Pencirian Poliblend Kapolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton
PENCIRIAN POLIBLEND
KOPOLIMER POLIASAMLAKTAT-POLIASAMGLIKOLAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON
REKO SUJATMIKO
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
REKO SUJATMIKO. Pencirian Poliblend Kopolimer PoliasamlaktatPoliasamglikolat dengan Polikaprolakton. Dibimbing oleh HENDRA ADIJUWANA,
TETTY KEMALA, dan AHMAD SJAHRIZA.
Polimer biodegradabel dan biokompatibel sintetik terus dikembangkan untuk
mendapatkan sifat yang sesuai dengan kebutuhan. Polimer tersebut di antaranya adalah
polikaprolakton (PCL) dan kopolimer poliasamlaktat-poliasamglikolat (PLGA). PCL
mempunyai permeabilitas yang baik, tetapi waktu degradasi dalam tubuh lebih dari 24
bulan. PLGA mempunyai waktu degradasi yang lebih cepat dibandingkan dengan PCL.
Sifat yang lebih baik dapat diperoleh dengan memodifikasi polimer melalui proses
blending.
Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, yaitu pembuatan PLGA 90:10, pembuatan
poliblend PLGA-PCL, dan pencirian. Pembuatan PLGA dilakukan melalui
polikondensasi. Poliblend terdiri atas campuran PLGA dan PCL dengan komposisi 75%
PLGA + 25% PCL dan 65% PLGA + 35% PCL. Selanjutnya, pencirian polimer
dilakukan melalui spektroskopi inframerah transformasi fourier (FTIR) dan difraksi sinar
X (XRD).
Hasil analisis menggunakan FTIR dan XRD menunjukkan bahwa poliblend
bersifat semikristalin.
ABSTRACT
REKO SUJATMIKO. Characterization of Poly(lactic-co-glycolic acid) and
Polycaprolactone Polyblends.
Supervised by HENDRA ADIJUWANA, TETTY
KEMALA, and AHMAD SJAHRIZA.
Synthetic biodegradable and biocompatible polymers is developing to obtain the
desired properties. These polymers are polycaprolactone (PCL) and poly(lactic-coglycolic acid) (PLGA). PCL has good permeability, but it has degradation rate longer
than 24 months. PLGA has faster degradation rate than PCL. Better properties can be
obtained by modification the polymers by blending process.
The research was done in three steps, began with synthesis of PLGA 90:10,
followed by preparation of PLGA-PCL polyblends, and characterization. PLGA was
synthesized by polycondensation. The Polyblend was consisted of PLGA and PCL in
composition 75% PLGA + 25% PCL and 65% PLGA + 35% PCL. Then, polymer was
characterized by fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy and X-ray diffraction
(XRD).
The analysis result using FTIR and XRD showed that the polyblend was
semicrystalline.
PENCIRIAN POLIBLEND
KOPOLIMER POLIASAMLAKTAT-POLIASAMGLIKOLAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON
REKO SUJATMIKO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Judul
: Pencirian Poliblend
Polikaprolakton
Nama : Reko Sujatmiko
NIM : G44202034
Kopolimer
Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Hendra Adijuwana, MST
NIP 130 321 037
Tetty Kemala, M.Si
NIP 132 232 787
Pembimbing III,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
dengan
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dapat dilaksanakan berkat
hibah kompetisi A2 Departemen Kimia, Institiut Pertanian Bogor. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2006 ini ialah polimer,
dengan judul Pencirian Poliblend Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
dengan Polikaprolakton.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir. Hendra Adijuwana MST, Ibu Tetty
Kemala M.Si, dan Bapak Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang telah banyak
memberi masukan dan arahan. Di samping itu penghargaan penulis sampaikan kepada
staf Kimia Bagian Fisik (Pak Mail, Pak Nano, Ibu Ai), staf Bagian Kimia Anorganik (Pak
Sawal, Pak Caca, Ibu Nur, Ibu Siti Maemunah), staf Kimia Bagian Analitik (Pak Eman),
staf Bagian Kimia Organik (Pak Sabur, Ibu Yeni), staf Bagian Departemen (Mas Heri,
Pak Didi), serta teman-teman seperjuangan: Fajar, Yudi KS, Yogi, Lukmana, Fifi, Anna,
dan Zulfikar. Terima kasih pula kepada Pak Zul dari Universitas Pendidikan Indonesia
untuk analisis FTIR. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta
seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2007
Reko Sujatmiko
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pelaihari pada tanggal 22 Juni 1984 dari ayah Ir. Sudradjat,
MS dan ibu Yayat Rohayati. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMU Negeri 3 Bogor dan pada tahun yang sama
lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih
Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
Tahun 2004 penulis melaksanakan kegiatan praktik lapang di PT Multi Nitrotama
Kimia dengan tema Uji Mutu Butiran Amonium Nitrat. Pada tahun 2006 penulis
melaksanakan penelitian yang didanai hibah kompetisi A2 Departemen Kimia mengenai
Pencirian Poliblend Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................................................
vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat (PLGA) .......................................................
Polikaprolakton (PCL).......................................................................................................
Poliblend ...........................................................................................................................
Pencirian Polimer .............................................................................................................
1
1
2
2
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat .................................................................................................................
Metode Penelitian..............................................................................................................
Pembuatan Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat (PLGA) 90:10...........................
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL ....................................................................................
Pencirian ...........................................................................................................................
3
3
3
3
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL .....................................................................................
4
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR.................................................................................
4
Uji Kristalinitas dengan XRD............................................................................................
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan............................................................................................................................
8
Saran ................................................................................................................................
8
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................
8
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Halaman
Struktur PLGA ...................................................................................................................... 1
Struktur PCL............................................... .......................................................................... 2
Poliblend I (a); Poliblend II (b)...................................................... ...................................... 4
Spektrum FTIR PLGA 90:10 ............................................................................................... 4
Spektrum FTIR PCL ............................................................................................................. 5
Spektrum FTIR Poliblend I................................................................................................... 5
Spektrum FTIR Poliblend II.................................................................................................. 6
Difraktogram PLGA 90:10 ................................................................................................... 6
Difraktogram PCL ................................................................................................................ 7
Difraktogram Poliblend I ...................................................................................................... 7
Difraktogram Poliblend II..................................................................................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
Halaman
Diagram alir kerja penelitian ................................................................................................ 11
Data derajat kristalinitas........................................................................................................ 12
PENDAHULUAN
Selama ini penggunaan bahan kaca atau
keramik sebagai bahan pengukung obat masih
menyisakan persoalan yang harus dipecahkan,
karena bahan tersebut tidak dapat terdegradasi
dan akan tetap tinggal dalam tubuh meskipun
proses pengobatan telah selesai. Untuk itulah,
maka perlu diciptakan alternatif bahan lain
yang dapat terdegradasi untuk dijadikan bahan
dasar pembuatan bahan pengukung obat
(Robbani 2004).
Polimer biodegradabel sintetik sekarang
ini dikembangkan dan diaplikasikan untuk
kebutuhan klinik, seperti benang jahit untuk
pembedahan, bahan penyalur obat, media
transplantasi
jaringan,
dan
peralatan
ortopedik. Polimer tersebut
di antaranya
adalah
poliasamglikolat,
poliasamlaktat,
kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat,
dan polikaprolakton, yang menawarkan
beberapa keuntungan dibandingkan polimer
lain dalam pengembangan rekayasa jaringan.
Kuncinya
adalah
kemampuan
untuk
menyesuaikan sifat mekanika dan kinetika
degradasi yang dimiliki untuk digunakan
dalam beberapa aplikasi (Gunatillake &
Adhikari 2003; Huh et al. 2006).
Poliasamglikolat (PGA), poliasamlaktat
(PLA), dan kopolimernya adalah golongan
poliester alifatik linear yang sering digunakan
dalam rekayasa jaringan. Degradasi terjadi
melalui hidrolisis ikatan esternya. Polimer ini
termasuk di antara sedikit polimer sintetik
yang disetujui oleh Badan Pangan dan Obatobatan (FDA) Amerika Serikat untuk aplikasi
klinik tertentu pada manusia (Ma 2004; Wu
& Ding 2004).
Penelitian
terhadap
kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat (PLGA) dan
polikaprolakton (PCL) untuk keperluan medis
telah banyak dilakukan. Penelitian-penelitian
tersebut menggunakan PLGA dan PCL
komersil (Xudong 1997; Sung 2004; Zong et
al. 2005). Namun, ada juga penelitian yang
menggunakan PLGA hasil pembuatan (Zhou
et al. 2004). PCL digunakan sebagai penyalur
obat karena mempunyai permeabilitas obat
yang baik. Namun, PCL hanya sesuai untuk
sistem penyalur obat jangka panjang, karena
sifat kristalinitas yang tinggi dan waktu
degradasi yang lambat. PLGA memiliki sifat
degradasi yang dapat disesuaikan, bergantung
pada rasio molar komponen monomer
individu. Namun, kelemahan PLGA adalah
memiliki elongasi saat putus yang rendah
karena mudah patah saat regangan akibat
tekanan (Porjazoska et al. 2004). Pada
penelitian ini, penulis menggunakan PLGA
hasil pembuatan dan PCL komersil.
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
menggabungkan sifat PLGA dan PCL melalui
pencampuran secara fisik yang diharapkan
dapat
menghasilkan
poliblend
yang
kompatibel.
TINJAUAN PUSTAKA
Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
(PLGA)
Polimer biodegradabel seperti kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat
(PLGA)
biasanya dibuat melalui kopolimerisasi
pembukaan cincin laktida dan glikolida
menggunakan timah oktoat (SnOct2) sebagai
katalis pada suhu tinggi (130-220°C), karena
SnOct2 adalah katalis komersial yang sangat
efisien dan zat aditif makanan yang diizinkan
di sejumlah negara. PLGA dibuat dengan
perbandingan monomer D,L-asam laktat dan
asam glikolat yang bervariasi dengan
kehadiran
timah
oktoat
melalui
polikondensasi langsung (Zhou et al. 2004).
PLGA merupakan polimer yang berbentuk
amorf. PLGA memiliki transisi kaca 45-55°C
dan waktu degradasi 1-6 bulan. Produk
degradasinya adalah asam laktat dan asam
glikolat (Gunatillake & Adhikari 2003).
Struktur PLGA ditunjukkan pada Gambar 1.
O
O
C
H2
C
O
H
C
C
O
m CH
3
Gambar 1
n
Struktur PLGA
Polikaprolakton (PCL)
Polikaprolakton (PCL) adalah plastik
biodegradabel bersifat termoplastik. Poliester
ini dibuat melalui penurunan minyak bumi
dan diikuti oleh proses polimerisasi
pembukaan cincin. PCL memiliki sifat tahan
terhadap air, minyak, pelarut, dan klorin,
mempunyai titik leleh yang rendah, dan
kekentalan rendah. Untuk mengurangi biaya
produksi biasanya PCL dicampur dengan pati,
sebagai contoh digunakan sebagai plastik
kemasan (Budiman 2003). Struktur PCL
ditunjukkan pada Gambar 2.
10
Pencirian Polimer
O
O
(CH2)5 C
n
Gambar 2
Struktur PCL
Pencampuran PCL dengan polimer
berbentuk serat (seperti selulosa) dapat
menghasilkan polimer yang biodegradabel
juga. Laju rata-rata dan hidrolisis dan
biodegradasi PCL bergantung pada bobot
molekul dan derajat kristalinitas. Walaupun
begitu banyak jenis mikroba di alam yang
mampu mendegradasi PCL.
PCL merupakan polimer yang berbentuk
semukristalin. PCL memiliki transisi kaca
(-65)-(-60)°C dan waktu degradasi lebih dari
24 bulan. Produk degradasinya adalah asam
kaproat (Gunatillake & Adhikari 2003).
Poliblend
Proses
blending
dalam
polimer
dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu
blending fisika dan blending kimia. Blending
fisika ialah pencampuran secara fisika antara
dua jenis polimer atau lebih yang memiliki
struktur berbeda dan tidak membentuk ikatan
kovalen antara komponen-komponennya.
Hasil pencampuran ini disebut poliblend.
Blending kimia ialah pencampuran antara dua
jenis polimer atau lebih yang memiliki
struktur berbeda dan ditandai dengan
terjadinya ikatan-ikatan kovalen antara
polimer-polimer penyusunnya. Blending
kimia akan menghasilkan kopolimer.
Interaksi yang terjadi dalam poliblend
adalah ikatan van der Waals, ikatan hidrogen,
atau interaksi dipol-dipol (Rabek 1980).
Polimer ini bertujuan mendapatkan sifat-sifat
material yang diinginkan dan disesuaikan
dengan keperluan. Poliblend komersial dapat
dihasilkan dari polimer sintetik dengan
polimer sintetik, polimer sintetik dengan
polimer alam, dan polimer alam dengan
polimer alam.
Poliblend
yang
dihasilkan
berupa
poliblend homogen dan poliblend heterogen.
Poliblend homogen terlihat homogen dan
transparan, mempunyai titik leleh tunggal dan
sifat fisiknya sebanding dengan komposisi
komponen-komponen
penyusunnya,
sedangkan poliblend heterogen terlihat tidak
jelas dan mempunyai beberapa titik leleh
(Brown 1988).
Polimer dapat dicirikan dengan bermacammacam cara. Analisis gel permeation
chromatography (GPC) untuk menentukan
bobot molekul. Analisis differential scanning
calorimetry (DSC) untuk mengetahui titik
transisi kaca (tg), dan titik leleh (tm). Analisis
scanning electron microscope (SEM) untuk
mengamati morfologi permukaan. Analisis
spektroskopi inframerah transformasi fourier
(FTIR) untuk mengidentifikasi gugus fungsi
(Zhou et al. 2004). Analisis difraksi sinar X
untuk menentukan kristalinitas (Kovalchuk et
al. 2005).
Pencirian polimer yang dilakukan pada
penelitian ini adalah spektroskopi inframerah
transformasi fourier (FTIR) dan difraksi sinar
X (XRD).
Spektroskopi Inframerah Transformasi
Fourier (FTIR)
Spektrokopi
inframerah
transformasi
fourier (FTIR) merupakan suatu teknik
pengukuran spektrum berdasarkan pada
respon dari radiasi elektromagnetik. FTIR
digunakan terutama untuk analisis kualitatif
dan kuantitatif suatu senyawa organik, dan
dapat pula digunakan untuk penentuan
struktur molekul suatu senyawa anorganik.
Metode spektroskopi IR memiliki dua
variasi instrumental, yaitu metode dispersif
dan metode transformasi fourier (FT). Metode
dispersif yang lebih awal menggunakan
prisma atau kisi dipakai untuk mendispersikan
radiasi IR, sedangkan FT menggunakan
prinsip interferometri. Metode yang disebut
terakhir memiliki beberapa keunggulan
dibandingkan dengan metode yang lainnya,
yaitu ukuran sampel kecil, perkembangan
spektrum yang cepat, kemampuan untuk
menyimpan dan memanipulasi spektrum
(Steven 2001).
Prinsip kerja instrumen ini adalah
mengukur energi inframerah yang diserap
oleh senyawa organik pada frekuensi atau
panjang gelombang tertentu. Energi radiasi
tersebut bervariasi dalam jarak tertentu dan
responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi
energi. Walaupun energi radiasi tersebut
bervariasi, dengan transformasi fourier,
sampel yang diradiasi bisa dinyatakan dalam
satu pulsa tunggal. Struktur dasar suatu
senyawa dapat ditentukan berdasarkan letak
absorpsi inframerahnya.
FTIR
telah
membawa
tingkat
keserbagunaan yang lebih besar ke penelitianpenelitian struktur polimer. Hal ini
11
dikarenakan spektrum-spektrum bisa disusur,
disimpan, dan ditransformasikan dalam
hitungan detik. Teknik ini memudahkan
penelitian reaksi-reaksi polimer seperti
degradasi atau ikat silang. FTIR teristimewa
bermanfaat dalam meneliti poliblend polimer.
Sementara paduan yang lain yang tidak
campur memperlihatkan suatu spektrum IR
yang merupakan penggabungan dari spektrum
homopolimer, spektrum poliblend yang dapat
campur adalah penggabungan dari tiga
komponen, yaitu dua spektrum homopolimer
dan satu spektrum interaksi yang timbul dari
interaksi kimia atau fisis antara homopolimerhomopolimer (Steven 2001).
(PCL), gas N2, timah oktoat (SnOct2), dan
diklorometana.
Alat-alat yang digunakan adalah FTIR
Shimadzu 8400, XRD Shimadzu XD-610,
hotplate, stirer, dan peralatan kaca.
Difraksi Sinar X (XRD)
Morfologi dan struktur polimer dapat
diperoleh dari pemeriksaan visual dan
interpretasi matematika terhadap pola dan
intensitas radiasi terhambur, termasuk derajat
kristalinitas
(Rabek
1980).
Derajat
kristalinitas berhubungan dengan struktur
rantai polimer. Apabila suatu polimer
memiliki struktur rantai yang semakin linear
maka derajat kristalinitasnya akan semakin
tinggi sehingga bersifat semakin kristalin dan
sebaliknya apabila strukturnya bercabang
maka akan cenderung bersifat amorf.
Sinar X dihasilkan dalam tabung sinar
katode ketika elektron-elektron berenergi
mengenai target-target logam. Ketika sinar X
difokuskan ke suatu sampel polimer (dalam
bentuk pelet atau silinder), maka akan terjadi
dua hamburan. Jika sampel tersebut kristal,
sinar X akan dihamburkan secara koheren.
Hal ini berarti bahwa tidak ada perubahan
panjang gelombang atau fasa antara sinarsinar insiden dan yang dihamburkan.
Hamburan koheren biasanya disebut sebagai
difraksi sinar X. Jika sampel memiliki
morfologi yang nonhomogen (semi kristal),
hamburan tersebut tidak koheren, yang berarti
bahwa panjang gelombang dan fasa
mengalami perubahan. Hamburan tak koheren
(hamburan Compton) dinyatakan sebagai
difraksi difusi. Hamburan koheren ditetapkan
dengan pengukuran sudut lebar dan hamburan
tak koheren dengan pengukuran sudut kecil
(Steven 2001).
Pembuatan PLGA dilakukan melalui
polikondensasi. Campuran asam laktat dan
asam glikolat (90% asam laktat + 10% asam
glikolat) serta SnOct2 dimasukkan ke dalam
erlenmeyer, lalu gas nitrogen dialirkan ke
dalam campuran. Erlenmeyer direndam dalam
minyak nabati yang dijaga pada suhu 160°C
selama 23 jam. Kemudian hasilnya
didinginkan pada suhu ruang.
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah asam
laktat 90%, asam glikolat, polikaprolakton
Metode Penelitian
Penelitian ini terdiri atas tiga tahap,
yaitu pembuatan kopolimer poliasamlaktatpoliasamglikolat (PLGA) 90:10, proses
blending, dan pencirian.
Pembuatan Kopolimer PoliasamlaktatPoliasamglikolat (PLGA) 90:10
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL
Blend PLGA dengan PCL disiapkan
dengan komposisi yang berbeda, dapat dilihat
pada Tabel 1. Poliblend dibuat dengan
mencampurkan setiap bagian polimer,
kemudian
dilarutkan
menggunakan
diklorometana. Larutan kemudian diaduk
dengan stirer sampai bercampur homogen.
Setelah itu, dicetak di atas permukaan teflon
dan didiamkan sampai terbebas dari
gelembung-gelembung
udara.
Cetakan
tersebut kemudian diuapkan pada suhu ruang.
Film yang tercetak dilepaskan dari teflon, dan
siap untuk di karakterisasi lebih lanjut.
Tabel 1. Komposisi Poliblend PLGA-PCL
Komposisi
PLGA (%)
PCL (%)
I
75
25
II
65
35
Pencirian
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Sampel yang berupa film, ditempatkan ke
dalam sel holder, kemudian dicari spektrum
yang sesuai. Hasilnya didapat berupa
Spektrum absorpsi hubungan antara bilangan
gelombang dengan transmitans. Spektrum
FTIR dari poliblend direkam menggunakan
spektrometer FTIR pada suhu ruang.
12
Pe ng ujia n Krista linita s d e ng a n XRD
Lembaran plastik dipotong dengan ukuran
2x2 cm. Sampel dipasang pada tempat sampel
dan dirotasikan agar terorientasi secara acak.
Pengukuran menggunakan alat difraksi sinar
X tipe Shimadzu XD-610, dengan sudut
putaran (θ) 60°-5° dan kecepatan putaran
2°/menit. Hasilnya berupa difraktogram
hubungan antara intensitas dan sudut 2θ.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL
Pembuatan
poliblend
PLGA-PCL
dilakukan dengan komposisi yang berbeda
(Tabel 1). PLGA yang digunakan merupakan
hasil polimerisasi dengan rendemen sebesar
80.38%. Film-film poliblend yang dihasilkan
dapat dilihat pada Gambar 3.
Film poliblend I terlihat lebih transparan
dibandingkan dengan film poliblend II. Pada
gambar tersebut juga terlihat dengan semakin
berkurangnya
komposisi
PCL
dan
bertambahnya komposisi PLGA akan
menyebabkan warna film tipis menjadi agak
kekuningan dan lebih mengkilap. Hal tersebut
disebabkan oleh PLGA yang menyumbangkan
sifat fisiknya yang berwarna kuning,
sedangkan PCL memliki sifat fisik berwarna
putih. Sifat kompatibilitas dapat ditentukan
melalui pengamatan secara visual yang
meliputi kehomogenan film. Film dikatakan
homogen jika terlihat transparan (Brown
1988). Secara keseluruhan, kedua film
cenderung terlihat transparan, sehingga dapat
disimpulkan bahwa kedua poliblend bersifat
kompatibel. Hal ini dapat terjadi karena
polimer-polimer
penyusunnya
telah
bercampur secara merata.
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Analisis poliblend PLGA-PCL dengan
menggunakan
FTIR
bertujuan
untuk
membandingkan gugus fungsi yang dimiliki
poliblend
dengan
kedua
polimer
penyusunnya.
Transmitans (%)
(a)
(b)
Gambar 3 Poliblend I (a); Poliblend II (b)
O-H
C-O
C H
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 4
Spektrum FTIR PLGA 90:10
13
Transmitans (%)
O-H
C H
C=O
C-O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 5
Spektrum FTIR PCL
500 cm-1, spektrum FTIR PLGA menunjukkan
tiga puncak serapan medium pada bilangan
gelombang 871.8 cm-1, 756.0 cm-1, dan 694.3
cm-1, sedangkan spektrum FTIR PCL hanya
menunjukkan dua puncak serapan medium
pada bilangan gelombang 960.5 cm-1 dan
732.9 cm-1.
Transmitans (%)
Spektrum FTIR PLGA maupun PCL
(Gambar 4 dan 5) menunjukkan bahwa
keduanya memiliki gugus fungsi yang sama.
Hal ini terjadi karena keduanya sama-sama
tergolong ke dalam poliester (Rezwan et al
2006).
Namun terdapat ciri khas yang
membedakan keduanya, yaitu di daerah 1000-
C-O
O-H
C H
Gambar 6
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Spektrum FTIR Poliblend I
Transmitans (%)
14
C-O
O-H
C H
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 7
Spektrum FTIR Poliblend II
banyak, begitupun sebaliknya. Hal ini
menunjukkan bahwa polimer yang dihasilkan
berasal dari pencampuran secara fisik,
sehingga tidak terbentuk gugus fungsi baru
pada poliblend.
Uji Kristalinitas dengan XRD
Analisis poliblend dengan menggunakan
XRD bertujuan untuk mengetahui derajat
kristalinitas, sehingga dapat diketahui
pengaruh dari kedua polimer penyusunnya.
Intensitas
Spektrum FTIR poliblend I dan II
(Gambar 6 dan 7) menunjukkan tidak adanya
puncak serapan yang baru. Proses blending
secara fisika ditunjukkan dari analisis FTIR
yang menghasilkan gabungan gugus fungsi
dari
komponen-komponen
penyusunnya
(Hijrianti 2005).
Puncak serapan yang
menjadi ciri khas kedua polimer penyusunnya
muncul di daerah 1000-500 cm-1. Komposisi
polimer penyusun mempengaruhi spektrum
FTIR poliblend, sehingga peningkatan
komposisi PLGA menyebabkan gugus fungsi
PLGA yang muncul pada spektrum semakin
2 theta (°)
Gambar 8 Difraktogram PLGA 90:10
amorf dapat terjadi akibat adanya percabangan
pada struktur rantai PLGA, sehingga ada
ruang di antara molekul polimer (kerapatan
rendah) dan struktur molekul menjadi tidak
teratur. Percabangan berasal dari gugus metil
pada unit ulang asam laktat.
Intensitas
Difraktogram PLGA 90:10 (Gambar 8)
menunjukkan bahwa PLGA bersifat amorf.
Hal ini ditandai dengan tidak adanya puncakpuncak yang tajam. PLGA dengan komposisi
asam glikolat 0-70% bersifat amorf
(Gunatillake & Adhikari 2003).
Bentuk
2 theta (°)
Gambar 9 Difraktogram PCL
2003). Bentuk kristal dapat terjadi karena
struktur rantai PCL yang linear, sehingga
kerapatan ruang tinggi dan menjadi lebih
teratur.
Intensitas
Difraktogram
PCL
(Gambar
9)
menunjukkan
bahwa
PCL
bersifat
semikristalin. Hal ini ditandai dengan adanya
puncak-puncak yang tajam. PCL merupakan
polimer semikristalin (Gunatillake & Adhikari
2 theta (°)
Gambar 10
Difraktogram Poliblend I
Intensitas
16
Gambar 11
2 theta (°)
Difraktogram Poliblend II
Difraktogram poliblend I dan II (Gambar
10 dan 11) menunjukkan bahwa kedua
poliblend bersifat semikristalin. Hal ini
ditandai dengan puncak-puncak yang tajam.
Poliblend I memiliki derajat kristalinitas
sebesar 13.57%, dan poliblend II memiliki
derajat kristalinitas sebesar 25.12%. PCL
menyumbangkan sifat kristal pada poliblend,
sehingga peningkatan komposisi PCL
menyebabkan peningkatan derajat kristalinitas
pada poliblend.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Analisis FTIR poliblend PLGA dengan
PCL menunjukkan bahwa polimer yang
dihasilkan adalah poliblend.
Analisis XRD menunjukkan bahwa Kedua
poliblend bersifat semikristalin. Poliblend I
memiliki derajat kristalinitas sebesar 13.57%
dan poliblend II memiliki derajat kristalinitas
sebesar 25.12%. Peningkatan komposisi PCL
menyebabkan peningkatan derajat kristalinitas
pada poliblend.
Saran
Pencirian lebih lanjut diperlukan untuk
menentukan sifat fisik poliblend, yaitu analisis
gel permeation chromatography (GPC),
differential scanning calorimetry (DSC), dan
scanning electron microscope (SEM).
DAFTAR PUSTAKA
Brown ME. 1988. Introduction to Thermal
Analysis Techniques and Applications.
London: Chapman and Hall.
Budiman N. 2003. Polimer Biodegradabel.
Kompas 28 Februari 2003.
Gunatillake PA, Adhikari R. 2003.
Biodegradable Synthetic Polymers for
Tissue Enginerring. European Cells and
Materials 5:1-16.
Hijrianti M. 2005. Polyblend Propilena, High
Density Polyethylene, dan Aditif Elevated
Culfree Microorganism. [Skripsi]. Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Huh KM, Young WC, Kinam P. 2006. PLGAPEG Block Copolymers for Drug
Formulations.
http://www.drugdelivery
tech.com/home.shtml. [28 Maret 2006].
Kovalchuk A, Fischer W, Epple M. 2005.
Controlled Release of Goserelin from
Microporous
Polyglicolide
and
Polylactide. Macromolecular Bioscience
5:289-298.
Ma PX. 2004. Scaffold for Tissue Fabrication.
Materials Today. Mei: 30-40.
17
Porjazoska A, et al. 2004. Biocompatible
Polymer Blends of Poly(D,L-lactic acidco-glycolic acid) and Three Block PCLPDMS-PCL
Copolymers:
Their
Characterizations
and
Degradations.
CCAACAA 77:545-551.
Rabek JF. 1980. Experimental Methods of
Polymer Chemistry. New York: Wiley.
Rezwan K, Chen QZ, Blaker JJ, Boccaccini
AR. 2006. Biodegradable and Bioactive
Porous Polymer/Inorganic Composite
Scaffolds for Bone Tissue Engineering.
Biomaterials 27:3413-3431.
Robbani MN. 2004. Biodegradasi struktur dan
morfologi mikrosfer polilaktat. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Steven MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I,
penerjemah.
Jakarta:
Erlangga.
Terjemahan dari Polymer Chemistry: An
Introduction.
Stuart B. 2003. Polymer Analysis. Sydney:
Wiley.
Sudjadi. 1983. Penentuan Struktur Senyawa
Organik. Jakarta: Ghalia Indonesia.
Sung HJ. 2004. Matrix Metalloproteinase 9
(MMP-9) and Biodegradable Polymers in
The Engineering of a Vascular Construct.
[Tesis]. Georgia: Instititut Teknologi
Georgia.
Wu L, Ding J. 2004. In Vitro Degradation of
Three-Dimensional Porous Poly(lactideco-glycolide)
Scaffold
for
Tissue
Engineering. Biomaterials 25: 5821-5830.
Xudong C. 1997. Delivery of Neuroactive
Molecules
from
Biodegradable
Microspheres.
[Tesis].
Toronto:
Universitas Toronto.
Zhou S, Deng X, Li X, Jia W, Liu L.
2004. Synthesis and Characterization of
Biodegradable Low Molecular Weight
Aliphatic Polyesters and Their Use in
Protein-Delivery Systems. Journal of
Applied Polymer Science 91:1848-1856.
Zong et al. 2005. Electrospun Fine-Textured
Scaffolds for Heart Tissue Constructs.
Biomaterials 26:5330-5338.
18
LAMPIRAN
19
Lampiran 1
Diagram alir kerja penelitian
Pembuatan PLGA
Poliblend PLGA-PCL
Pencirian
FTIR
XRD
Data akhir
Simpulan
20
Lampiran 2
Data derajat kristalinitas
Sampel
Luas daerah
(cm2)
Poliblend I
Poliblend II
Amorf
345.2250
304.1400
Kristal
54.1850
102.0350
Contoh perhitungan: (dari data Poliblend I)
Luas total = Luas daerah amorf + Luas kristalin
Luas total = 345.2250 + 54.1850
= 399.4100
Derajat kristalinitas = 54.1850 x 100%
399.4100
= 13.57%
Luas total
(cm2)
Derajat kristalinitas
(%)
399.4100
406.1750
13.57
25.12
KOPOLIMER POLIASAMLAKTAT-POLIASAMGLIKOLAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON
REKO SUJATMIKO
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
REKO SUJATMIKO. Pencirian Poliblend Kopolimer PoliasamlaktatPoliasamglikolat dengan Polikaprolakton. Dibimbing oleh HENDRA ADIJUWANA,
TETTY KEMALA, dan AHMAD SJAHRIZA.
Polimer biodegradabel dan biokompatibel sintetik terus dikembangkan untuk
mendapatkan sifat yang sesuai dengan kebutuhan. Polimer tersebut di antaranya adalah
polikaprolakton (PCL) dan kopolimer poliasamlaktat-poliasamglikolat (PLGA). PCL
mempunyai permeabilitas yang baik, tetapi waktu degradasi dalam tubuh lebih dari 24
bulan. PLGA mempunyai waktu degradasi yang lebih cepat dibandingkan dengan PCL.
Sifat yang lebih baik dapat diperoleh dengan memodifikasi polimer melalui proses
blending.
Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, yaitu pembuatan PLGA 90:10, pembuatan
poliblend PLGA-PCL, dan pencirian. Pembuatan PLGA dilakukan melalui
polikondensasi. Poliblend terdiri atas campuran PLGA dan PCL dengan komposisi 75%
PLGA + 25% PCL dan 65% PLGA + 35% PCL. Selanjutnya, pencirian polimer
dilakukan melalui spektroskopi inframerah transformasi fourier (FTIR) dan difraksi sinar
X (XRD).
Hasil analisis menggunakan FTIR dan XRD menunjukkan bahwa poliblend
bersifat semikristalin.
ABSTRACT
REKO SUJATMIKO. Characterization of Poly(lactic-co-glycolic acid) and
Polycaprolactone Polyblends.
Supervised by HENDRA ADIJUWANA, TETTY
KEMALA, and AHMAD SJAHRIZA.
Synthetic biodegradable and biocompatible polymers is developing to obtain the
desired properties. These polymers are polycaprolactone (PCL) and poly(lactic-coglycolic acid) (PLGA). PCL has good permeability, but it has degradation rate longer
than 24 months. PLGA has faster degradation rate than PCL. Better properties can be
obtained by modification the polymers by blending process.
The research was done in three steps, began with synthesis of PLGA 90:10,
followed by preparation of PLGA-PCL polyblends, and characterization. PLGA was
synthesized by polycondensation. The Polyblend was consisted of PLGA and PCL in
composition 75% PLGA + 25% PCL and 65% PLGA + 35% PCL. Then, polymer was
characterized by fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy and X-ray diffraction
(XRD).
The analysis result using FTIR and XRD showed that the polyblend was
semicrystalline.
PENCIRIAN POLIBLEND
KOPOLIMER POLIASAMLAKTAT-POLIASAMGLIKOLAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON
REKO SUJATMIKO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Judul
: Pencirian Poliblend
Polikaprolakton
Nama : Reko Sujatmiko
NIM : G44202034
Kopolimer
Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Hendra Adijuwana, MST
NIP 130 321 037
Tetty Kemala, M.Si
NIP 132 232 787
Pembimbing III,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
dengan
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dapat dilaksanakan berkat
hibah kompetisi A2 Departemen Kimia, Institiut Pertanian Bogor. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2006 ini ialah polimer,
dengan judul Pencirian Poliblend Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
dengan Polikaprolakton.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir. Hendra Adijuwana MST, Ibu Tetty
Kemala M.Si, dan Bapak Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang telah banyak
memberi masukan dan arahan. Di samping itu penghargaan penulis sampaikan kepada
staf Kimia Bagian Fisik (Pak Mail, Pak Nano, Ibu Ai), staf Bagian Kimia Anorganik (Pak
Sawal, Pak Caca, Ibu Nur, Ibu Siti Maemunah), staf Kimia Bagian Analitik (Pak Eman),
staf Bagian Kimia Organik (Pak Sabur, Ibu Yeni), staf Bagian Departemen (Mas Heri,
Pak Didi), serta teman-teman seperjuangan: Fajar, Yudi KS, Yogi, Lukmana, Fifi, Anna,
dan Zulfikar. Terima kasih pula kepada Pak Zul dari Universitas Pendidikan Indonesia
untuk analisis FTIR. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta
seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2007
Reko Sujatmiko
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pelaihari pada tanggal 22 Juni 1984 dari ayah Ir. Sudradjat,
MS dan ibu Yayat Rohayati. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMU Negeri 3 Bogor dan pada tahun yang sama
lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih
Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
Tahun 2004 penulis melaksanakan kegiatan praktik lapang di PT Multi Nitrotama
Kimia dengan tema Uji Mutu Butiran Amonium Nitrat. Pada tahun 2006 penulis
melaksanakan penelitian yang didanai hibah kompetisi A2 Departemen Kimia mengenai
Pencirian Poliblend Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................................................
vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat (PLGA) .......................................................
Polikaprolakton (PCL).......................................................................................................
Poliblend ...........................................................................................................................
Pencirian Polimer .............................................................................................................
1
1
2
2
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat .................................................................................................................
Metode Penelitian..............................................................................................................
Pembuatan Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat (PLGA) 90:10...........................
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL ....................................................................................
Pencirian ...........................................................................................................................
3
3
3
3
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL .....................................................................................
4
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR.................................................................................
4
Uji Kristalinitas dengan XRD............................................................................................
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan............................................................................................................................
8
Saran ................................................................................................................................
8
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................
8
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Halaman
Struktur PLGA ...................................................................................................................... 1
Struktur PCL............................................... .......................................................................... 2
Poliblend I (a); Poliblend II (b)...................................................... ...................................... 4
Spektrum FTIR PLGA 90:10 ............................................................................................... 4
Spektrum FTIR PCL ............................................................................................................. 5
Spektrum FTIR Poliblend I................................................................................................... 5
Spektrum FTIR Poliblend II.................................................................................................. 6
Difraktogram PLGA 90:10 ................................................................................................... 6
Difraktogram PCL ................................................................................................................ 7
Difraktogram Poliblend I ...................................................................................................... 7
Difraktogram Poliblend II..................................................................................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
Halaman
Diagram alir kerja penelitian ................................................................................................ 11
Data derajat kristalinitas........................................................................................................ 12
PENDAHULUAN
Selama ini penggunaan bahan kaca atau
keramik sebagai bahan pengukung obat masih
menyisakan persoalan yang harus dipecahkan,
karena bahan tersebut tidak dapat terdegradasi
dan akan tetap tinggal dalam tubuh meskipun
proses pengobatan telah selesai. Untuk itulah,
maka perlu diciptakan alternatif bahan lain
yang dapat terdegradasi untuk dijadikan bahan
dasar pembuatan bahan pengukung obat
(Robbani 2004).
Polimer biodegradabel sintetik sekarang
ini dikembangkan dan diaplikasikan untuk
kebutuhan klinik, seperti benang jahit untuk
pembedahan, bahan penyalur obat, media
transplantasi
jaringan,
dan
peralatan
ortopedik. Polimer tersebut
di antaranya
adalah
poliasamglikolat,
poliasamlaktat,
kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat,
dan polikaprolakton, yang menawarkan
beberapa keuntungan dibandingkan polimer
lain dalam pengembangan rekayasa jaringan.
Kuncinya
adalah
kemampuan
untuk
menyesuaikan sifat mekanika dan kinetika
degradasi yang dimiliki untuk digunakan
dalam beberapa aplikasi (Gunatillake &
Adhikari 2003; Huh et al. 2006).
Poliasamglikolat (PGA), poliasamlaktat
(PLA), dan kopolimernya adalah golongan
poliester alifatik linear yang sering digunakan
dalam rekayasa jaringan. Degradasi terjadi
melalui hidrolisis ikatan esternya. Polimer ini
termasuk di antara sedikit polimer sintetik
yang disetujui oleh Badan Pangan dan Obatobatan (FDA) Amerika Serikat untuk aplikasi
klinik tertentu pada manusia (Ma 2004; Wu
& Ding 2004).
Penelitian
terhadap
kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat (PLGA) dan
polikaprolakton (PCL) untuk keperluan medis
telah banyak dilakukan. Penelitian-penelitian
tersebut menggunakan PLGA dan PCL
komersil (Xudong 1997; Sung 2004; Zong et
al. 2005). Namun, ada juga penelitian yang
menggunakan PLGA hasil pembuatan (Zhou
et al. 2004). PCL digunakan sebagai penyalur
obat karena mempunyai permeabilitas obat
yang baik. Namun, PCL hanya sesuai untuk
sistem penyalur obat jangka panjang, karena
sifat kristalinitas yang tinggi dan waktu
degradasi yang lambat. PLGA memiliki sifat
degradasi yang dapat disesuaikan, bergantung
pada rasio molar komponen monomer
individu. Namun, kelemahan PLGA adalah
memiliki elongasi saat putus yang rendah
karena mudah patah saat regangan akibat
tekanan (Porjazoska et al. 2004). Pada
penelitian ini, penulis menggunakan PLGA
hasil pembuatan dan PCL komersil.
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
menggabungkan sifat PLGA dan PCL melalui
pencampuran secara fisik yang diharapkan
dapat
menghasilkan
poliblend
yang
kompatibel.
TINJAUAN PUSTAKA
Kopolimer Poliasamlaktat-Poliasamglikolat
(PLGA)
Polimer biodegradabel seperti kopolimer
poliasamlaktat-poliasamglikolat
(PLGA)
biasanya dibuat melalui kopolimerisasi
pembukaan cincin laktida dan glikolida
menggunakan timah oktoat (SnOct2) sebagai
katalis pada suhu tinggi (130-220°C), karena
SnOct2 adalah katalis komersial yang sangat
efisien dan zat aditif makanan yang diizinkan
di sejumlah negara. PLGA dibuat dengan
perbandingan monomer D,L-asam laktat dan
asam glikolat yang bervariasi dengan
kehadiran
timah
oktoat
melalui
polikondensasi langsung (Zhou et al. 2004).
PLGA merupakan polimer yang berbentuk
amorf. PLGA memiliki transisi kaca 45-55°C
dan waktu degradasi 1-6 bulan. Produk
degradasinya adalah asam laktat dan asam
glikolat (Gunatillake & Adhikari 2003).
Struktur PLGA ditunjukkan pada Gambar 1.
O
O
C
H2
C
O
H
C
C
O
m CH
3
Gambar 1
n
Struktur PLGA
Polikaprolakton (PCL)
Polikaprolakton (PCL) adalah plastik
biodegradabel bersifat termoplastik. Poliester
ini dibuat melalui penurunan minyak bumi
dan diikuti oleh proses polimerisasi
pembukaan cincin. PCL memiliki sifat tahan
terhadap air, minyak, pelarut, dan klorin,
mempunyai titik leleh yang rendah, dan
kekentalan rendah. Untuk mengurangi biaya
produksi biasanya PCL dicampur dengan pati,
sebagai contoh digunakan sebagai plastik
kemasan (Budiman 2003). Struktur PCL
ditunjukkan pada Gambar 2.
10
Pencirian Polimer
O
O
(CH2)5 C
n
Gambar 2
Struktur PCL
Pencampuran PCL dengan polimer
berbentuk serat (seperti selulosa) dapat
menghasilkan polimer yang biodegradabel
juga. Laju rata-rata dan hidrolisis dan
biodegradasi PCL bergantung pada bobot
molekul dan derajat kristalinitas. Walaupun
begitu banyak jenis mikroba di alam yang
mampu mendegradasi PCL.
PCL merupakan polimer yang berbentuk
semukristalin. PCL memiliki transisi kaca
(-65)-(-60)°C dan waktu degradasi lebih dari
24 bulan. Produk degradasinya adalah asam
kaproat (Gunatillake & Adhikari 2003).
Poliblend
Proses
blending
dalam
polimer
dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu
blending fisika dan blending kimia. Blending
fisika ialah pencampuran secara fisika antara
dua jenis polimer atau lebih yang memiliki
struktur berbeda dan tidak membentuk ikatan
kovalen antara komponen-komponennya.
Hasil pencampuran ini disebut poliblend.
Blending kimia ialah pencampuran antara dua
jenis polimer atau lebih yang memiliki
struktur berbeda dan ditandai dengan
terjadinya ikatan-ikatan kovalen antara
polimer-polimer penyusunnya. Blending
kimia akan menghasilkan kopolimer.
Interaksi yang terjadi dalam poliblend
adalah ikatan van der Waals, ikatan hidrogen,
atau interaksi dipol-dipol (Rabek 1980).
Polimer ini bertujuan mendapatkan sifat-sifat
material yang diinginkan dan disesuaikan
dengan keperluan. Poliblend komersial dapat
dihasilkan dari polimer sintetik dengan
polimer sintetik, polimer sintetik dengan
polimer alam, dan polimer alam dengan
polimer alam.
Poliblend
yang
dihasilkan
berupa
poliblend homogen dan poliblend heterogen.
Poliblend homogen terlihat homogen dan
transparan, mempunyai titik leleh tunggal dan
sifat fisiknya sebanding dengan komposisi
komponen-komponen
penyusunnya,
sedangkan poliblend heterogen terlihat tidak
jelas dan mempunyai beberapa titik leleh
(Brown 1988).
Polimer dapat dicirikan dengan bermacammacam cara. Analisis gel permeation
chromatography (GPC) untuk menentukan
bobot molekul. Analisis differential scanning
calorimetry (DSC) untuk mengetahui titik
transisi kaca (tg), dan titik leleh (tm). Analisis
scanning electron microscope (SEM) untuk
mengamati morfologi permukaan. Analisis
spektroskopi inframerah transformasi fourier
(FTIR) untuk mengidentifikasi gugus fungsi
(Zhou et al. 2004). Analisis difraksi sinar X
untuk menentukan kristalinitas (Kovalchuk et
al. 2005).
Pencirian polimer yang dilakukan pada
penelitian ini adalah spektroskopi inframerah
transformasi fourier (FTIR) dan difraksi sinar
X (XRD).
Spektroskopi Inframerah Transformasi
Fourier (FTIR)
Spektrokopi
inframerah
transformasi
fourier (FTIR) merupakan suatu teknik
pengukuran spektrum berdasarkan pada
respon dari radiasi elektromagnetik. FTIR
digunakan terutama untuk analisis kualitatif
dan kuantitatif suatu senyawa organik, dan
dapat pula digunakan untuk penentuan
struktur molekul suatu senyawa anorganik.
Metode spektroskopi IR memiliki dua
variasi instrumental, yaitu metode dispersif
dan metode transformasi fourier (FT). Metode
dispersif yang lebih awal menggunakan
prisma atau kisi dipakai untuk mendispersikan
radiasi IR, sedangkan FT menggunakan
prinsip interferometri. Metode yang disebut
terakhir memiliki beberapa keunggulan
dibandingkan dengan metode yang lainnya,
yaitu ukuran sampel kecil, perkembangan
spektrum yang cepat, kemampuan untuk
menyimpan dan memanipulasi spektrum
(Steven 2001).
Prinsip kerja instrumen ini adalah
mengukur energi inframerah yang diserap
oleh senyawa organik pada frekuensi atau
panjang gelombang tertentu. Energi radiasi
tersebut bervariasi dalam jarak tertentu dan
responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi
energi. Walaupun energi radiasi tersebut
bervariasi, dengan transformasi fourier,
sampel yang diradiasi bisa dinyatakan dalam
satu pulsa tunggal. Struktur dasar suatu
senyawa dapat ditentukan berdasarkan letak
absorpsi inframerahnya.
FTIR
telah
membawa
tingkat
keserbagunaan yang lebih besar ke penelitianpenelitian struktur polimer. Hal ini
11
dikarenakan spektrum-spektrum bisa disusur,
disimpan, dan ditransformasikan dalam
hitungan detik. Teknik ini memudahkan
penelitian reaksi-reaksi polimer seperti
degradasi atau ikat silang. FTIR teristimewa
bermanfaat dalam meneliti poliblend polimer.
Sementara paduan yang lain yang tidak
campur memperlihatkan suatu spektrum IR
yang merupakan penggabungan dari spektrum
homopolimer, spektrum poliblend yang dapat
campur adalah penggabungan dari tiga
komponen, yaitu dua spektrum homopolimer
dan satu spektrum interaksi yang timbul dari
interaksi kimia atau fisis antara homopolimerhomopolimer (Steven 2001).
(PCL), gas N2, timah oktoat (SnOct2), dan
diklorometana.
Alat-alat yang digunakan adalah FTIR
Shimadzu 8400, XRD Shimadzu XD-610,
hotplate, stirer, dan peralatan kaca.
Difraksi Sinar X (XRD)
Morfologi dan struktur polimer dapat
diperoleh dari pemeriksaan visual dan
interpretasi matematika terhadap pola dan
intensitas radiasi terhambur, termasuk derajat
kristalinitas
(Rabek
1980).
Derajat
kristalinitas berhubungan dengan struktur
rantai polimer. Apabila suatu polimer
memiliki struktur rantai yang semakin linear
maka derajat kristalinitasnya akan semakin
tinggi sehingga bersifat semakin kristalin dan
sebaliknya apabila strukturnya bercabang
maka akan cenderung bersifat amorf.
Sinar X dihasilkan dalam tabung sinar
katode ketika elektron-elektron berenergi
mengenai target-target logam. Ketika sinar X
difokuskan ke suatu sampel polimer (dalam
bentuk pelet atau silinder), maka akan terjadi
dua hamburan. Jika sampel tersebut kristal,
sinar X akan dihamburkan secara koheren.
Hal ini berarti bahwa tidak ada perubahan
panjang gelombang atau fasa antara sinarsinar insiden dan yang dihamburkan.
Hamburan koheren biasanya disebut sebagai
difraksi sinar X. Jika sampel memiliki
morfologi yang nonhomogen (semi kristal),
hamburan tersebut tidak koheren, yang berarti
bahwa panjang gelombang dan fasa
mengalami perubahan. Hamburan tak koheren
(hamburan Compton) dinyatakan sebagai
difraksi difusi. Hamburan koheren ditetapkan
dengan pengukuran sudut lebar dan hamburan
tak koheren dengan pengukuran sudut kecil
(Steven 2001).
Pembuatan PLGA dilakukan melalui
polikondensasi. Campuran asam laktat dan
asam glikolat (90% asam laktat + 10% asam
glikolat) serta SnOct2 dimasukkan ke dalam
erlenmeyer, lalu gas nitrogen dialirkan ke
dalam campuran. Erlenmeyer direndam dalam
minyak nabati yang dijaga pada suhu 160°C
selama 23 jam. Kemudian hasilnya
didinginkan pada suhu ruang.
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah asam
laktat 90%, asam glikolat, polikaprolakton
Metode Penelitian
Penelitian ini terdiri atas tiga tahap,
yaitu pembuatan kopolimer poliasamlaktatpoliasamglikolat (PLGA) 90:10, proses
blending, dan pencirian.
Pembuatan Kopolimer PoliasamlaktatPoliasamglikolat (PLGA) 90:10
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL
Blend PLGA dengan PCL disiapkan
dengan komposisi yang berbeda, dapat dilihat
pada Tabel 1. Poliblend dibuat dengan
mencampurkan setiap bagian polimer,
kemudian
dilarutkan
menggunakan
diklorometana. Larutan kemudian diaduk
dengan stirer sampai bercampur homogen.
Setelah itu, dicetak di atas permukaan teflon
dan didiamkan sampai terbebas dari
gelembung-gelembung
udara.
Cetakan
tersebut kemudian diuapkan pada suhu ruang.
Film yang tercetak dilepaskan dari teflon, dan
siap untuk di karakterisasi lebih lanjut.
Tabel 1. Komposisi Poliblend PLGA-PCL
Komposisi
PLGA (%)
PCL (%)
I
75
25
II
65
35
Pencirian
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Sampel yang berupa film, ditempatkan ke
dalam sel holder, kemudian dicari spektrum
yang sesuai. Hasilnya didapat berupa
Spektrum absorpsi hubungan antara bilangan
gelombang dengan transmitans. Spektrum
FTIR dari poliblend direkam menggunakan
spektrometer FTIR pada suhu ruang.
12
Pe ng ujia n Krista linita s d e ng a n XRD
Lembaran plastik dipotong dengan ukuran
2x2 cm. Sampel dipasang pada tempat sampel
dan dirotasikan agar terorientasi secara acak.
Pengukuran menggunakan alat difraksi sinar
X tipe Shimadzu XD-610, dengan sudut
putaran (θ) 60°-5° dan kecepatan putaran
2°/menit. Hasilnya berupa difraktogram
hubungan antara intensitas dan sudut 2θ.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Poliblend PLGA-PCL
Pembuatan
poliblend
PLGA-PCL
dilakukan dengan komposisi yang berbeda
(Tabel 1). PLGA yang digunakan merupakan
hasil polimerisasi dengan rendemen sebesar
80.38%. Film-film poliblend yang dihasilkan
dapat dilihat pada Gambar 3.
Film poliblend I terlihat lebih transparan
dibandingkan dengan film poliblend II. Pada
gambar tersebut juga terlihat dengan semakin
berkurangnya
komposisi
PCL
dan
bertambahnya komposisi PLGA akan
menyebabkan warna film tipis menjadi agak
kekuningan dan lebih mengkilap. Hal tersebut
disebabkan oleh PLGA yang menyumbangkan
sifat fisiknya yang berwarna kuning,
sedangkan PCL memliki sifat fisik berwarna
putih. Sifat kompatibilitas dapat ditentukan
melalui pengamatan secara visual yang
meliputi kehomogenan film. Film dikatakan
homogen jika terlihat transparan (Brown
1988). Secara keseluruhan, kedua film
cenderung terlihat transparan, sehingga dapat
disimpulkan bahwa kedua poliblend bersifat
kompatibel. Hal ini dapat terjadi karena
polimer-polimer
penyusunnya
telah
bercampur secara merata.
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Analisis poliblend PLGA-PCL dengan
menggunakan
FTIR
bertujuan
untuk
membandingkan gugus fungsi yang dimiliki
poliblend
dengan
kedua
polimer
penyusunnya.
Transmitans (%)
(a)
(b)
Gambar 3 Poliblend I (a); Poliblend II (b)
O-H
C-O
C H
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 4
Spektrum FTIR PLGA 90:10
13
Transmitans (%)
O-H
C H
C=O
C-O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 5
Spektrum FTIR PCL
500 cm-1, spektrum FTIR PLGA menunjukkan
tiga puncak serapan medium pada bilangan
gelombang 871.8 cm-1, 756.0 cm-1, dan 694.3
cm-1, sedangkan spektrum FTIR PCL hanya
menunjukkan dua puncak serapan medium
pada bilangan gelombang 960.5 cm-1 dan
732.9 cm-1.
Transmitans (%)
Spektrum FTIR PLGA maupun PCL
(Gambar 4 dan 5) menunjukkan bahwa
keduanya memiliki gugus fungsi yang sama.
Hal ini terjadi karena keduanya sama-sama
tergolong ke dalam poliester (Rezwan et al
2006).
Namun terdapat ciri khas yang
membedakan keduanya, yaitu di daerah 1000-
C-O
O-H
C H
Gambar 6
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Spektrum FTIR Poliblend I
Transmitans (%)
14
C-O
O-H
C H
C=O
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 7
Spektrum FTIR Poliblend II
banyak, begitupun sebaliknya. Hal ini
menunjukkan bahwa polimer yang dihasilkan
berasal dari pencampuran secara fisik,
sehingga tidak terbentuk gugus fungsi baru
pada poliblend.
Uji Kristalinitas dengan XRD
Analisis poliblend dengan menggunakan
XRD bertujuan untuk mengetahui derajat
kristalinitas, sehingga dapat diketahui
pengaruh dari kedua polimer penyusunnya.
Intensitas
Spektrum FTIR poliblend I dan II
(Gambar 6 dan 7) menunjukkan tidak adanya
puncak serapan yang baru. Proses blending
secara fisika ditunjukkan dari analisis FTIR
yang menghasilkan gabungan gugus fungsi
dari
komponen-komponen
penyusunnya
(Hijrianti 2005).
Puncak serapan yang
menjadi ciri khas kedua polimer penyusunnya
muncul di daerah 1000-500 cm-1. Komposisi
polimer penyusun mempengaruhi spektrum
FTIR poliblend, sehingga peningkatan
komposisi PLGA menyebabkan gugus fungsi
PLGA yang muncul pada spektrum semakin
2 theta (°)
Gambar 8 Difraktogram PLGA 90:10
amorf dapat terjadi akibat adanya percabangan
pada struktur rantai PLGA, sehingga ada
ruang di antara molekul polimer (kerapatan
rendah) dan struktur molekul menjadi tidak
teratur. Percabangan berasal dari gugus metil
pada unit ulang asam laktat.
Intensitas
Difraktogram PLGA 90:10 (Gambar 8)
menunjukkan bahwa PLGA bersifat amorf.
Hal ini ditandai dengan tidak adanya puncakpuncak yang tajam. PLGA dengan komposisi
asam glikolat 0-70% bersifat amorf
(Gunatillake & Adhikari 2003).
Bentuk
2 theta (°)
Gambar 9 Difraktogram PCL
2003). Bentuk kristal dapat terjadi karena
struktur rantai PCL yang linear, sehingga
kerapatan ruang tinggi dan menjadi lebih
teratur.
Intensitas
Difraktogram
PCL
(Gambar
9)
menunjukkan
bahwa
PCL
bersifat
semikristalin. Hal ini ditandai dengan adanya
puncak-puncak yang tajam. PCL merupakan
polimer semikristalin (Gunatillake & Adhikari
2 theta (°)
Gambar 10
Difraktogram Poliblend I
Intensitas
16
Gambar 11
2 theta (°)
Difraktogram Poliblend II
Difraktogram poliblend I dan II (Gambar
10 dan 11) menunjukkan bahwa kedua
poliblend bersifat semikristalin. Hal ini
ditandai dengan puncak-puncak yang tajam.
Poliblend I memiliki derajat kristalinitas
sebesar 13.57%, dan poliblend II memiliki
derajat kristalinitas sebesar 25.12%. PCL
menyumbangkan sifat kristal pada poliblend,
sehingga peningkatan komposisi PCL
menyebabkan peningkatan derajat kristalinitas
pada poliblend.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Analisis FTIR poliblend PLGA dengan
PCL menunjukkan bahwa polimer yang
dihasilkan adalah poliblend.
Analisis XRD menunjukkan bahwa Kedua
poliblend bersifat semikristalin. Poliblend I
memiliki derajat kristalinitas sebesar 13.57%
dan poliblend II memiliki derajat kristalinitas
sebesar 25.12%. Peningkatan komposisi PCL
menyebabkan peningkatan derajat kristalinitas
pada poliblend.
Saran
Pencirian lebih lanjut diperlukan untuk
menentukan sifat fisik poliblend, yaitu analisis
gel permeation chromatography (GPC),
differential scanning calorimetry (DSC), dan
scanning electron microscope (SEM).
DAFTAR PUSTAKA
Brown ME. 1988. Introduction to Thermal
Analysis Techniques and Applications.
London: Chapman and Hall.
Budiman N. 2003. Polimer Biodegradabel.
Kompas 28 Februari 2003.
Gunatillake PA, Adhikari R. 2003.
Biodegradable Synthetic Polymers for
Tissue Enginerring. European Cells and
Materials 5:1-16.
Hijrianti M. 2005. Polyblend Propilena, High
Density Polyethylene, dan Aditif Elevated
Culfree Microorganism. [Skripsi]. Bogor:
Fakultas
Matematika
dan
Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Huh KM, Young WC, Kinam P. 2006. PLGAPEG Block Copolymers for Drug
Formulations.
http://www.drugdelivery
tech.com/home.shtml. [28 Maret 2006].
Kovalchuk A, Fischer W, Epple M. 2005.
Controlled Release of Goserelin from
Microporous
Polyglicolide
and
Polylactide. Macromolecular Bioscience
5:289-298.
Ma PX. 2004. Scaffold for Tissue Fabrication.
Materials Today. Mei: 30-40.
17
Porjazoska A, et al. 2004. Biocompatible
Polymer Blends of Poly(D,L-lactic acidco-glycolic acid) and Three Block PCLPDMS-PCL
Copolymers:
Their
Characterizations
and
Degradations.
CCAACAA 77:545-551.
Rabek JF. 1980. Experimental Methods of
Polymer Chemistry. New York: Wiley.
Rezwan K, Chen QZ, Blaker JJ, Boccaccini
AR. 2006. Biodegradable and Bioactive
Porous Polymer/Inorganic Composite
Scaffolds for Bone Tissue Engineering.
Biomaterials 27:3413-3431.
Robbani MN. 2004. Biodegradasi struktur dan
morfologi mikrosfer polilaktat. [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Steven MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I,
penerjemah.
Jakarta:
Erlangga.
Terjemahan dari Polymer Chemistry: An
Introduction.
Stuart B. 2003. Polymer Analysis. Sydney:
Wiley.
Sudjadi. 1983. Penentuan Struktur Senyawa
Organik. Jakarta: Ghalia Indonesia.
Sung HJ. 2004. Matrix Metalloproteinase 9
(MMP-9) and Biodegradable Polymers in
The Engineering of a Vascular Construct.
[Tesis]. Georgia: Instititut Teknologi
Georgia.
Wu L, Ding J. 2004. In Vitro Degradation of
Three-Dimensional Porous Poly(lactideco-glycolide)
Scaffold
for
Tissue
Engineering. Biomaterials 25: 5821-5830.
Xudong C. 1997. Delivery of Neuroactive
Molecules
from
Biodegradable
Microspheres.
[Tesis].
Toronto:
Universitas Toronto.
Zhou S, Deng X, Li X, Jia W, Liu L.
2004. Synthesis and Characterization of
Biodegradable Low Molecular Weight
Aliphatic Polyesters and Their Use in
Protein-Delivery Systems. Journal of
Applied Polymer Science 91:1848-1856.
Zong et al. 2005. Electrospun Fine-Textured
Scaffolds for Heart Tissue Constructs.
Biomaterials 26:5330-5338.
18
LAMPIRAN
19
Lampiran 1
Diagram alir kerja penelitian
Pembuatan PLGA
Poliblend PLGA-PCL
Pencirian
FTIR
XRD
Data akhir
Simpulan
20
Lampiran 2
Data derajat kristalinitas
Sampel
Luas daerah
(cm2)
Poliblend I
Poliblend II
Amorf
345.2250
304.1400
Kristal
54.1850
102.0350
Contoh perhitungan: (dari data Poliblend I)
Luas total = Luas daerah amorf + Luas kristalin
Luas total = 345.2250 + 54.1850
= 399.4100
Derajat kristalinitas = 54.1850 x 100%
399.4100
= 13.57%
Luas total
(cm2)
Derajat kristalinitas
(%)
399.4100
406.1750
13.57
25.12