelapisan HAp

4

SIMPULAN DAN SARAN

10

Simpulan

10

Saran

10

DAFTAR PUSTAKA

11

LAMPIRAN

13

RIWAYAT HIDUP

14

12

vi

DAFTAR TABEL
1 Hasil pengujian kekuatan lapisan HAp parameter perbandingan
larutan (etanol:TEA)
2 Hasil pengujian kekuatan lapisan HAp parameter pH
3 Hasil pengujian kekuatan lapisan HAp parameter tegangan
4 Hasil pengujian kekuatan lapisan HAp parameter waktu

5
6
7
8

DAFTAR GAMBAR
1 Pergerakan partikel ke arah elektroda
2 Foto mikroskop stereo CoCrMo sebelum pelapisan dan CoCrMo
dengan lapisan HAp
3 Grafik HAp sisik ikan dan CoCrMo
4 Difraktogram fasa lapisan HAp pada CoCrMo
5 Analisis ketebalan lapisan HAp pada CoCrMo dengan SEM

3
4
9
10
10

DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir penelitian
2 Data JCPDS hidroksiapatit

13
14

13

1

PENDAHULUAN
Logam-logam yang biasa digunakan dalam memperbaiki kerusakan pada
tulangadalahstainless steeldan titanium (Ti). Logam stainless steel yang biasa
digunakan sebagai material implan memiliki kelemahan, yaitu rendahnya tingkat
biokompatibilitas karena dapat melepaskan ion-ion penyusunnya, seperti besi
(Fe), mangan (Mn), nikel (Ni), dan kromium (Cr). Logam Ti merupakan material
yang sangat baik untuk material implan karena memiliki sifat biokompatibilitas
dan kekuatan korosi sangat baik.Selain itu, secara klinis toksisitas Ti sangat
rendah dan dapat ditoleransi baik oleh tulang maupun jaringan lunak.Akan tetapi,
logam Ti memiliki harga yang sangat mahal sehingga logam ini jarang digunakan
untuk pasien yang kurang mampu (Goaenharto dan Sjafei 2005; Bombač et al.
2007).
Kondisi ini memicu penggunaan material pensubstitusi logam stainless steel
dan Ti, yaitu paduan kobalt (Co) sebagai alat implan.Paduan Co merupakan
material yang memiliki tingkat biokompatibilitas yang lebih baik daripada
stainless steel, meskipun tidak sebaik paduan Ti.Paduan Co yang digunakan
adalah CoCrMo dengan kelebihannya memiliki kekuatan terhadap korosi, sifat
mekanik seperti kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus yang tinggi, sehingga
baik dipergunakan sebagai material implan (Turkan et al. 2006).
Namun,dibutuhkan material perantara yang dapat meningkatkan interaksi
antara material logam dengan tulang. Interaksi ini berfungsi membantu proses
penyembuhan tulang dan pembentukan tulang baru (Osseointegration) (Nasab dan
Hassan 2010).Salah satu material yang dapat digunakan untuk melapisi logam
implan ialah hidroksiapatit (HAp).HAp merupakan senyawa dominan penyusun
tulang yang dapat berperan sebagai material porous antarmuka endoprostetik.
HAp terbukti memiliki sifat biokompatibilitas dan bioaktif yang baik (Sasikumar
2006).Penelitian Stochet al. (2001) menyebutkan bahwa serbuk HAp
telahberhasilmelapisi permukaan logam Ti. Dataini juga didukung oleh penelitian
yangdilakukan Javidi et al. (2008) yang telahberhasil melapisi logam baja tahan
karat 316Ldengan senyawa apatit yang berasal daritulang asli.
Keunggulan dari HAp sintetik dibanding dengan lainnya adalah bahan ini
mempunyai karakter dapat menyatu dengan tulang manusia atau matriksnya,
cocok dengan matriksnya, kemurnian bahan, komposisi fasa dan
mikrostruktur.Senyawa HAp juga dapat diekstraksi dari bahan baku atau limbah
perikanan. Ozawa dan Suzuki (2002) melakukan pengembangan mikrostruktural
HAp alami dari limbah tulang ikan menggunakan perlakuan pemanasan.
Selanjutnya, Venkatesan dan Kim (2010) telah mengevaluasi pengaruh suhu
terhadap proses isolasi dan karakterisasi HAp dari tulang ikan tuna (Thunnus
obesus) dan Pellela et al. (2011) berhasil mengisolasi HAp dari tulang ikan tuna
(Thunnus obesus). Selain dari tulang ikan, limbah perikanan yang juga dapat
diekstrak guna mendapatkan senyawa HAp adalah sisik ikan (Huang et al.
2011).Oleh karena itu, HAp yang digunakan pada penelitian ini berasal dari sisik
ikan kakap yang relatif murah, mudah didapat, dan juga dapat meningkatkan nilai
ekonomis dari sisik ikan.
Proses pelapisan logam dengan apatit yang pernah dilakukan oleh peneliti
sebelumnya, yaitu electrophoretic deposition (EPD), plasma spray, ablasi laser,
elektrokristalisasi, sol-gel, dan biomimetik (Zhen-jun et al. 2006).Namun, pada

2

penelitian ini digunakan metode EPD.Keuntungan metode ini ialah pelapisan tipis
yang merata, murah, kekuatan pelapisan tinggi dan sangat relevan dilakukan pada
penelitian ini (Bowo 2009). Dalam metode EPD, logam CoCrMo sebagai sasaran
penempelan menjadi elektroda, sedangkan sumber tegangan memiliki pengaruh
pada proses EPD yang berlangsung (Mondragon-Cortez et al. 2004). Sumber
tegangan tinggi akan lebih menguatkan partikel untuk meningkatkan efektivitas
waktu EPD. Pada penelitian ini dilakukan pelapisan HAp pada logam CoCrMo
menggunakan metode EPD dengan melakukan berbagai variasivolume larutan
HAp, pH, tegangan, dan waktu.Setelah logam CoCrMo tersebut terlapis HAp,
maka perlu dilakukan uji agar terbukti hasil percobaan sesuai dengan data
XRD.Uji yang dilakukan, yaitu uji larutan infus NaCl 0.9% untuk melihat
kekuatan lapisan HAp.Uji ini dilakukan dengan merendam logam dalam larutan
infus NaCl 0.9%.Penelitian bertujuan menganalisis pengaruh perbandingan
volume larutan HAp, pH, tegangan, dan waktu terhadap pelapisan HAp pada
logam CoCrMo serta memperoleh kondisi yang optimum dengan metode EPD
(electrophoretic deposition).

METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah alat-alat kaca, sudip, neraca timbangan,
alat EPDmerkVoltage/ Current Regulator PS-50, alat penghalus, alat difraksi
sinar-X (XRD) merk Philips,mikroskopelektron payaran (SEM), mirokroskop
optik planar, dan mikroskop stereo. Bahan-bahan yang digunakan adalah logam
CoCrMohasil modifikasi BATAN Serpong, HAp sisik ikankakap putih (Lates
calcarifer) hasil sintesis BATAN, etanol 90%, trietanolamina(TEA), H2PO4, pH
indikator universal, dan larutan infus NaCl 0.9%.

Lingkup Kerja
Penelitian terdiri dari beberapa tahap (Lampiran 1).Tahap pertama persiapan
logam CoCrMo.Tahap kedua pelapisan logam CoCrMo dengan HAp
menggunakan metode EPD.Tahap ketiga analisis fase lapisan HAp menggunakan
XRD dan pengujian lapisan HAp dalam larutan infus NaCl 0.9%.

Persiapan Logam CoCrMo
Paduan CoCrMo yang sudah dibuat pipih (rolling) kemudian dihilangkan
bagian yang teroksidasi dengan cara mengamplasnya (Prihantoko 2011).
Selanjutnya, dipotong-potong menjadi beberapa bagian dengan ukuran (1×0.5)cm,
kemudian kembali diamplas untuk menyeragamkan permukaan logam.

3

Pelapisan Logam CoCrMo dengan HAp
Sebanyak 0.3 gHAp dilarutkan dalam etanol-TEA dengan melakukan
variasi volume larutan HAp, pH, tegangan, dan waktu sebagai berikut:
Komposisi larutan HApterdiri dari campuran antara etanol 96% dan TEA dengan
perbandingan volume yang dibeda-bedakan.Terdapat empat perbandingan volume
etanol dan TEA, yaitu 51:1, 50:2, 48:4, dan 44:8 (dalam mL). Selama proses ini
berlangsung digunakan tegangan sebesar 120V dan proses pelapisan selama 2
menit. Tegangan dan waktu pelapisan disamakan untuk mendapatkan pelapisan
dengan komposisi larutan terbaik.
Setelah itu, pHyang digunakan dalam pelapisan ini adalah 6, 7, dan 8 dengan
menggunakan komposisi larutan terbaik yang diperoleh pada perbandingan
volume larutan etanol:TEA diatas, sedangkan tegangan dan waktu yang
digunakan ialah 120V dan 2 menit.
Variasi tegangan pada pelapisan ini adalah 60V, 80V, 120V (Bowo 2009), dan
150V dengan menggunakan pH dan komposisi terbaik yang telah diperoleh pada
variasi sebelumnya (komposisi larutan dan pH).
Variabel terakhir yang diubah dalam pelapisan ini adalah waktu.Waktu pelapisan
dilakukan selama 2 menit, 15 menit, dan 30 menit.
Pada metode EPD ini, larutan HAp yang telah dibuat kemudian
dihubungkan dengan dua elektroda, yaitu logam CoCrMo yang menjadi sasaran
pelapisan HAp pada permukaannya (katoda) dan logam platina
(anoda).Ilustrasipergerakan partikel dapat dilihat pada Gambar 1.

CoCrMo

Pt

Etanol
dan TEA
HAp

Gambar 1 Pergerakan partikel ke arah elektroda (Corni et al. 2008).

Analisis Fase dan Ketebalan Lapisan HAp
Logam CoCrMo yang telah dilapisi oleh HAp pada kondisi optimum,
kemudian dilakukan uji fase menggunakan alat XRD.Lapisan HAp yang terdapat
pada logam dianalisis kekuatannya menggunakan media larutan infus NaCl 0.9%.

4

HASIL DAN PEMBAHASAN
PersiapanLogam CoCrMo
Logam CoCrMo sebelum dilapisi dengan HAp harus terlebih dahulu
dilakukan perlakuan awal untuk memperkuat penempelan HAp pada permukaan
logam.Permukaan logam dibuat kasar melalui pengamplasan menggunakan
amplas kekasaran 120 dengan alat penghalus.Kemudian logam tersebut direndam
dalam campuran larutan alkohol dan airuntuk membersihkanpermukaan logam
dari kotoran yang menempel.Selanjutnya logam tersebut dapat dilapisi HAp.

Pelapisan HAp
Metode pelapisan yang digunakan untuk melapisi logam CoCrMo dengan
komposit HAp adalah EPD.Untuk mencari kondisi pelapisan yang
terbaik,penelitian ini memvariasikan beberapa variabel peubah diantaranya
komposisi larutan HAp, pH, tegangan dan waktu.Pemilihan variasi variabel
peubah tersebut berdasarkan literatur yang ada. Penggunaan variabel tegangan,
waktu, dan komposisi larutan HAp telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya,
yaitu pada 120V selama 2 menit dalam larutan etanol:TEA (Bowo 2009).
Pencirian secara visual material awal danhasil EPD dilakukan dengan
menggunakanmikroskop optik dengan perbesaran 100x.Pencirian ini dilakukan
untuk melihat HApyang menempel pada permukaan logam CoCrMo.Gambar 2a
merupakan CoCrMo sebelum dilapisi HAp dan Gambar 2b menunjukkan serbuk
HAp yang melapisi permukaan CoCrMo.
a)

b)

HAp

Gambar 2 a) CoCrMo sebelum pelapisan, b) CoCrMo dengan HAp
Pembentukan komposisi larutan HApdengan melakukan variasi terhadap
volume etanol dan trietanolamina (TEA) menggunakan perbandingan 51:1, 50:2,
48:4, 44:8 (mL).TEA berfungsisebagai zat pendispersi yang dapat
mempertahankanHAp (zat terdispersi) agar tetap terdispersidalam larutan etanol
(medium pendispersi).Penelitian sebelumnya mendapatkan pelapisan yang merata
dengan perbandingan etanol:TEA (50 mL:5 mL) pada logam stainless
steelmenggunakan tegangan 120V selama 2 menit (Bowo 2009). Pada penelitian

5

ini dilakukan variasi berbeda dari yang telah dilakukan peneliti sebelumnya, yaitu
untuk melihat fungsi penambahan TEA tersebut.
Tabel 1 Hasil pengujiankerekatan lapisan HAp menggunakanperbandingan
larutan (etanol:TEA)
Logam

TEA:
etanol
(mL)

1

51:1

2

50:2

3

48:4

4

44:8

0 jam
perendaman

Uji larutan infus(NaCl 0.9%)
Setelah 3 jam
Setelah 4 jam
perendaman
perendaman

Setelah 5 jam
perendaman

Berdasarkan hasil yang disajikan dalam Tabel 1 dengan foto mikroskop
stereo logam 1, 2, 3, dan 4 menunjukkan lapisan HAp yang merata pada
permukaan CoCrMo. Namun, setelah dilakukan pengujian kekuatan lapisan HAp
pada permukaan logam dalam media larutan infus NaCl 0.9% selama 5 jam.
Logam yang memiliki kekuatan paling baik setelah perendaman dalam larutan
NaCl 0.9% dilihat dari komposisi larutan etanol dan TEA adalah logam
2dibandingkan dengan logam 1 (51:1), 3 (48:4), dan 4 (44:8). Apabila gambar
pada Tabel 1 kita amati, maka akan terlihat bahwa lapisan HAp pada logam 1, 3,
maupun 4 mengalami pelepasansetelah perendaman dalam NaCl seiring
bertambahnya waktu perendaman. Namun, lapisan HAp pada logam 2 masih
cukup merata setelah perendaman NaCl mencapai waktu 5 jam, sehingga
parameter ini yang kemudian digunakan untuk pelapisan beberapa logam
selanjutnya pada peubah pH.

6

Tabel 2 Hasil pengujian kerekatanlapisan HAp menggunakan perbedaan pH
Logam

pH

5

6

6

7

7

8

0 jam perendaman

Uji larutan infus (NaCl 0.9%)
Setelah 3 jam
Setelah 4 jam
perendaman
perendaman

Setelah 5 jam
perendaman

Selanjutnya untuk variabel pH dilakukan variasi pH asam, netral, dan basa.
Pengontrolan pH merupakan parameter yang sangat mempengaruhi terhadap nilai
rasio Ca/P (Suryadi 2011). Berdasarkan hasil yang disajikan dalam Tabel 2
diperoleh kekuatan lapisan HAp yang terbaik dari peubah pH ini, yaitu logam 6
dengan pH bernilai 7. Pada pH 6, lapisan HAp semakin menghilang seiring
bertambahnya waktu perendaman.Pada pH yang lebih rendah dari 7 akan terjadi
pembentukanmonocalcium phosphate monohydrate (MCPM) dan dicalcium
phosphate dehydrate (DCPD) yang cukup mudah larut dalam medium air (Gomes
et al. 2008).Pada pH basa, yaitu 8.Lapisan HAp pada permukaan logam tersebut
lama-kelamaan terlepas.Hal ini diduga karena HAp bersifat basa, sehingga HAp
tersebut akan mudah terlarut pada media larutan yang bersifat basa.

7

Tabel 3 Hasil pengujian kerekatan lapisan HAp menggunakan perbedaantegangan
Uji larutan infus (NaCl 0.9%)
Logam

Tegangan
(V)

8

60

9

80

10

120

11

150

0 jam
perendaman

Setelah 3 jam
perendaman

Setelah 4 jam
perendaman

Setelah 5
jam
perendaman

Pelapisan dengan metode EPD menggunakan arus DC. Peubah tegangan
yang digunakan adalah 60V, 80V, 120V, dan 150V. Pada peubah tegangan yang
digunakan dalam penelitian ini diperoleh lapisan terbaik, yaitu logam
10.Tegangan yang digunakan pada logam tersebut sebesar 120V.Pada logam ini
terlihat bahwa lapisan HAp masih cukup merata dibandingkan dengan logam 8, 9,
dan 11. Pada logam 8, 9, dan 11, lapisan HAp banyak yang terlepas setelah
perendaman selama 5 jam.Penggunaan tegangan lebih rendah dari 20Vakan
menghasilkan deposit dengan ukuran partikel hidroksiapatit kecil sedangkan
penggunaan tegangan lebih dari 200V selama lebih dari 10 detikakan
menghasilkan deposit dengan ukuran partikel HAp yang lebih besar. Peningkatan
muatan listrik yang digunakandapat menaikkan laju deposisi, tetapi
partikeldeposisi memiliki waktu yang lebih sedikituntuk menyusun kembali
sehingga lapisanyang terbentuk akan lebih berpori yangmenyebabkan kekerasan
lapisan HApmenjadi berkurang (Meng et al. 2008). Faktor tegangan yang
digunakan pada metode EPD sangat berpengaruh pada proses pelapisan logam
dengan HAp. Besarnya tegangan akan mempengaruhi efektivitas penempelan

8

partikel pada permukaan logam sehingga membentuk lapisan tipis. Semakin tinggi
tegangan yang digunakan dan tidak melebihi 150V, maka akan semakin
meningkatkan kerapatan lapisan yang menempel permukaan logam (MondragonCortez et al. 2004)
Tabel 4 Hasil pengujian kerekatan lapisan HAp menggunakan perbedaan waktu
Logam

Waktu
(menit)

12

2

13

15

14

30

0 jam
perendaman

Uji larutan infus (NaCl 0.9%)
Setelah 3 jam
Setelah 4 jam
perendaman
perendaman

Setelah 5 jam
perendaman

Parameter selanjutnya yang digunakan dalam metode pelapisan EPD ini
adalah waktu. Parameter waktu yang digunakan, yaitu 2 menit, 15 menit, dan 30
menit. Analisis secara kualitatif menggunakan mikroskop stereo perbesaran 4x
menunjukkan pelapisan HAp paling baik pada logam 14 (Tabel 4). HAp
terdeposit dengan baik pada logam 14, yaitu cukup tebal dan merata. Lapisan
HAp yang merata dan cukup tebal memenuhi standar untuk analisis menggunakan
XRD.Waktu optimum untuk pelapisan HAp ditunjukkan oleh logam 14 yang
memerlukan waktu lapisan selama 30 menit.Pada logam ini, lapisan HAp masih
terlapis merata pada logam.Logam 12 dan 13 mengalami pelepasan HAp sedikit
demi sedikit setelah dilakukan perendaman dengan waktu tertentu.
Pengujian lapisan HAp pada larutan infus NaCl 0.9% ini sebelumnya belum
pernah dilakukan. Namun, pada penelitian ini dilakukan karena untuk
membuktikan kekuatan lapisan HAp tersebut. Meskipun kondisi pengujian lebih
ekstrem dibandingkan kondisi didalam tubuh karena logam yang telah terlapis
HAp tersebut direndam didalam larutan infus NaCl 0.9% selama 5 jam, sedangkan
kondisi implan logam yang telah terlapis didalam tubuh hanya terlewat sesekali
oleh darah dan tidak terendam dalam waktu yang lama. Pengujian ini diharapkan
dapat mewakili kekuatan lapisan HAp selanjutnya didalam tubuh.

9

a)

Sudut 2θ

b)
Sudut 2θ

Sudut
Sudut
2θ2θ

Gambar 3 Grafik a) HAp sisik ikan, b) CoCrMo
Hasil analisis pelapisan logam dengan HAp tidak hanya diamati secarafisis
melalui mikroskop optik stereo tetapi jugadianalisis menggunakan alat XRD. Hal
inidilakukan untuk memastikan bahwa yangmenempel pada logam CoCrMo
adalah partikel HAp. Selain itu,analisis XRD juga dilakukan untuk
melihatkemungkinan adanya reaksi kimia yangmungkin terjadi saat partikel HAp
menempel pada logam CoCrMo. Jika dalam prosespelapisan terjadi reaksi kimia
maka akanterbentuk produk baru. Jika terbentuk produkbaru maka difraktogram
XRD akanmenghasilkan puncak 2θ yang mengidentifikasikanproduk tersebut,
yaitu produk selain CoCrMo dan senyawa HAp. Penciriandengan XRD dilakukan
sebelum dan sesudahlogam dilapisi oleh HAp.Grafik pada Gambar 3a
menunjukkan puncak-puncak yang terbentuk di sudu-sudut 2θ, yaitu 25.95˚,
31.95˚, 39.25˚,dan 49.6˚.Sudut-sudut tersebut termasuk dalam sudut-sudut 2θ
pada HAp.Gambar 3b menunjukkan puncak-puncak CoCrMo tanpa pelapisan
HAp. Intensitas tertinggi muncul di sudut 43.6˚, 44.2˚, 50.6˚, dan 74.4˚.

10

Sudut 2θ

Gambar 4 Difraktogram fasa lapisan HAp pada logam CoCrMo
Pencirian ini kemudian dilanjutkan dengan menggunakan perangkat lunak
pada komputer, yaitu Match untuk mencocokkan difraktogram yang terukur
dengan difraktogram JCPDS HAp No. 090432 (Lampiran 2). Hasil
penciriantersebut menunjukkan kecocokkan difraktogram lapisan HAp dengan
difraktogram JCPDS HAp (Gambar 4). Puncak HAp dengan intensitas tinggi
muncul di sudut 2θ kisaran 26.05˚, 31.9˚, 32.25˚, dan 49.55˚. Sudut-sudut ini
sesuai dengan difraktogramserbuk HAp sisik ikan kakap putih yang dilakukan
XRD sebelumya. Hal ini membuktikan bahwa senyawa yang terlapis pada
permukaan logam CoCrMo adalah senyawa HAp.
HAp

CoCrMo

Gambar 5 Analisis ketebalan lapisan HAppada CoCrMo dengan SEM
Analisis SEM diatas (Gambar 5) menunjukkan ketebalan lapisan HAp
sebesar 166.67µm. Waktu dibutuhkan HAp untuk terdeposit pada logam CoCrMo
dengan metode EPD ini.Semakin bertambah waktu yang digunakan saat pelapisan
HAp, maka semakin banyak juga HAp yang terdeposit pada permukaan logam.
Namun, penggunaan waktu yang semakin bertambah saat mendeposisikan HAp
dapat mengakibatkan ikatan penempelan HApyang akan menuju pada logam tidak

11

sekuat ikatan HAp yang telah terdeposit dengan baik terlebih dahulu pada
permukaan logam, sehingga kekuatan ikatan penempelan permukaan HAp dengan
permukaan HAp ini lebih mudah terpisah dibandingkan ikatan penempelan HAp
dengan permukaan logam yang tidak akan mudah dipisahkan karena terdeposit
langsung dengan permukaan logam.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Metode deposisi elektroforesis dapat digunakan untuk melapisi logam
CoCrMo dengan senyawa hidroksiapatit.Hasil pelapisan optimum diperoleh
dengan menggunakan campuran larutan etanol dan TEA dengan perbandingan
50:2 (mL), pada pH 7, tegangan listrik 120V selama 30 menit.

Saran
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan pemanasan pada logam yang telah
dilapisi hidroksiapatit pada suhu diatas 200˚C, agar kerekatan lapisan
hidroksiapatit lebih kuat pada permukaan logam CoCrMo. Selain itu, perlu
dilakukan analisis dengan alat yang menghasilkan data kuantitatif agar
memperoleh data pelapisan yang teruji secara akurat.

DAFTAR PUSTAKA
Bombač D, Brojan M, Fajfar P, Kosel F, Turk R. 2007. Review of materials in
medical applications. RMZ – Materials and Geoenvironment 54:471-499.
Bowo D. 2009.Pelapisan senyawa apatit pada permukaan baja tahan karat 316L
dengan metode deposisi elektroforesis [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Corni I, Ryan MP, Boccaccini AR. 2008. Electrophoretic Deposition: From
traditional ceramics to nanotechnology. J Eur Ceramic Soc 28: 1353-1367
Goaenharto S, Sjafei A. 2005. Breaket titanium. Dental J 38:120-123.
Gomes JFG, Cristina C, Silva Miguel A, Hoyos Milton, Silva Rodrigo,
Vieira.2008. An investigation of the synthes parameters of the Reaction of
Hydroxyapatite Precipitation in Aqueous Media. IJCRE 6, A103.
Huang YC, Huang WC. 2011. Using hydroxyapatite from fish scaleto prepare
chitosan/gelatin/hydroxyapatite membrane: exploring potential for bone
tissue engineering. J Mar Sci Tech. doi: 10.6119/JMST-013-0320-1.
Javidi M, Javadpour S, Bahrololoom ME, Ma J. 2008. Electrophoretic deposition
of natural hydroxyapatite on medical grade 316L Stainless steel. Mater Sci
Eng C28: 1509-1515.
Meng X, Kwon T, Kim K. 2008.Hydroxyapatite coating by electrophoretic

12

deposition at dynamic voltage. Dental Mater J 27(5): 666-671.
Mondragon-Cortez P, Vargaz-Guiterrez G. 2004.Electrophoretic deposition of
hydroxyapatite submicron particles at high voltages. Mater Lett 58: 13361339.
Nasab MB, Hassan MR. 2010. Metallic biomaterials of knee and hip.Trends
Biomater. Artif. Organs 24:69-82.
Ozawa M, Suzuki S. 2002. Microstructural development of natural hydroxyapatite
originated from fish-bone waste through heat treatment. J Am Ceram Soc
85: 1315-1317.
Palella R, Venkatesan J, Kim KT. 2011. Polymer assisted isolation of
hydroxyapatite from Thunnus obesus bone. Elsevier 37(8): 3489-3497.
Prihantoko AD. 2011. Karakterisasi paduan CoCrMo dengan pelapisan titanium
nitrida dan hidroksiapatit-kitosan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Sasikumar S, Vijayaraghavan R. 2007. Low temperature synthesis of
nanocrystalline hydroxyapatite from egg shells by combustion method.
Trends Biomater. Artif. Organs19(2):70-73.
Stoch A, Brożek A, Kmita G, Stoch J, Jasterzębsi W, Rakowska A. 2001.
Electrophoretic coatingof hydroxyapatite on titanium implant. J Mol
Struct 596: 191-200.
Suryadi. 2011. Sintesis dan karakterisasi biomaterial hidroksiapatit dengan proses
pengendapan kimia basah [tesis]. Depok (ID): Program Pascasarjana,
Universitas Indonesia.
Turkan U, Orhan O, Eroglu AE. 2006. Metal ion release from nitrogen ion
implantedCoCrMo orthopedic implant material. Surf Coating Tech
200:5687–5697.
Venkatesan J, Kim KT. 2010. Effect of temperature on isolation and
characterization of hydroxyapatite from tuna (Thunnus obesus) bone.
Materials 3: 4761-4772.doi:10.3390/ma3104761.
Zhen-Jun WU, Li-Ping HE, Zong-Zhang C. 2006.Fabrication and characterization
of hydroxyapatite/ A1203 biocomposite coating on titanium. Trans
Nonferrous Met SOC China 16: 259-266.

13

Lampiran 1Bagan alir penelitian
Persiapan Logam CoCrMo

Persiapan Larutan Hidroksiapatit (HAp)

Etanol:TEA
[(51:1),(50:2),(48:4)
,(44:8)] ml

HAp sisik ikan (hasil
sintesis BATAN)

Tegangan (60,80,120,150) V

pH
(6,7,8)

Waktu (2, 15, 30) menit

Pelapisan Logam CoCrMo
dengan HAp metode EPD

Uji kualitatif lapisan terbaik

Mikroskop stereo

Media larutan infuse (NaCl 0.95) selama 5 jam

Mikroskop stereo dan mikroskop optik

Analisis ketebalan
dengan SEM

Lapisan terbaik

Pencirian dengan
XRD

14

Lampiran 2 Data JCPDS (Joint Commette on Powder Diffraction Standarts).
Hidroksiapatit (HAp): Ca10(PO4)6(OH)2

15

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Serang pada tanggal 3 Mei 1991 dari pasangan
Bapak Supramana dan Ibu Sayunah. Penulis merupakan anak pertamadari tiga
bersaudara.Tahun 2003, penulis menyelesaikan sekolah dasar di Sekolah Dasar
Negeri 3 Cilegon dan pada tahun 2006penulis menyelesaikan sekolahnya di
Sekolah Menengah Pertama Negeri 2 Cilegon. Tahun 2009, penulis lulus dari
Sekolah Menengah Atas IslamAl-Azhar 6 Serangdan pada tahun yang sama lulus
seleksi masuk IPB melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah (BUD). Penulis memilih
Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama perkuliahan, penulis menjadi salah satu anggota unit kegiatan
mahasiswa lingkung seni sunda, Gentra Kaheman. Kegiatan Praktik Lapangan
dilaksanakan di Balai Pengujian Mutu Barang (BPMB) pada bulan Juli sampai
bulan Agustus 2012 dengan judul laporan Analisis Residu Pestisida Golongan
Organoklorin pada Sampel Anggur Merah dengan Kromatografi Gas.