dan posisi tulang. Tulang terdiri dari dua komponen utama yaitu rangka organik dan
garam anorganik. Mineral tulang merupakan komponen anorganik tulang, sedangkan
kolagen merupakan komponen organik tulang. Serat kolagen memberikan tulang kemampuan
untuk meregang dan memutar. Kombinasi dari serat dan garam menjadikan tulang kuat tanpa
menjadi rapuh [7].
Tulang merupakan jaringan hidup dan bersifat dinamis sehingga struktur tulang
dapat berubah karena gaya luar yang didapat selama hidup. Tulang juga mengalami
rekonstruksi internal atau remodelling. Remodelling
adalah proses tulang lama akan dihancurkan dan diganti oleh tulang baru.
Proses ini berlangsung selama hidup manusia dan terjadi pada semua tulang. Selain itu
tulang juga mengalami perkembangan atau osifikasi. Ada dua tipe osifikasi yaitu osifikasi
intramembranus dan osifikasi endokondral [8].
Rangka berkembang dari transformasi jaringan embrionik yang menjadi tulang.
Jaringan yang menjadi tulang tersebut berasal dari sel-sel yang terdapat pada lapisan
mesodermal embrio. Jika jaringan embrionik langsung bertransformasi menjadi tulang
disebut osifikasi intramembranus. Jika sel mesodermal bertransformasi menjadi kartilago
dahulu sebelum menjadi tulang maka prosesnya disebut osifikasi endokondral.
2.2. Mineral Tulang
Jaringan keras tulang adalah material komposit alami, yang mengandung 60
mineral, 30 matriks, dan 10 air. Kombinasi yang demikian memberikan fungsi
mekanik yang dibutuhkan oleh tulang untuk penyangga tubuh dan pendukung gerakan [9].
Komponen utama material anorganik adalah senyawa kalsium fosfat yang
berhubungan erat dengan kristal stabil kalsium fosfat yang biasanya disebut dengan
hidroksiapatit HAP[10]. Kandungan unsur
mineral tulang dapat dilihat pada Tabel 1. Apatit biologi yang hadir dalam tulang
mempunyai karakteristik kristanilitas rendah dan nonstokiometri. Hal ini disebabkan oleh
kehadiran ion asing selain ion kalsium dan fosfat. Sebagian ion ini masuk ke dalam kisi
kristal apatit dan sebagian lain hanya diabsorpsi pada permukaan kristal [11].
Tabel 1. Kandungan unsur mineral dalam tulang
Unsur Berat
Ca 34
P 15
Mg 0,5
Na 0,8
K 0,2
C 1,6
Cl 0,2
F 0,08
Zat Sisa 47,62
Total 100
2.3. Mineral Apatit
Apatit adalah istilah umum untuk kristal mineral dengan komposisi M
10
ZO
4 6
X
2
. Elemen-elemen yang menempati M, Z, dan X
adalah: M = Ca, Mg, Sr, Ba, Cd, Pb, dst.
Z = PVAs, S, Si, Ge, CO
3
, dst. X = F, Cl, OH, O, Br, CO
3
, dst. Hidroksiapatit adalah kalsium fosfat yang
mengandung hidroksida,
anggota dari
kelompok mineral dalam tulang yang memiliki rasio CaP dicirikan sebesar 1,67.
Kalsium fosfat memiliki sifat alami yang komplek, seperti dapat hadir dalam berbagai
fase, dapat dalam bentuk nonstoikiometri dengan hadirnya impuritas yang mengganti
ion kisi dalam kristal, dan dapat pula dalam
bentuk larutan padat [12]. Tabel 2. Formula
kimia, struktur
dan parameter kisi kristal kalsium fosfat
[13].
Nama CaP
Struktur kristal
Parameter kisi HAP
1,67 Heksagonal
a = 9,42 Å c = 6,88 Å
DKFD 1,00
Monoklinik a = 5,81 Å
b = 15,18 Å c = 6,24 Å
= 116,4
o
OKF 1,33
Triklinik a = 19,87 Å
b = 9,63 Å c = 6,88 Å
α = 8λ,γ
o
= λβ,β
o
= 108,9
o
TKF 1,50
Rombohedral a = b = 10,3 Å c = 37,0 Å
Pada umumnya, kalsium fosfat hadir dalam bentuk campuran amorf maupun
berbagai kristal dapat berada dalam berbagai fase.
Formula kimia, struktur dan parameter kisi kristal kalsium fosfat dari tiap fase
diperlihatkan pada Tabel 2. Fase-fase tersebut terdiri dari satu fase amorf dan empat fase
kristal, yaitu:
1. Kalsium fosfat amorf KFA, memiliki rumus kimia yang bervariasi, kaya akan
HPO
4 2-
dan mempunyai harga rasio molar unsur Ca dan P rendah. Selain ion
kalsium dan fosfat, ion lain seperti CO
3 2-
, HCO
3 -
, Mg
2+
dan sebagainya juga dapat masuk dan mengganggu struktur KFA.
2. Dikalsium fosfat dihidrat DKFD, Ca
2
HPO
4
.2H
2
O, merupakan tahap awal proses pertumbuhan kristal hidroksiapatit.
Kristal DKFD ini memiliki ukuran yang kecil sehingga dalam profil XRD masih
tampak seperti amorf. DKFD dapat
dihasilkan dari medium dengan pH di bawah 6,6 yang kemudian mengalami
hidrolisis dan berubah menjadi OKF. 3. Oktakalsium
fosfat OKF,
Ca
8
H
2
PO
4 5
H
2
O, mempunyai struktur yang mirip dengan hidroksiapatit.
4. Trikalsium fosfat TKF, Ca
3
PO
4 2
, kristal TKF mempunyai kemungkinan
kecil dalam salah satu komponen mineral jaringan keras.
Hidroksiapatit HAP,
Ca
10
PO
4 6
OH
2
, merupakan fase kristal yang paling stabil.
[13]. 2.4. Struktur Kristal Apatit
Struktur hidroksiapatit adalah heksagonal dengan a = b = 9,423 Å dan c = 6,881 Å.
Struktur ini dapat dipandang sebagai struktur kristal ideal heksagonal closed-packed dari
ion PO
4 3-
yang mengalami distorsi akibat kehadiran unsur Ca
2+
dan ion OH
-
di celah antara ion-ion PO
4 3-
[14].
Gambar 1. Struktur Hidroksiapatit [15] Gambar 1. menunjukkan unit sel struktur
hidroksiapatit. Unit sel terdiri dari 2 subsel prisma segitiga rombik. Atom Ca ditunjukkan
oleh lingkaran hijau, atom O oleh lingkaran biru, dan atom P oleh lingkaran merah.
Terdapat dua kaca datar horizontal yaitu pada z = ¼ dan z = ¾ dan sebagai tambahan
terdapat bidang tengah inversi tepatnya di setiap tengah muka vertikal dari setiap subsel.
Unit sel kristal hidroksiapatit memiliki 2 jenis atom Ca yang disebut Ca
1
dan Ca
2
. Perbedaannya terletak pada lokasi atom Ca.
Setiap subsel memiliki 3 pusat. Atom Ca
1
puncak dan dasar masing-masing dihitung sebagai ½ Ca
1
, sementara Ca
1
tengah dihitung sebagai satu Ca
1
sehingga masing-masing subsel tersebut memiliki 2 atom Ca dari Ca
1
. Setiap unit sel memiliki 6 atom Ca
2
. Total atom Ca setiap unit sel adalah 10 yang terdiri
dari 4 atom Ca
1
dan 6 atom Ca
2
. Atom-atom Ca
2
membentuk 2 segitiga normal hingga sumbu c dan berotasi sebesar 60
o
[15].
2.5. Kitosan
