Sintesis dan karakterisasi hidroksiapatit dari limbah cangkang kerang darah (Anadara granosa, sp)

SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT
DARI LIMBAH CANGKANG KERANG DARAH
(Anadara granosa,sp)

MUNTAMAH

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

PERNYATAAN MENGENAI TESIS
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Sintesis dan
Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Kerang Darah (Anadara granosa)
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang telah diterbitkan maupun tidak diterbitkan
dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar
Pustaka di bagian akhir tesis ini.


Bogor, Juli 2011
Muntamah
NIM G451090161

ABSTRACT
MUNTAMAH. Synthesis and Characterization of Hydroxyapatite from Seashell
Wastes of Anadara granosa. Supervised by DONDIN SAJUTHI, HENDRA
ADIJUWANA, and SULISTIOSO GIAT SUKARYO
Hydroxyapatite is a biomaterial that could be used for bone replacement. The
synthesis of hydroxyapatite from seashell wastes of Anadara granosa has been
investigated by wet and dry methods. The sintering of hydroxyapatite was done at
1250°C for two hours. The biomaterial formed was characterized by XRD, FTIR,
SEM, and EDXA. The wet method showed a better result compare with the dry
method. The XRD profiles showed uniformly crystals of hydroxyapatite. The
XRD profiles showed uniformly crystals of hydroxyapatite. The FTIR spectra
showed the existence of PO 4 3- and OH- groups were the components of the
hydroxyapatite. The morphology of hydroxyapatite viewed under SEM showed
that the size of the particle was 0.52 m. The EDXA analysis showed that the
ratio of Ca / P by the wet and the dry methods was 1.64 and 1.84, respectively.
Keywords: seashell wastes, hydroxyapatite, synthesis, wet method, dry method


RINGKASAN
MUNTAMAH. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah
Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa) dibimbing oleh DONDIN SAJUTHI,
HENDRA ADIJUWANA, dan SULISTIOSO GIAT SUKARYO
Hidroksiapatit merupakan senyawa kalsium fosfat yang merupakan
komponen utama dari tulang dan gigi yang mempunyai sifat dapat berikatan
dengan tulang alami. Hidroksiapatit merupakan senyawa mineral dari kelompok
mineral apatit dengan rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 dan mempunyai struktur
heksagonal dengan parameter kisi a = 9.443Ǻ dan c = 6.875Ǻ serta nisbah Ca/P
sekitar 1.67. Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk
karbonat. Pada struktur hidroksiapatit, karbon dapat menggantikan ion OHmembnetuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3membentuk kristal apatit karbonat tipe B.
Sintesis serbuk hidroksiapatit telah dilakukan dengan berbagai sumber Ca
dan P, diantaranya kalsium nitrat (Ca(NO 3 ) 2 ) dengan amonium hidrogen fosfat
((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan kalsium hidroksida dengan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Telah
dikembangkan juga sintesis hidroksiapatit dengan sumber kalsium dari bahan
alam diantaranya tulang manusia, tulang hewan, batu gamping dan cangkang
telur. Pada penelitian ini dilakukan sintesis hidroksiapatit menggunakan Ca dari
cangkang kerang darah karena limbah cangkang kerang darah ini banyak terdapat
di perairan Indonesia dan pemanfaatannya belum maksimal. Metode sintesis yang

digunakan adalah metode kering dan metode basah. Metode kering, menggunakan
reaksi padat (dari padatan menjadi padatan) dan menghasilkan serbuk
hidroksiapatit dengan butir halus dan derajat kristalinitasnya tinggi. Metode
basah, menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi padatan), merupakan
metode yang umum digunakan karena sederhana dan menghasilkan serbuk
hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau amorf. Sumber P yang digunakan adalah
((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan (H 3 PO 4 ). Cangkang kerang darah yang digunakan untuk
sintesis dikalsinasi pada suhu 1000⁰C selama 24 jam untuk mendapatkan CaO
yang merupakan bahan dasar sintesis hidroksiapatit. Cangkang kerang darah yang
sudah dikalsinasi dianalisis dengan AAS untuk menentukan kadar Ca. Nisbah
Ca/P dalam sintesis adalah 5:3.
Sintesis dengan metode kering belum menghasilkan hidroksiapatit terlihat
pada pola difraksi sinar X menunjukkan bahwa puncak-puncak yang terbentuk
merupakan fasa senyawa apatit diantaranya apatit karbonat tipe A, apatit karbonat
tipe B, okta kalsium fosfat juga ada puncak hidroksiapatit dengan intensitas
rendah. Sintesis hidroksiapatit dengan metode kering yang menggunakan sumber
Ca dari limbah cangkang kerang darah masih merupakan campuran beberapa fasa
dan terlihat juga masih adanya CaO yang merupakan bahan dasar sintesis
hidroksiapatit. Pada metode kering dihasilkan nisbah Ca/P 1.84 nilai ini lebih
besar dari nilai nisbah Ca/P hidroksiapatit komersial. Ini disebabkan masih adanya

CaO yang memperbesar Ca dalam hasil sintesis tersebut.
Sintesis dengan metode basah diperoleh hidroksiapatit berbentuk butir halus
yang homogen, pola difraksi menunjukkan terbentuknya hidroksiapatit dengan

puncak-puncak dengan intensitas tinggi pada sudut 2θ adalah 25.88⁰, 31.77⁰,
32.19⁰ dan ini spesifik untuk hidroksiapatit. Hasil penafsiran spektrum FTIR
menunjukkan terbentuknya hidroksiapatit dengan adanya puncak ion PO 4 3- dan
OH- yang merupakan gugus fungsi dari hidroksiapatit. Hasil analisis EDXA
menunjukkan nisbah Ca/P 1.64. hasil ini mendekati hidroksiapatit komersial yang
mempunyai nisbah Ca/P 1.67.
Kata kunci : limbah cangkang kerang, hdroksiapatit, sintesis, metode kering,
metode basah.

© Hak cipta milik IPB, tahun 2011
Hak cipta dilindungi undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT
DARI LIMBAH CANGKANG KERANG DARAH
(Anadara granosa,sp)

MUNTAMAH

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Kimia

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Charlena, M.Si


Judul Tesis
Nama
NRP

: Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Kerang
Darah (Anadara granosa)
: Muntamah
: G451090161

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST, Ph.D
Ketua

Ir. Hendra Adijuwana, MST

Drs. Sulistio Giat Sukaryo, MT


Anggota

Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi
Pascasarjana Kimia

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Purwantiningsih, M.S.

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr

Tanggal Ujian: ………………

Tanggal Lulus: ………….

PRAKATA

Alhamdulillahirobilalamin penulis panjatkan puji syukur kepada Allah SWT
yang telah melimpahkan rahmat serta hidayahnya sehingga karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan . Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari
bulan Januari sampai dengan Mei 2011 ini adalah Sintesis dan Karakterisasi
Hidroksiapatit dari Limbah Cangkang Kerang Darah (Anadara granosa).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. drh. Dondin Sajuthi, MST,
Ph.D, Ir. Hendra Adijuwana, MST, dan Drs. Sulistioso Giat Sukaryo, MT selaku
pembimbing, serta kepada Prof. Dr. Purwantiningsih MS, Dr. Charlena M.Si dan
Agus Saputra, M.Si yang telah banyak memberi saran dan masukkan. Disamping
itu terima kasih juga penulis sampaikan kepada staf Laboratorium Kimia
Anorganik , PS Biofarmaka, Laboratorium Bersama IPB, laboratorium BATAN
yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan
kepada ayah, ibu, suami, anak-anak tercinta serta seluruh keluarga, atas doa,
dukungan, dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2011
Muntamah

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Boyolali pada tanggal 4 April 1971 dari ayah Jamari
dan ibu Daryati. Penulis merupakan putri pertama dari empat bersaudara.
Tahun 1989 penulis lulus dari SMA Negeri 6 Surakarta dan pada tahun
yang sama lulus seleksi masuk IKIP Semarang melelui jalur UMPTN. Penulis
memilih jurusan pendidikan kimia D3 Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam lulus tahun 1992 dan pada tahun yang sama diterima bekerja
sebagai operator lab di PT. MIBENZO Lengkong Sukabumi Jawa Barat .
Tahun 1993 penulis diterima mengajar di SMA Negeri 3 Sukabumi dan
tahun 1996 masuk ke Universitas Terbuka. Penulis menyelesaikan pendidikan
sarjana pada tahun 1998 dan pada tahun 2001 mengajar di STM Negeri 1 Kota
Sukabumi, kemudian pada tahun 2003 mengajar di Universitas Muhammadiyah
Sukabumi pada tahun yang sama penulis diterima PNS di Departemen Agama dan
ditugaskan mengajar kimia di MAN 1 Kota Sukabumi.
Pada tahun 2009 penulis lulus seleksi masuk Sekolah Pascasarjana IPB
dengan biaya dari Beasiswa Utusan Daerah Departemen Agama untuk
melanjutkan studi pada program Magister Mayor Kimia.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ……………………………………………………………


vi

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………

vi

DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………

viii

PENDAHULUAN
Latar Belakang …………………………………………………………
Tujuan Penelitian ………………………………………………………
Manfaat Penelitian ……………………………………………………..
Hipotesis ………………………………………………………………..
TINJAUAN PUSTAKA
Kerang Darah ………………………………………………………….
Hidroksiapatit ………………………………………………………….
Sintesis Hidroksiapatit …………………………………………………

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian …………………………………………..
Bahan dan Alat …………………………………………………………
Metode Penelitian ………………………………………………………
HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………………..
SIMPULAN DAN SARAN …………………………………………………
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….
LAMPIRAN ………………………………………………………………. .

1
3
3
3

4
6
8
11
11
11
14
21
22
25

DAFTAR TABEL

Halaman
Kandungan elemen anorganik pada tulang..........................................................

7

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Cangkang kerang Darah (Anadara granosa)…………………………….

4

2. Struktur kristal hidroksiapatit ....................................................................

6

3. Difraktogram hasil kalsinasi cangkang kerang pada suhu 1000oC
selama 24 jam…………………………………………………………….

14

4. Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit dengan metode
kering (a) dan metode basah (b)……………………………....................

16

5. Spektrum FTIR hasil sintesis dengan metode kering (a)
dan metode basah (b)................................................................................

17

6. SEM hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b)……

19

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.

Hasil determinasi limbah cangkang kerang darah ………………….. 26

2.

Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode kering……………….

27

3.

Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode basah………………

28

4.

Data JCPDS…………………………………………………………

29

5.

Difraktogram hidroksiapatit komersial…………………….……… 31

6.

Data hasil XRD (NH 4 ) 2 HPO 4 ……………………………………… 31

7.

Data EDXA hasil sintesis metode kering…………………………..

32

8.

Data EDXA hasil sintesis metode basah……………………………

33

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan bahan untuk memperbaiki jaringan
tulang dan gigi cukup besar sehingga berbagai upaya dikembangkan dalam rangka
mencari bahan alternatif untuk memperbaiki tulang dan gigi yang baik, terjangkau
masyarakat serta dapat menggantikan struktur jaringan yang hilang tanpa
menimbulkan efek negatif
Tulang merupakan penopang tubuh manusia. Pada pembentukan tulang, selsel tulang keras membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium
karbonat. Senyawa kalsium fosfat ini yang memberikan sifat keras dalam jaringan
tulang. Kristal kalsium fosfat dalam jaringan tulang tersebut dikenal sebagai
kristal apatit (Dahlan et al. 2009).
Tulang memiliki kapasitas untuk mengalami pertumbuhan regeneratif, tetapi
pada berbagai kasus klinis masih diperlukan pembedahan dan tranplantasi.
Rekonstruksi dengan tranplantasi dapat dilakukan dengan allograft, autograft,
xenograft ataupun berbagai biomaterial sintetis. Material allograft diperoleh dari
tulang manusia sedangkan xenograft diperoleh dari binatang. Penggunaan
allograft dan xenograft dibatasi oleh respon imunologi ataupun kemungkinan
suatu penyakit yang menyertainya. Autograft dilakukan dengan menggunakan
tulang sehat bagian tubuh lainnya milik pasien yang bersangkutan.Terbatasnya
jumlah massa tulang yang dapat diambil juga menjadi limitasi pelaksanaan
autograft. Biomaterial sintetis diharapkan dapat mengatasi limitasi

allograft,

autograft ataupun xenograft (Sopyana 2007).
Implant tulang ke dalam tubuh manusia dapat menggunakan berbagai
material sintetik alternatetif dari bahan keramik, logam maupun polimer,
contohnya apatit serbuk. Hidroksiapatit dengan rumus kimia Ca 10 (PO4)

6

(OH)

2

merupakan salah satu contoh apatit serbuk dan merupakan komponen anorganik
utama pada tulang dan gigi (Kehoe 2008). Hidroksiapatit ini digunakan sebagai
pelapis tulang buatan yang dimasukkan ke dalam tubuh manusia dan merupakan
salah satu kristal kalsium fosfat yang akan memberikan sifat keras dalam jaringan
tulang (Dahlan et al. 2009).

2
Hidroksiapatit yang di buat secara sintesa kimia disebut hidroksiapatit
sintetik. Hidroksiapatit sintetik dapat diperoleh tidak hanya melalui reaksi
senyawa-senyawa sintetik tetapi dapat juga mereaksikan senyawa sintetik tersebut
dengan senyawa alami. Hidroksiapatit sintetik dikenal sebagai salah satu bahan
implant yang penting karena mempunyai sifat bioaktif, biokompatibel, dan
osteokonduktif yang sama dengan mineral tulang alami, sehingga bisa digunakan
sebagai pengganti jaringan keras manusia (Balumurugan et. al 2005 & Kumar
2008). Senyawa hidroksiapatit yang dipakai sekarang adalah senyawa
hidroksiapatit sintetik dengan harga yang sangat mahal karena merupakan bahan
yang di impor dari luar negeri. Menurut data BPPT harga hidroksiapatit sintetik
adalah 1 juta rupiah per gram dan diimpor dari jepang.
Penelitian ini diharapkan bisa mengatasi masalah di atas, yaitu dengan
mensintesis hidroksiapatit menggunakan bahan dasar limbah kerang laut yang
jumlahnya melimpah di Negara kita. Indonesia merupakan Negara kepulauan
yang dua per tiga luas wilayahnya merupakan wilayah perairan. Luas perairaan
yang dimiliki keberadaannya di Indonesia menjadikan sektor perikanan sangat
potensial. Salah satu komoditas yang melimpah perairan adalah kerang. Produksi
kerang-kerangan di Indonesia dari tahun 2002 ke tahun meningkat. Data produksi
dari tahun 2002 sampai dengan 2006 berturut-turut, adalah sebesar 7.00 ton, 12.86
ton, 12.99 ton, 16.35 ton, dan 18.87 ton, namun komoditas ini belum optimum
pemanfaatannya terutama limbah cangkang kerang (Prasustyane 2009). Limbah
cangkang kerang mengandung kalsium karbonat yang tinggi 98% yang dapat
dijadikan sumber kalsium pada sintesis hidroksiapatit (Awang-Hazmi et al, 2005)
Penelitian tentang hidroksiapatit sudah banyak dilakukan karena aplikasinya
sebagai biomaterial, katalis, pertukaran ion, konduktor ion oksidasi, dan material
luminescent. Hidroksiapatit telah secara luas digunakan untuk implant biomedis,
operasi jaringan keras, regenerasi tulang, memperbaiki, mengisi, memperluas dan
merekonstruksi jaringan tulang rusak (V’azquez 2005, Prabakaran et al. 2005 &
Teixeira 2008).
Berbagai

teknik

telah

dikembangkan

untuk

sintesis

hidroksiapatit

diantaranya adalah metode kering, metode basah, reaksi hidrotermal dan sol gel
(Balumurugan et. al 2005 & Kehoe 2008). Berbagai sumber bahan dasar sintesis

3
hidroksiapatit telah digunakan diantaranya sumber Ca berasal dari tulang manusia,
tulang sapi, batu gamping dan cangkang telur. Sumber fosfor dalam sintesis
hidroksiapatit

yang

telah

digunakan

adalah

amonium

hidrogen

fosfat

(NH 4 ) 2 HPO 4 , asam fosfat (H 3 PO 4 ), fosfor pentaoksida (P 2 O 5 )
Pada penelitian ini sintesis hidroksiapatit melalui metode kering dan
metode basah. Kalsium diambil dari cangkang kerang direaksikan dengan
menggunakan ammonium hidrogen fosfat [(NH 4 ) 2 HPO 4 ]

untuk memperoleh

hidroksiapatit sintetik dan direaksikan dengan asam fosfat (H 3 PO 4 ). Hasil sintesis
dikarakterisasi dengan menggunakan XRD (defraksi sinar-X), mikroskop elektron
payaran (SEM/EDXA), dan FTIR.

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mensintesis dan karakterisasi kristal
hidroksiapatit dari limbah cangkang

kerang darah dengan dua metode yaitu

metode kering dan metode basah.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan di bidang medis dan
memberikan informasi bahwa limbah cangkang kerang laut

dapat disintesis

menjadi hidroksiapatit
Hipotesis
Kandungan kalsium dalam limbah kerang laut dapat dimanfaatkan sebagai
starting material untuk mensintesis hidroksiapatit yang mempunyai sifat sama
dengan hidroksiapatit sintetik (komersial).

4

TINJAUAN PUSTAKA
Cangkang Kerang Darah
Kerang merupakan jenis hewan bertubuh lunak (mollusca) yang termasuk
pada kelas bivalvia (bercangkang dua). Cangkang kerang terdiri atas tiga lapisan
yaitu, Periostrakum merupakan lapisan tipis dan gelap yang tersusun atas zat
tanduk yang dihasilkan oleh tepi mantel sehingga sering disebut lapisan tanduk,
fungsinya untuk melindungi lapisan yang ada di sebelah dalamnya dan lapisan ini
berguna untuk melindungi cangkang dari asam karbonat dalam air serta memberi
warna cangkang; Prismatik adalah lapisan tengah yang tebal dan terdiri atas
kristal-kristal kalsium karbonat yang berbentuk prisma yang berasal dari materi
organik yag dihasilkan oleh tepi mantel; Nakreas, merupakan lapisan terdalam
yang tersusun atas kristal-kristal halus kalsium karbonat .Kerang darah (Anadara
granosa) merupakan salah satu jenis kerang yang berpotensi dan bernilai
ekonomis untuk dikembangkan sebagai sumber protein dan mineral untuk
memenuhi kebutuhan pangan masyarakat Indonesia. Kerang darah banyak
ditemukan pada substrat yang berlumpur di muara sungai dengan tofografi pantai
yang landai sampai kedalaman 20 m. Kerang darah bersifat infauna yaitu hidup
dengan cara membenamkan diri di bawah permukaan lumpur di perairan dangkal.

Gambar 1 cangkang kerang darah (Anadara granosa)
Determinasi sampel limbah kerang laut oleh Laboratorium Pengujian
Produktivitas dan Lingkungan perairan (Proling) Departemen Manajemen
Sumberdaya Perairan IPB adalah sebagai berikut :

5
Kerajaan

:

Animalia

Filum

:

Mollusca

Kelas

:

Pelecypoda

Sub Kelas

:

Lamellibranchia

Ordo

:

Taxodonta

Famili

:

Taxodonta

Genus

:

Anadara

Spesies

:

Anadara granosa

Kerang ini memiliki pigmen darah merah/haemoglobin yang disebut bloody
cockles, sehingga kerang ini dapat hidup pada kondisi kadar oksigen yang relatif
rendah, bahkan setelah dipanen masih bisa hidup walaupun tanpa air. Kerang yang
hidup memiliki ciri cangkang tertutup rapat bila terkena sentuhan. Sedangkan
kerang yang mati cangkangnya agak terbuka dan sedikit menganga yang diikuti
oleh bau segar yang perlahan-lahan berganti dengan bau busuk (amoniak).
Ciri-ciri kerang darah adalah sebagai berikut: mempunyai 2 keping
cangkang yang tebal, ellifs dan kedua sisi sama, kurang lebih 20 rib, cangkang
berwarna putih ditutupi periostrakum yang berwarna kuning kecoklatan sampai
coklat kehitaman. Ukuran kerang dewasa 6-9 cm (Nurjanah et al. 2005)
Komposisi mineral cangkang kerang dari 3 sumber yang berbeda adalah
sama untuk semua sampel. Gabungan kalsium karbonat dan karbon terdiri lebih
dari 98,7% dari total kandungan mineral. Mg, Na, P, K dan lain-lain (Fe, Cu, Ni,
B, Zn dan Si) terdiri sekitar 1,3%. Komposisi mineral cangkang kerang dari
Pantai Barat Semenanjung Malaysia adalah 98,7% CAC, 0,05% Mg, Na 0,9%,
0,02% P dan 0,2% lainnya (Awang-Hazmi et al, 2005)
Kandungan kalsium karbonat pada cangkang kerang merupakan sumber
kalsium yang dapat digunakan sebagai bahan sintesis hidroksiapatit.

6
Hidroksiapatit
Hidroksiapatit merupakan anggota dari mineral apatit (M 10 (ZO 4 ) 6 X 2 , dan
memiliki rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2. Hidroksiapatit juga merupakan senyawa
kalsium fosfat dengan rasio Ca/P sekitar 1,67. Jenis senyawa apatit lainnya
diperoleh dengan mengganti elemen-elemen pada bagian M, Z, dan X. M dapat
ditempati oleh Ca, Mg, Sr, Ba, Cd, Pb. Z dapat ditempati oleh unsur P, V, As, S,
Si, Ge, dan gugus fungsi CO 3 . X dapat ditempati oleh unsur F, Cl, OH, O, Br,
serta gugus fungsi CO 3 dan OH (V’azquez 2005). Struktur kristal dari
hidroksiapatit (Gambar 2) adalah heksagonal dengan parameter kisi a = b =
9,4225 Ǻ dan c = 6,8850 Ǻ (Manafi 200λ).

Gambar 2 Struktur kristal hidroksiapatit
Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk karbonat.
Pada struktur hidroksiapatit, karbonat dapat menggantikan ion OH- membentuk
kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3- membentuk kristal
apatit tipe B. Pada umumnya, presipitasi pada temperatur rendah akan membentuk
apatit karbonat tipe B, sedangkan apatit yang dipresipitasi dari reaksi pada suhu
tinggi akan menghasilkan karbonat apatit tipe A (Riyani et al. 2005).
Senyawa apatit merupakan jenis keramik yang dapat disintesis dan
diimplankan ke dalam tubuh manusia. Untuk dapat diimplankan ke dalam tubuh
manusia harus memenuhi syarat medis yaitu, bersifat bioaktif, biokompatibel dan
tidak beracun. Hidroksiapatit, dengan formula Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , merupakan
kristal apatit yang sangat stabil yang biasa diimplankan sebagai pengganti tulang
atau pengisi gigi (filler) gigi (Sasikumar 2006 & Dahlan et al. 2009)

7
Tulang merupakan material gabungan organik-keramik alami dengan
struktur hierarki yang komplek. Kandungan utamanya terdiri dari fibril kolagen
(20 %) yang telah mengalami infiltrasi oleh fase inorganik kristal ukuran nano
(69%) dan air (9%). Unsur pokok anorganik tulang memiliki keserupaan dengan
yang ada pada komposisi hidroksiapatit sintetik. . Kristal hidroksiapatit yang
berada pada tulang memiliki bentuk yang menyerupai jarum atau menyerupai
batang dengan panjang 40-60 nm, lebar 10-20 nm, dan ketebalan 1-3 nm.
(Mollazadeh et al. 2007).
Tabel 1 Kandungan elemen anorganik pada tulang
Komposisi

Kandungan
(%berat)

Ca

34

P

15

Mg

0,5

Na

0,8

K

0,2

C

1,6

Unsur lain

47,9

Tulang mempunyai dua fungsi utama yaitu pertama sebagai penyangga
tubuh dan pendukung gerakan. Kedua merupakan tempat cadangan mineral dan
berkaitan dengan metabolisme tubuh, yang disimpan ataupun dikeluarkan setiap
kali diperlukan oleh tubuh. Pada pembentukan tulang, sel-sel tulang keras
membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium karbonat (Dahlan et al.
2009).

8
Sintesis Hidroksiapatit
Pembuatan serbuk hidroksiapatit dipengaruhi oleh morfologi, stoikiometri,
kristalinitas dan ukuran khususnya rentang nanometer memiliki peran utama
dalam produksi biomaterial. Sintesis serbuk hidroksiapatit telah dilakukan dengan
berbagai sumber Ca dan P, diantaranya kalsium nitrat (Ca(NO 3 ) 2 ) dengan
amonium hidrogen fosfat ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) dan kalsium hidroksida dengan asam
fosfat (H 3 PO 4 ). Telah dikembangkan juga sintesis hidroksiapatit dengan sumber
kalsium dari bahan alam diantaranya tulang manusia, tulang hewan, batu gamping
dan cangkang telur.
Sintesis hidroksiapatit dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya
adalah :
1. Metode basah, menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi
padatan), merupakan metode yang umum digunakan karena sederhana
dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau
amorf.
2. Metode kering, menggunakan reaksi padat (dari padatan menjadi
padatan) dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan butir halus
dan derajat kristalinitasnya tinggi.
3. Metode hidrotermal, menggunakan reaksi hidrotermal (dari larutan
menjadi padatan) dan menghasilkan hidroksiapatit dengan kristal
tunggal.
4. Metode alkoksida, menggunakan reaksi hidrolisa (dari larutan menjadi
padatan) dan biasanya digunakan untuk membuat lapisan tipis (thin
film) dan hidroksiapatit yang dihasilkan

mempunyai derajat

kristalinitas tinggi.
5. Metode fluks, menggunakan reaksi peleburan garam (dari pelelehan
menjadi padatan), menghasilkan hidroksiapatit kristal tunggal yang
mengandung unsur lain seperti boron apatit, fluorapatit, dan
kloroapatit.
Selain itu ada metode lain yaitu metode sol-gel yang menghasilkan serbuk
hidroksiapatit dengan ukuran butir yang relatif homogen dan derajat kristalinitas
tinggi (Thamaraiselvi et al. 2006).

9
Sintesis Hidroksiapatit dengan Metode Kering
Proses kristalisasi kalsium fosfat dapat ditingkatkan dengan menaikkan
aktivitas ion yang terlibat dengan cara meningkatkan suhu, atau menghilangkan
penghambat. Pembuatan senyawa kalsium fosfat dapat dilakukan pada suhu
900oC dan menghilangkan karbonat yang merupakan penghambat dalam
pembentukan kristal. Metode kering dalam pembuatan hidroksiapatit sintetik
menggunakan reaksi padat (padat menjadi padatan), tanpa menggunakan pelarut
apapun. Metode ini tepat digunakan untuk menghasilkan kristalisasi yang baik
dari hidroksiapatit, berupa bubuk dengan perhitungan %w dari perbandingan
massa, sehingga menghasilkan fasa hidroksiapatit. Prinsip yang digunakan dalam
metode ini adalah sifat dasar atom yang bergerak bervibrasi semakin cepat pada
temperatur yang semakin tinggi. (Prabakaran et al. 2005 & Dahlan et al. 2009).
Sintesis

hidroksiapatit dengan sumbar Ca dari cangkang telur dengan

metode kering menghasilkan hidroksiapatit dengan nilai parameter kisi mendekati
ketepatan 100% dibandingkan dengan nilai sesungguhnya, kristalinitas berkisar
dari 84 sampai 90% dan rasio Ca/P keseluruhan sampel berada pada kisaran 2.
nilai ini melebihi nilai hidroksiapatit murni dengan rasio Ca/P adalah 1,67
( V’azquez 2005 & Dahlan et al. 2009).
Sintesis Hidroksiapatit dengan Metode Basah
Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah yaitu dengan menggunakan
larutan dan akan dihasilkan padatan. Pada metode basah ini melalui proses
presipitasi. Kristal apatit banyak mengandung gugus karbon dalam bentuk
karbonat. Pada struktur hidroksiapatit, karbonat dapat menggantikan ion OHmembentuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila menggantikan ion PO 4 3membentuk kristal apatit tipe B. Pada umumnya, presipitasi pada temperatur
rendah akan membentuk apatit karbonat tipe B, sedangkan apatit yang
dipresipitasi dari reaksi pada suhu tinggi akan menghasilkan karbonat apatit tipe A
(Riyani et al. 2005).
Menurut Salas et al. 2004 Proses sintesis hidroksiapatit dengan metode
basah ada dua macam, yaitu :
1. Proses yang melibatkan reaksi antara kalsium hidroksida Ca(OH) 2
dan garam fosfat (NH 4 ) 2 HPO 4 .

10
10Ca(OH) 2 + 6(NH 4 ) 2 HPO 4 + 2H 2 O

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2

+ 12NH 4 OH + 6H 2 O
2. Proses yang melibatkan reaksi antara asam (H 3 PO 4 )
dan basa (Ca(OH) 2 ).
10Ca(OH) 2 + 6H 3 PO 4

Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18H 2 O

Keuntungan utama sintesis dengan proses basah, adalah bahwa hasil
samping sintesisnya air, kemungkinan kontaminasi selama pengolahan sangat
rendah, dan biaya pengolahan rendah. Reaksi ini sederhana, murah, cocok untuk
produksi industri skala besar dan tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan.
Sintesis dengan metode basah menghasilkan hidroksiapatit dengan tingkat
kemurnian tinggi (Kehoe 2008).
.

11

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan selama lima bulan mulai bulan Januari 2011 sampai
Mei 2011 bertempat di Laboratorium

Kimia Anorganik Departemen Kimia

FMIPA IPB, Laboratorium Bersama Departemen Kimia IPB, Pusat Biofarmaka
IPB, dan Laboratorium Puspitek Serpong PTBIN BATAN.

Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cangkang
kerang laut (Anadara granosa), (NH 4 ) 2 HPO 4 , etanol 96 %, dan H 3 PO 4 . Alat-alat
yang digunakan adalah cawan keramik, alat gelas yang biasa digunakan di
laboratorium kimia, pemanas listrik, ballmill PW 700i, magnetik stirrer,
termometer, buret, statip, dan neraca analitik. Untuk menentukan kadar kalsium
dalam cangkang kerang dengan menggunakan AAS SHIMADZU AA-7000.
Karakterisasi hasil sintesis dengan menggunakan Shimadzu XRD 610 sumber
target Cu Kα ( = 1,54056 Ǻ) , FTIR Bruker tipe Tensor 37 dengan jangkauan
bilangan gelombang 4000-400 cm-1 , dan

untuk mengetahui morfologi hasil

sintesis digunakan SEM/EDXA JEOL JSM-6510LA dengan tegangan 22 kV
perbesaran 1500 kali.
Metode Penelitian
Sintesis hidroksiapatit pada penelitian ini dilakukan dengan metode reaksi
kering (padat menjadi padatan) dan metode basah (presipitasi). Sumber kalsium
yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cangkang kerang yang diambil
dari rumah makan seafood di cibadak Sukabumi dengan diameter cangkang
1.5-2.0 cm.
Kalsinasi cangkang kerang
Proses perlakuan cangkang kerang meliputi pembersihan, pengeringan dan
kalsinasi. Perlakuan diawali dengan pembersihan cangkang kerang dari kotoran
makro kemudian dikeringkan di udara terbuka. Kalsinasi pada cangkang kerang
dilakukan dua kali yaitu pada suhu 1000oC selama 12 jam sehingga didapatkan

12
kalsium hal ini sesuai dengan yang dilakukan oleh Dahlan et al. 2009. Yang
kedua dilakukan kalsinasi selama 24 jam pada suhu 10000C. Cangkang kerang
hasil kalsinasi dihaluskan kemudian dianalisis dengan AAS untuk mengetahui
kadar kalsium pada cangkang kerang.
Penentuan kadar Ca dalam cangkang kerang (Dahlan et al. 2009)
Sampel ditimbang 0,1025 gram, lalu ditambah 10 mL asam nitrat pekat.
Sampel didestruksi pada suhu 1000C selama 1 jam, diangkat dan didinginkan.
Larutan dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan dibilas dengan air suling,
kemudian dianalisis dengan menggunakan spektrometer AAS.
Sintesis hidroksiapatit dengan reaksi kering ( modifikasi Dahlan et al. 2009)
Cangkang kerang yang sudah dikalsinasi dan (NH 4 ) 2 HPO 4 ditimbang
dengan rasio Ca/P 5 : 3 persen massa dimilling dengan kecepatan 300 rpm
selama 6 jam. Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 1250oC selama 2 jam.
Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah (modifikasi Vazquez et al. 2005)
Serbuk cangakng kerang hasil kalsinasi dan asam fosfat dilarutkan dalam
etanol 96 % sebanyak 100 mL. Presipitasi dilakukan pada suhu 370C dengan
pengadukan 300 rpm dan laju alir 1,0 mL/menit kemudian dipanaskan dalam
penangas air bersuhu 600C selama 1 jam, larutan diendapkan pada suhu kamar
selama 24 jam kemudian diaduk pada suhu 600C dengan kecepatan pengadukan
300 rpm sampai larutan berubah menjadi gel berwarna putih. Gel yang diperoleh
dipanaskan pada suhu 12500C selama 2 jam.
Karakterisasi dengan XRD (Dahlan et al. 2009)
Defraktometer XRD yang digunakan adalah Shimadzu XRD 610, sumber
target CuKα ( = 1,54056Ǻ). Sampel disiapkan sebanyak 2 gram, kemudian
dimasukkan dalam holder yang berukuran (2 x 2) cm2 pada difraktometer. Sudut
awal diambil pada 50 dan sudut akhir pada 1000 dengan kecepatan baca 20 per
menit.

13
Karakterisasi dengan FTIR
Dua milligram sampel dicampur dengan 100 mg KBR dibuat pellet
kemudian dianalisis dengan IR dengan jangkauan bilangan gelombang 4000-400
cm-1.

Karakterisasi dengan SEM/EDXA
Sampel diletakkan pada plat alumunium yang memiliki dua sisi kemudian
dilapisi dengan lapisan emas setebal 48nm. Sampel yang telah dilapisi diamati
dengan menggunakan SEM dengan tegangan 22 kV dan perbesaran 1500 kali.

14

HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini diawali dengan persiapan sumber kalsium, yaitu limbah
cangkang kerang darah. Limbah cangkang kerang berfungsi sebagai starting
material pada pembuatan komposit kalsium fosfat. Persiapan dilakukan dengan
membersihkan cangkang kerang dari komponen organiknya melalui kalsinasi.
Penelitian pendahuluan limbah cangkang kerang dikalsinasi pada suhu 1000oC

selama 12 jam. Hal ini mengacu pada kalsinasi yang telah dilakukan pada
cangkang telur ( Dahlan et al. 2009).
Hasil kalsinasi ini diharapkan menghasilkan CaO yang akan menjadi bahan
dasar sintesis hidroksiapatit. Pola difraksi yang dihasilkan dicocokkan dengan
data Joint Cristal Powder Difraction Standard (JCPDS). Pola difraksi yang
menunjukkan struktur CaO, adalah pola difraksi yang sesuai dengan JCPDS
(Lampiran 4). Hasil kalsinasi pada suhu 1000oC selama 12 jam belum
menghasilkan CaO tetapi masih berupa CaCO 3 . Kalsinasi dilanjutkan dengan
menambahkan waktu kalsinasi menjadi 24 jam dengan suhu yang sama.

Gambar 3 Difraktogram hasil kalsinasi cangkang kerang pada suhu 1000oC
selama 24 jam

15

Limbah cangkang kerang yang dikalsinasi pada suhu 1000oC selama 24 jam
(Gambar 3) menghasilkan pola difraksi dengan intensitas tinggi pada nilai 2θ:
32.20o, 37.40o, 54.02o, 64.36o, dan 67.60o. Nilai 2θ ini spesifik untuk senyawa
CaO sesuai dengan pola difraksi standar JCPDS.
Dasar pemikiran penambahan waktu kalsinasi adalah cangkang kerang
mempunyai struktur yang berbeda dengan cangkang telur. Cangkang kerang
terdiri tiga lapisan yaitu periostrakum yang terdiri atas zat tanduk, prismatik yang
merupakan lapisan tebal yang terdiri dari kristal-kristal CaCO 3 dan nakreas yang
merupakan lapisan terdalam tersusun atas kristal-kristal halus CaCO 3. Ketiga
lapisan tersebut membentuk cangkang yang sangat keras sehingga membutuhkan
waktu yang lebih lama untuk mendapatkan CaO dibandingkan dengan cangkang
telur.
Kadar kalsium (Ca2+) dalam cangkang kerang dari hasil kalsinasi pada suhu
10000C selama 24 jam diukur dengan menggunakan Atomic Absorption
Spectrometer (AAS). Persentase Ca yang diperoleh sebesar 61,23% berdasarkan
bobot kering.
Sintesis hidroksiapatit
Sintesis hidroksiapatit menggunakan dua metode yaitu metode kering dan
metode basah. Dua metode ini dipilih karena kedua metode mempunyai kelebihan
dalam sintesis hidroksiapatit. Metode kering dalam sintesis hidroksiapatit
menggunakan reaksi padat (padatan dengan padatan). Metode ini tepat digunakan
untuk menghasilkan kristalisasi yang baik dari hidroksiapatit berupa bubuk.
Prinsip yang digunakan dalam metode ini adalah sifat dasar atom yang bergerak
bervibrasi semakin cepat pada temperatur yang semakin tinggi (Dahlan et
al.2009). Metode basah (larutan menghasilkan padatan) mempunyai keuntungan
merupakan reaksi sederhana, hasil samping sintesisnya air, kemungkinan
kontaminasi selama pengolahan sangat rendah, dan biaya pengolahan rendah
(Kehoe 2008).

16
HAP : hidroksiapatit
AKA : Apatit Karbonat tipe A
AKB : Apatit Karbonat tipe B
OKF : Okta Kalsium Fosfat

350

OKF
300

OKF

OKF
250

a

HAP

AKB AKACaO
OKF HAP

200

OKF

AKB

HAP

HAP

HAP

150

HAP
100

HAP
HAP HA
P

HAP
HAP
HAP
HAPHAP
HAPHAP
HA HAP
H
HAPHAP
P
AP

30

40

HAP
50

HAP

HAP

b
0
0

10

20

50

60

Gambar 4 Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit dengan metode kering (a)
dan metode basah (b)

Difraktogram hasil sintesis hidroksiapatit (Gambar 4a) menunjukkan bahwa
reaksi kering ammonium hidrogen fosfat dan kalsium yang berasal dari limbah
cangkang kerang darah menghasilkan intensitas yang dimiliki secara bersama oleh
beberapa fasa senyawa kalsium fosfat. Fasa yang muncul selain hidroksiapatit
adalah apatit tipe A, apatit tipe B, dan okta kalsium fosfat. Puncak dengan
intensitas tertinggi terdapat pada sudut 2θ 27.78o, 31.03o, 34.33o pola ini spesifik
untuk senyawa okta kalsium fosfat (OKF). Selain itu masih ada puncak yang
dimiliki oleh CaO. Hasil sintesis dengan metode kering dengan bahan dasar CaO
dari cangkang kerang belum menghasilkan hidroksiapatit yang sesuai dengan data
JCPDS (Lampiran 4) dan pola difraksi dari hidroksiapatit komersial (Lampiran 5).
Dahlan et al. 2009 melaporkan bahwa sintesis hidroksiapatit dengan
metode kering dengan bahan dasar cangkang telur menghasilkan hidroksiapatit,
apatit karbonat tipe A, apatit karbonat tipe B dan okta kalsium phospat.
Hidroksiapatit yang dihasilkan mendekati 100% dibandingkan dengan nilai
sesungguhnya mempunyai dan kristalinitas yang cukup tinggi yaitu 84% sampai
94% dan rasio Ca/P pada kisaran 2.

17
Difraktogram

hasil

sintesis

dengan

metode

basah

(Gambar

4b)

memperlihatkan bahwa puncak-puncak yang dihasilkan semua merupakan fasa
hidroksiapatit. Sintesis hidroksiapatit dengan metode basah dihasilkan pola
difraksi sesuai dengan data dari JCPDS dan hidroksiapatit komersial.
Identifikasi Gugus Anion PO 4 3-, CO 3 2-, dan OH- dengan FTIR

b

a

Gambar 5 Spektrum FTIR hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode
basah (b)
Hasil pengukuran hidroksiapatit yang disintesis dengan metode kering dan
metode basah menggunakan FTIR ditunjukkan pada Gambar 5a dan 5b. Gugus
fosfat (PO 4 3-) vibrasi asimetri stretching kedua hasil sintesis terdeteksi pada
bilangan gelombang 1024 cm-1 sampai 1092 cm-1. Vibrasi asimetri bending untuk
kedua metode terlihat pada bilangan gelombang 550 cm-1 sampai 608 cm-1. Untuk
vibrasi simetri stretching hasil sintesis dengan

metode basah nampak pada

bilangan gelombang 961 cm-1 sedangkan hasil sintesis dengan metode kering
tidak terdeteksi bilangan gelombangnya. Vibrasi simetri bending hasil sintesis
metode basah tidak terdeteksi sedangkan hasil sintesis metode kering terdeteksi
pada bilangan gelombang 436 cm-1.
Pita serapan karbonat hasil sintesis dengan metode basah terdeteksi pada
bilangan gelombang 1420 cm-1 dan 1456 cm-1 yang merupakan pita serapan
vibrasi asimetri stretching lemah dengan bentuk tidak simetri yang menunjukkan

18
terbentuknya kristal. Hasil sintesis metode kering pita serapan karbonat tidak
terdeteksi.
Spektrum hasil sintesis dengan metode kering pada bilangan gelombang
1024 cm-1 berupa pita serapan yang melebar sedangkan hasil sintesis metode
basah terdapat pita serapan yang tidak simetri pada 1048 cm-1 dan 1092 cm-1
menunjukkan bahwa terbentuk kristal pada hasil sintesis.
Kristal hidroksiapatit ditandai oleh pita dalam bentuk ganda dengan
maksimum pada bilangan gelombang 570 cm-1 dan 601 cm-1 untuk hasil sintesis
metode basah, 550 cm-1 dan 608 cm-1 untuk hasil sintesis metode kering. Pada
hasil sintesis metode basah terlihat juga pita serapan pada bilangan gelombang
631 cm-1 yang bukan merupakan gugus PO 4 3- melainkan dari gugus OH-. Pada
kedua hasil sintesis terlihat adanya pita ganda yang menunjukkan terbentuknya
senyawa hidroksiapatit, untuk hasil sintesis metode basah puncaknya lebih tajam
dibandingkan hasil sintesis metode kering hal ini sesuai dengan pola difraksi sinar
X bahwa pada metode basah sudah terbentuk hidroksiapatit sesuai dengan data
JCPDS. Selain menunjukkan kehadiran kristal apatit bentuk ganda pita absorbsi
fosfat juga menunjukkan kandungan fase kristal apatit pada sampel (Soejoko &
Wahyuni 2002, Maauof et al.2010).
Pada gambar 5a kandungan fase kristal apatit pada hasil sintesis dengan
metode basah lebih tinggi dibandingkan dengan kristal apatit hasil sintesis dengan
metode kering. Pita fosfat pada spektrum hidroksiapatit komersial hadir sebagai
pita kecil pada bilangan gelombang 960 cm-1. Pita yang sama tampak relatif kecil
pada spektrum hasil sintesis metode basah sedangkan pada metode kering tidak
tampak.
Selain itu dalam spektrum hidroksiapatit terlihat pita serapan karakteristik
OH disekitar 3576 cm-1 dan 632 cm-1. Dalam spektrum hasil sintesis reaksi kering
pita gugus OH hanya tampak pada 3437 cm-1. Untuk hasil sintesis dengan metode
basah tampak pada bilangan gelombang 631 cm-1 dan dua puncak yang pada 3570
cm-1 dan 3644 cm-1.

19
Analisis morfologi sampel
Identifikasi fasa kristal dengan analisis difraksi sinar-X (XRD), juga
dikarakterisasi dengan SEM (scannging electron microscopy) yang diengkapi
dengan EDX untuk mengamati mikrostuktur serta komposisi sampel. Hasil foto
SEM untuk hasil síntesis dengan metode kering ditunjukkan pada gambar 6a.
Dari hasil foto SEM tampak morfologi kristal beberapa senyawa apatit yang
berkumpul sehingga tampak lebih besar. Hasil foto ini menunjukkan bahwa
sintesis dengan metode kering belum menghasilkan hidroksiapatit. Hasil foto
SEM untuk sampel hasil síntesis metode basah ditunjukkan pada gambar 6b. Dari
hasil foto SEM tampak morfologi dengan butir yang halus dan seragam. Hal ini
sesuai dengan pola difraksi sinar X yang menunjukkan bahwa sintesis dengan
metode basah menghasilkan puncak-puncak hidroksiapatit. Ukuran partikel hasil
síntesis dengan metode basah adalah 0.52 m. V’azquez 2005 melaporkan bahwa
hasil SEM hidroksiapatit hasil presipitasi merupakan butir-butir halus yang
berukuran seragam.
a

b

Gambar 6 SEM hasil sintesis dengan metode kering (a) dan metode basah (b)

20

Hasil

identifikasi

EDXA

untuk

metode

kering

(Lampiran

7)

memperlihatkan komposisi hasil síntesis yang didominasi oleh kalsium (Ca)
hingga 23% massa diikuti karbon (C) 22% dan fosfor (P) 9%. Selain itu oksigen
muncul hingga 31% . perbandingan Ca/P sebesar 1.84 meunjukkan hasil yang
cukup baik. EDXA untuk metode basah (Lampiran 8) memperlihatkan komposisi
hasil sintesis yang didominasi oleh kalsium (Ca) hingga 27% massa, diikuti
karbon (C) 20% dan fosfor (P) 13%. Selain itu unsur oksigen (O) muncul hingga
36%. Perbandingan Ca/P sebesar 1.64 memperlihatkan hasil yang baik sesuai
dengan hidroksiapatit komersial yaitu dengan perbandingan Ca/P sebesar 1.67
(V’azquez 2005). hasil identifikasi Nilai rasio yang dihasilkan pada sintesis
hidroksiapatit dari limbah cangkang kerang lebih mendekati dengan hidroksipatit
sintetik dibandingkan hidroksiapatit dari cangkang telur dengan rasio Ca/P
mendekati 2 (Dahlan et al. 2005).

21

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil sintesis dengan metode basah mempunyai pola XRD sesuai dengan
data JCPDS dan pola hidroksiapatit komersial. Pada sintesis metode kering belum
menghasilkan hidroksiapatit. Spektrum FTIR menunjukkan adanya gugus fosfat
726 – 1024 cm-1 dan 550 – 608 cm-1 terlihat pula pita absorpsi karakteristik OH
disekitar 3570 cm-1 dan 631 cm-1, adanya bentuk pita serapan ganda pada bilangan
gelombang 550 cm-1 sampai 608 cm-1 dan 631 cm-1 menunjukkan terbentuknya
hidroksipatit. Hasil SEM menunjukkan bahwa hasil sintesis dengan metode basah
menghasilkan hidroksiapatit dengan bentuk butir-butir halus yang seragam dengan
ukuran partikel 0.52 m, sedangkan dengan metode kering merupakan gabungan
beberapa fasa. Hasil EDXA menunjukkan nisbah Ca/P 1.64 untuk metode basah
dan 1.84 untuk metode kering. Limbah cangkang kerang laut dapat dijadikan
starting material untuk sintesis hidroksiapatit.
Saran
Penelitian ini dapat dilanjutkan untuk mendapatkan hidroksiapatit yang
mempunyai ukuran pori lebih besar antara lain guna keperluan implant tulang
ukuran pori 100 - 400 m atau untuk filer gigi 2.λ0±0.22 m. Perlu dilakukan
penelitian lebih lanjut penggunaan limbah cangkang kerang sebagai sumber
kalsium untuk sintesis hidroksiapatit.

22

DAFTAR PUSTAKA
Awang-Hazmi ABZ, Zuki MM, Nurdin A,. Jalila, Norimah Y. 2005. Mineral
Composition of the Cokle (Anadara granosa) Shells of West Coast of
Peninsular Malaysia and It’s Potential as Biomaterial for Use in Bone
Repair. J Animal and Veterinary Advances 6(5):591-594.
Balamurugan A, Michel J, Faure J, Benhayoune H, Wortham L, Sockalingum
G, Banchet, Bouthors S, Maquin DL, Balossier G. 2006. Synthesis and
Structural Analysis of Sol Gel Derived Stoichiometric Monophasic
Hydroxyapatite Ceramics Silikáty 50(1):27-31
Dahlan K, Prasetyanti F, Sari YW. 2009. Sintesis Hidroksiapatit dari
Cangkang Telur Menggunakan Dry Metode. J. Biofisika 5(2):71-78
Kehoe S, 2008. Optimisation of Hydroxyapatite (HAp) for Orthopaedic
Application via the Chemical Precipitation Technique [Thesis] School of
Mechanical and Manufacturing Engineering Dublin City University
Kumar A Ruban, Kalainathan S. 2008. Growth and characterization of nanocrystalline hydroxyapatite at physiological conditions Res. Technol.
43(6):640 – 644
Maauof HA, Khalil NM, Beherei HM, Ramadan MH. 2010. Effect of
Digestion Time on The Synthesis of Hydroxyapatite Ceramic Powder
Vol. XXII, N 1 Faculty of Science, Sebha University, Sebha, Libya,
National Research Centre, Cairo, Egypt
Manafi AM, Joughehdoust S. 2009. Synthesis of Hydroxyapatite
Nanostructure by Hydrothermal Condition for Biomedical Application.
Iranian J Pharmaceutechal Science 5(2):89-94
Mollazadeh S, Javadpour J, Khavandi A. 2007. In Situ Synthesis and
Characterization of Nano-size Hydroxyapatite in Poly (vinyl alcohol)
Matrix 33:1579-1583
Nurjanah, Zulhamzah, Kustiyariyah,.2005. Kandungan Mineral dan Proksimat
Kerang Darah (Anadara granosa) yang diambil dari Kabupaten
Boalemo, Gorontalo. Bulletin Teknologi Hasil Perikanan Vol VIII
Nomor 2
Prabakaran K, Balamurungan A, Rajeswari S. 2005. Development of Calcium
Phosphate Based Apatie From Hens Eggshell. Bull. Matar. Sci 28:115119
Prasustyane A. 2009. Karakteristik Asam Lemak dan Kolesterol Kijing Lokal
(Pilsbryoconcha exillis) dari Situ Gede Bogor Akibat Proses
Pengukusan. [Skripsi] Bogor : Institut Pertanian Bogor

23
Riyani E, Maddu A, Soejoko DJ. 2005. Karakterisasi Senyawa Kalsium Fosfat
Karbonat Hasil Pengaruh Penambahan ion F- dan Mg2+. J. Biofisika
1:82-89
Salas J, Benzo Z, Gonzalez G. 2004. Synthesis of Hydroxyapatite by
Mechanochemical Transformation. Revista Latinoamericana de
Metalurgia y Materials 24(1):12-16
Sasikumar S, Vijayaraghavan R. 2006. Low Temperature Syntesis of
Nanocrystaline Hydroksiapatite from Egg Shells by Combustion
Method. Trens Biomater.Artif.Organs 19(2):70-73
Soejoko DJ, Wahyuni S. 2002. Spektroskopi Infra Merah Senyawa Kalsium
Fosfat Hasil Presipitasi. Makara Sains Vol. 6 No. 3

Sopyana I, Mel M, Ramesh S, Khalidd KA. 2007. Porous Hydroxyapatite
for Artificial Bone Applications, Science and Technology of Advanced
Materials (8):116–123
Teixeira S, Rodriguez MA, Pena P, Monteiro FJ. 2008. Physical
Characterization of Hydroxyapatite Porous Scaffolds for Tissue
engineering Instituto de Engenharia Biomédica, Divisão de
Biomateriais; Universidade do Porto, Rua do Campo Alegre 823
(4):150-180
Thamaraiselvi TV, Prabakaran K, Rajeswari S. 2006. Synthesis of
Hydroxyapatite that Mimic Bone Mineralogy. Trends Biomater. Artif.
Organs, 19(2):81-83
V’azquez, Guzm’anC, Barba C, Pi’na, Mungu’ia N. 2005. Stoichiometric
hydroxyapatite obtained by precipitation and sol gel processes,
Investigaci’on Revista Mexiana De F’isica 51(3):284-239

24

25

LAMPIRAN

26

27
Lampiran 2 Diagram alir sintesis hidroksiapatit metode kering

Pencucian dan pengeringan
cangkang kerang

Kalsinasi cangkang kerang pada
T: 1000oC ; t :12 jam dan t ; 24
jam

Analisis kalsium dengan
AAS

Cangkang kerang + (NH4)2HPO4
di campur kemudian dimilling
pada kec. 300rpm; t :6 jam

Dipanaskan pada T : 12500C ;
t : 2 jam

Karakterisasi

XRD

FTIR

SEMEDXA

28
Lampiran 3 Diagram alir hidroksiapatit metode basah

Kerang hasil kalsinasi +
H3PO4

Dilarutkan dalam ethanol 96%
sebanyak 50 ml

Diaduk dengan kec. 300 rpm
pada T:37oC titrasi dengan etanol
96%

Dipanaskan pada penangas air
pada T : 60oC ; t : 1 jam

Diaduk dengan kec. 300rpm pada
T : 60oC sampai terbentuk gel

Dipanaskan pada T : 1250oC ;
t: 2 jam

XRD

FTIR

SEM/EDXA

29
Lampiran 4 Data JCPDS

30
Lanjutan Lampiran 4 Data JCPDS

31
Lampiran 5 Difraktogram hidroksiapatit komersial

Lampiran 6 Difraktogram (NH 4 ) 2 HPO 4

32

Lampiran 7 Data EDXA hasil sintesis metode kering

33

Perhitungan nisbah Ca/P hidroksiapatit hasil sintesis dengan metode kering
Mol Ca ═ 23.λ6 μ 40.08
═ 0.5λ
Mol P ═ λ.λ5 μ 30.λ7
═ 0.32
Nisbah Ca/P ═ 0.59/0.32
═ 1.84

Lampiran 8 Data EDXA hasil sintesis metode basah

34

Perhitungan nisbah Ca/P hidroksiapatit hasil sintesis dengan metode basah
Mol Ca ═ 27.71 μ 40.08
═ 0.6λ
Mol P ═ 13.04 μ 30.λ7
═ 0.42
Nisbah Ca/P ═ 0.6λ/0.42
═ 1.64

35

SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT
DARI LIMBAH CANGKANG KERANG DARAH
(Anadara granosa,sp)

MUNTAMAH

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan bahan untuk memperbaiki jaringan
tulang dan gigi cukup besar sehingga berbagai upaya dikembangkan dalam rangka
mencari bahan alternatif untuk memperbaiki tulang dan gigi yang baik, terjangkau
masyarakat serta dapat menggantikan struktur jaringan yang hilang tanpa
menimbulkan efek negatif
Tulang merupakan penopang tubuh manusia. Pada pembentukan tulang, selsel tulang keras membentuk senyawa kalsium fosfat dan senyawa kalsium
karbonat. Senyawa kalsium fosfat ini yang memberikan sifat keras dalam jaringan
tulang. Kristal kalsium fosfat dalam jaringan tulang tersebut dikenal sebagai
kristal apatit (Dahlan et al. 2009).
Tulang memiliki kapasitas untuk mengalami pertumbuhan regeneratif, tetapi
pada berbagai kasus klinis masih diperlukan pembedahan dan tranplantasi.
Rekonstruksi dengan tranplantasi dapat dilakukan dengan allograft, autograft,
xenograft ataupun berbagai biomaterial sintetis. Material allograft diperoleh dari
tulang manusia sedangkan xenograft diperoleh dari binatang. Penggunaan
allograft dan xenograft dibatasi oleh respon imunologi ataupun kemungkinan
suatu penyakit yang menyertainya. Autograft dilakukan dengan menggunakan
tulang sehat bagian tubuh lainnya milik pasien yang bersangkutan.Terbatasnya
jumlah massa tulang yang dapat diambil juga menjadi limitasi pelaksanaan
autograft. Biomaterial sintetis diharapkan dapat mengatasi limitasi

allograft,

autograft ataupun xenograft (Sopyana 2007).
Implant tulang ke dalam tubuh manusia dapat menggunakan berbagai
material sintetik alternatetif dari bahan keramik, logam maupun polimer,
contohnya apatit serbuk. Hidrok