Uji In Vitro Biphasic Calcium Phosphate Dalam Cairan Tubuh Buatan

SKRIPSI

UJI IN VITRO BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE DALAM
CAIRAN TUBUH BUATAN

SITI ROHIMAH

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Uji In Vitro Biphasic
Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh Buatan adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2015

Siti Rohimah
NIM G74110025

ABSTRAK
SITI ROHIMAH. Uji In Vitro Biphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh
Buatan. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN dan AKHIRUDDIN MADDU.
Bhiphasic Calcium Phosphate (BCP) merupakan penggabungan senyawa
HA dan β-TCP. BCP memiliki sifat yang bioaktif dan biokompatibel dari HA dan
resorbable dari β-TCP sehingga dapat digunakan dalam implan tulang dan
memungkinkan menyeimbangkan dalam proses pembentukan jaringan tulang.
Sintesis BCP dilakukan dengan metode mekanik yaitu dengan mencampurkan
secara langsung HA dan β-TCP. Pembuatan BCP dilakukan dengan dua variasi
HA dan β-TCP (70%/30% dan 30%/70%). Sampel-sampel pelet BCP tersebut
kemudian diuji in vitro dengan variasi waktu hari ke 3, 6, 9, 12 dan 15 dalam
larutan simulated Body Fluid pada suhu 37°C dan dilakukan penimbangan massa
sebelum dan sesudah dilakukan uji in vitro. Hasil XRD BCP sebelum dilakukan

uji in vitro dihasilkan pada penelitian ini adalah 31.43% HA/ 68.57% β-TCP dan
72.73% HA/ 27.27%. uji in vitro dilakukan dengan merendam dua jenis sampel
BCP dengan komposisi fasa yang berbeda pada larutan SBF selama 15 hari
dengan pengambilan data kandungan kalsium dan fosfat yang teresorbsi dalam
SBF pada hari ke 3, 6, 9, 12 dan 15. Hasil uji memperlihatkan bahwa sifat
bioresorbsi BCP cenderung dipengaruhi oleh komposisi fasa, khususnya
kandungan HA dan β-TCP. Semakin tinggi kandungan TCP maka semakin mudah
resorbable suatu material BCP. Seiring dengan itu, semakin tinggi kandungan HA
semakin sulit resorbable suatu material BCP.
Kata kunci: BCP, β- TCP, HA, in vitro, SBF

ABSTRACT
SITI ROHIMAH. In Vitro Testing of Biphasic Calcium Phosphate in Simulated
Body Fluid. Supervised by KIAGUS DAHLAN and AKHIRUDDIN MADDU.
Bhiphasic Calcium Phosphate (BCP) is combination of HA and β-TCP.
Characteristic of BCP is bioactive and biocompatible from HA and resorbable
from β-TCP until can be used of bone implant and enable balance of process in
the forming of the tissue bone. Synthesis of BCP is made by mechanical method
and is made two variation of HA and β-TCP (70%/30% and 30%/70%). The in
vitro testing of BCP pellet by soaking them in replenished Simulated Body Fluid

solutions for 3, 6, 9, 12 and 15 days at 37°C and are done of mass considering
before and after the in vitro testing. XRD analysis of BCP before the in vitro test.
The BCP that used in this research is 31.43% HA/ 68.57% β-TCP dan 72.73%
HA/ 27.27%. The in vitro bioresorbable test was carried out by immersion of the
BCP simples into into simulated body fluid (SBF) during 15 days, with
measurement of calcium and phosphate release from two samples BCP on the 3,
6, 9, 12 and 15 days. The result shows that rate of bioresorbtion tends to be
influenced by the HA and β-TCP content. The higher TCP content the more
bioresorbable the BCP. In contrary, the higher HA content the less bioresorbable
the BCP.
Keywords: BCP, β- TCP, HA, in vitro, SBF

UJI IN VITRO BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE DALAM
CAIRAN TUBUH BUATAN

SITI ROHIMAH

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains

pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Judul skripsi
Nama
NIM

: Uji In Vitro Biphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh
Buatan
: Siti Rohimah
: G74110025

Disetujui oleh

/

·-agus Dahlan
Pembimbing I

Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si.
Pembimbing II

Diketahui oleh

/
Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si .
Ketua Departemen Fisika

Tanggal Lulus :

.. ..l

'II,

/,..;

;J15

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT dan shalawat serta salam
semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Berkat rahmat dan
hidayah Allah SWT, penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul “Uji In
Vitro Biphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh Buatan”. Skripsi ini
disusun sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan motivasi, bimbingan, semangat dan
doa kepada penulis
2. Kakak Riani dan kakak Nurhasanah serta adik Sunardi yang telah memberi
doa dan semangat kepada penulis
3. Mamang Ipin dan bibi Ida telah membantu dan mendoakan kepada penulis
4. Bapak Dr. Kiagus Dahlan dan Dr. Akhiruddin Maddu selaku pembimbing I
dan pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam
penulisan skripsi

5. Ibu Ani selaku penguji yang telah memberikan saran dan kritik serta
bimbingan kepada penulis.
6. Bapak Bambang yang telah memberikan nasehat, bimbingan dan semangat
kepada penulis
7. Kaka Fitri, kak Jayanti, Ibu Eli, kak Liza, kak Nani dan kak Aisyah yang telah
memberikan bimbingan, saran dan kritik
8. Yulina Jayanti selaku patner penelitian dan teman-teman biofisika material
9. Sahabat Sri Afriyani, Asmareta PM dan Nadia Septiani yang telah
memberikan semangat, doa dan senantiasa mendampingi penulis
10. Seluruh Dosen pengajar, Bapak Firman, Bapak Jun, dan seluruh staf
Departemen Fisika
11. Teman-teman fisika 47, 48 dan 49 untuk kebersamaannya
12. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu terimakasih atas
dukungannya
Keterbatasan manusia membuat penulis merasa perlu kritik dan saran dari
rekan-rekan demi kemajuan penelitian ini. Semoga usulan penelitian ini
bermanfaat bagi semuanya.
Bogor, Juni 2015

Siti Rohimah

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Hipotesis

2

METODE

2

Waktu dan Tempat Penelitian

2

Alat dan Bahan

2

Prosedur Penelitian

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

5

Hasil

5

Pembahasan

5

SIMPULAN DAN SARAN

11

Simpulan

11

Saran

11

DAFTAR PUSTAKA

12

LAMPIRAN

13

RIWAYAT HIDUP

20

DAFTAR TABEL

Volume Larutan Ionik untuk Pembuatan SBF
Pengambilan Data Uji In Vitro
Data Hasil Sintesis BCP
Parameter Kisi BCP
Pengukuran Konsentrasi Kalsium dan Fosfat
Nilai Kecepatan Bioresorbsi BCP
Pengukuran Perubahan Massa BCP

4
5
6
8
9
10
10

DAFTAR GAMBAR
Pola XRD Sampel BCP A (70% HA/30% β-TCP)
Pola XRD Sampel BCP B (30% HA/70% β-TCP)
Konsentrasi Kalsium dan Fosfat Larutan SBF terhadap Periode Waktu
Massa Sampel BCP Sebelum dan Sesudah 15 Hari
Diagram alir penelitian

6
7
9
11
13

DAFTAR LAMPIRAN
Diagram alir penelitian
Dokumentasi Penelitian
JCPDS Hidroksiapatit dan Beta-Trikalsium Fosfat
Pola XRD BCP
Perhitungan Parameter Kisi BCP
Perhitungan Kecepatan Bioresorbsi BCP
Perhitungan Biodegradasi Massa BCP

13
14
15
17
19
19
19

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Material dalam bidang medis banyak dibutuhkan untuk memperbaiki
kerusakan tulang. Hal ini disebabkan Setiap tahun jutaan orang menderita penyakit
tulang yang ditimbulkan oleh trauma, tumor dan patah tulang. Beberapa
diantaranya tidak dapat ditanggulangi dengan baik bahkan keadaannya semakin
parah karena kurangnya bahan pengganti tulang yang ideal.1 Jenis material yang
dapat digunakan adalah biomaterial yang bersifat biokompatibel, bioaktif,
biodegradasi dan tidak mengandung toksik.2 Biomarial adalah material yang
digunakan untuk memperbaiki dan mengganti fungsi jaringan tubuh. Adanya
interaksi dengan jaringan tubuh menyebabkan biomaterial harus memiliki sifatsifat biokompatibilitas, yaitu kemampuan suatu material untuk bekerja selaras
dengan tubuh tanpa menimbulkan efek lain yang berbahaya.3
Biomaterial sintetik merupakan biomaterial yang menggunakan reaksi
kimia. Biomaterial yang umumnya digunakan dalam implan tulang adalah
Hidroksiapatit (HA) dan Bheta-tricalcium phosphate (β-TCP). Biomaterial yang
biasanya digunakan sebagai pengganti tulang adalah hidroksiapatit
(Ca10(PO4)6(OH)2) dan beta-tricalcium phosphate (β-Ca3(PO4)2).4 Kedua material
ini memiliki komposisi kimia yang mendekati struktur tulang dan gigi. HA
memiliki sifat bioaktif dan biokompatibel yang tinggi.5 Sedangkan β-TCP
memiliki sifat yang resorbable. Biomaterial yang ideal tidak hanya memiliki sifat
bioaktif tetapi harus juga resorbable.
Penggabungan HA dan β-TCP menghasilkan Bhiphasic Calcium
Phosphate (BCP).6 BCP memiliki sifat yang bioaktif dan biokompatibel dari HA
dan resorbable dari β-TCP sehingga dapat digunakan dalam implan tulang dan
memungkinkan menyeimbangkan dalam proses kecepatan pembentukan jaringan
tulang. Biokeramik yang ideal memiliki sifat bioaktif dan bioresorbable untuk
memberi ruang bagi tumbuhnya jaringan tulang baru. Penggabungan kedua
biokeramik tersebut memberikan kemungkinan untuk mengontrol kecepatan
biodegradasi sehingga dapat disesuaikan dengan kebutuhan terapi penyembuhan
kerusakan tulang.7
Biomaterial untuk implantasi tulang menggunakan senyawa kalsium fosfat
yang memiliki kekuatan tinggi karena komponen utama mineral tulang adalah
senyawa kalsium fosfat.. Meninjau sifat tersebut, HA merupakan senyawa apatit
yang banyak digunakan dibidang ortopedik. Kombinasi beberapa fase kalsium
fosfat dapat dilakukan untuk menghasilkan biomaterial yang optimum dan dapat
mempercepat proses remodelling. HA memiliki stabilitas yang tinggi. Pada
penggunaannya HA dimodifikasi dengan menambahkan fase kalsium fosfat lain
yang memiliki kelarutan yang tinggi bertujuan untuk menghasilkan bagian yang
dapat terdegradasi selama remodelling tulang.
Dalam penelitian ini biomaterial yang digunakan adalah BCP yang
menggunakan bahan dasar dari cangkang telur ayam. Cangkang telur ayam adalah
limbah yang mudah ditemui dalam kehidupan sehari-hari dan memiliki sumber
kalsium yang tinggi. BCP yang berasal dari cangkang telur sebelum diimplankan
ke tulang diuji terlebih dahulu menggunakan cairan tubuh buatan (simulated body
fluid) untuk menguji sifat biomaterial tersebut.

2

Perumusan Masalah
1. Bagaimana hasil sintesis sampel BCP dengan dua variasi komposisi HA/βTCP yaitu 70/30 dan 30/70 setelah dikarakterisasi?
2. Bagaimana pelepasan ion-ion selama berada di dalam larutan SBF dan
perubahan massa setelah perendaman dalam larutan SBF?
3. Bagaimana kecepatan resorbsi sampel BCP dalam larutan SBF?
Tujuan
1. Menyintesis dua variasi komposisi sampel BCP dari cangkang telur ayam.
2. Mengetahui sifat bioresorbsi sampel-sampel BCP melalui uji in vitro dengan
mengamati pelepasan ion-ion selama berada di dalam larutan SBF dan
perubahan massa BCP setelah perendaman dalam larutan SBF dengan variasi
waktu yaitu hari ke 3, hari ke 6, hari ke 9, hari ke 12 dan hari ke 15.
3. Mengetahui kecepatan resorbsi sampel-sampel BCP.
Hipotesis
1. BCP dengan komposisi HA yang tinggi mengakibatkan sulit teresorbsi dan
BCP dengan komposisi β-TCP yang tinggi mengakibatkan mudah teresorbsi.
2. Perubahan massa pada sampel BCP menunjukkan adanya biodegradasi
ditandai dengan perubahan massa BCP.

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2015 – Juni 2015. Sintesis
dilakukan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika IPB, Kampus
IPB Darmaga. Sintering sampel dilakukan di LIPI. Karakterisasi XRD dilakukan
di kampus UIN. Sedangkan karakterisasi AAS dilakukan di Balai Tanah.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah wadah sampel,
erlenmeyer, gelas piala, crussible, pipet tetes, magnetic stirrer, corong, spatula,
kertas saring Whatman 41 diameter 11, furnace nebhertherm, furnace vulcan, hot
plate, neraca digital, aluminium foil, mortar, alat infus, alat X-ray diffraction
(XRD) dan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Bahan-bahan yang digunakan yaitu cangkang telur ayam, aquades,
aquabidest, H3PO4, (NH4)2HPO4 dan pelarut SBF. Pelarut SBF dengan komposisi
KCl 0.8 M, NaCl 2 M, NaHCO3 0.54 M, MgSO4.7H2O 0.2 M, CaCl2 52.5 mM,
Tris+HCl 0.77 M, NaN3 1.54 M, KH2PO4 0.2 M.

3

Prosedur Penelitian
.
Sintesis Biphasic Calcium Fosfat
Sintesis BCP dilakukan dengan metode mekanik dimana serbuk HA
dicampurkan dengan serbuk β-TCP yang masing-masing dibuat dengan
menggunakan bahan dasar cangkang telur. Sintesis BCP diawali dengan kalsinasi
cangkang telur, sintesis HA dan β-TCP. Kalsinasi cangkang telur terlebih dahulu
dibersihkan. Setelah dibersihkan cangkang telur dikeringkan, cangkang telur yang
sudah kering kemudian di panaskan (kalsinasi) menggunakan furnace Nebertherm
pada suhu 1000 0C dengan waktu selama 5 jam.8 Sintesis HA dilakukan dengan
mereaksikan antara Ca dari cangkang telur dengan (NH4)2HPO4 dalam 100 ml
aquabides. Metode yang digunakan adalah presipitasi dalam waktu 1.5 jam dan
distiring selama 1 jam. Campuran tersebut kemudian diaging dan disaring
menggunakan vakum. Hasil penyaringan dikeringkan pada suhu 110 oC dan
disintering menggunakan furnace dengan suhu 900 oC selama 5 jam. Sintesis βTCP dilakukan dengan mereaksikan serbuk Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur
dilarutkan dengan aquabidest sebanyak 100 mL dan sumber fosfat (P) yang
dihasilkan dari H3PO4- dilarutkan dengan aquabides sebanyak 100 mL. Metode
yang digunakan adalah presipitasi yaitu dengan cara meneteskan 100 mL larutan
H3PO4- ke dalam 100 mL larutan Ca dengan pemanasan dan diaduk menggunakan
magnetic stirrer pada suhu 50 0C. Kemudian disaring dan dilakukan proses
sintering pada suhu 1000 0C selama 7 jam.
Pada penelitian ini disiapkan komposisi BCP berdasarkan persen berat
serbuk HA dan serbuk β-TCP dengan melakukan pengujian dengan dua sampel
BCP. BCP yang digunakan adalah dua variasi komposisi HA/ β-TCP yaitu 70/30
dan 30/70. Sampel-sampel BCP yang sudah ditentukan perbandingannya
kemudian distiring selama 1 jam dengan kecepatn putar 300 rpm dan dikeringkan
menggunakan furnace pada suhu 110 oC dengan waktu tahan 5 jam. Masingmasing sampel BCP tersebut dibuat pellet.
Karakterisasi XRD
XRD dilakukan untuk mengetahui parameter, kisi, dan derajat kekristalan.
Hasil analisis sampel HA dan β-TCP dibandingkan dengan puncak HA dan β-TCP
dari data Joint Commite on Powder Diffraction Standards (JCPDS). Penentuan
fasa BCP adalah dengan membandingkan setiap puncak HA dan β-TCP dari data
JCPDS.
Preparasi pelarut SBF :
Simulated Body Fluid (SBF) adalah larutan sintetik yang memiliki
komposisi ionik mendekati komposisi dalam plasma darah. Dalam penelitian ini
SBF dibuat dengan mencampur larutan-larutan ionik KCl 0.8 M, NaCl 2 M,
NaHCO3 0.54 M, MgSO4.7H2O 0.2 M, CaCl2 52.5 mM, Tris+HCl 0.77 M, NaN3
1.54 M, KH2PO4 0.2 M.

4

Tabel 3 Volume larutan ionik untuk pembuatan SBF
Larutan Ionik
KCL 0.8 M
NaCl 2 M
NaHCO3 0.54 M
MgSO4.7H2O 0.2 M
CaCl2 52.5 mM
Tris+HCl 0.77 M
NaN3 1.54 M
KH2PO4 0.2 M

SBF (mL)
0.50
5.60
2.78
0.50
2.50
5.00
1.00
0.50

Pembuatan SBF mengikuti Muller L dan Muller FA (2006) dilakukan
dengan cara menambahkan secara berurutan KCl, NaCl, NaHCO3, MgSO4.7H2O,
CaCl2, Tris+HCl, NaN3, KH2PO4 sesuai dengan Tabel 3 ke dalam 70 ml
aquabides. Hasil pencampuran ditambah dengan aquabides sampai 100 ml. SBF
yang hasilkan dengan cara yang sama telah diuji konsentrasi ionik yang
ditunjukkan pada Tabel 3.
Uji In Vitro dengan Larutan SBF
Pengujian in vitro dilakukan dengan menyiapkan botol berukuran 50 mL
disiapkan sebanyak 10 buah dan persiapan sampel pellet BCP (perbandingan
70/30 dan 30/70). Kedua komposisi BCP tersebut diberi kode BCP A dan BCP B.
Larutan SBF yang akan dimasukkan ke setiap botol sebanyak 40 mL. Larutan SBF
yang digunakan untuk pengujian sebanyak 400 mL. Pengambilan data dimulai
dengan minggu ke-0, yaitu pengukuran massa sampel dengan menggunakan
timbangan dan larutan SBF di karakterisasi menggunakan AAS sebelum
dimasukkan sampel sebagai kontrol. Selanjutnya sampel-sampel dimasukkan ke
masing-masing botol yang berisi larutan SBF dan diletakkan dengan posisi berdiri.
Kemudian botol ditutup dan disimpan di ruangan tertutup dengan suhu (37 ± 1)
°C. pengambilan data dilakukan pada hari ke 3, hari ke 6, hari ke 9, hari ke 12 dan
hari ke 15 meliputi konsentrasi ion-ion pada larutan SBF dengan menggunakan
Atomik Absorption Spektrometer (AAS) dan penimbangan massa sampel, sebelum
ditimbang dilakukan pengeringan dengan inkubator ± 48 jam pada suhu 37 0C.
pengambilan data uji in vitro ditunjukkan pada Tabel 4 (halaman 5).

5

Tabel 4 Pengambilan data uji in vitro
Waktu
HA(%) β-TCP(%)
(hari ke-)
0
3

6

9

12

15

30

70

70

30

30

70

70

30

30

70

70

30

30

70

70

30

30

70

70

30

30

70

70

30

Pengujian yang Dilakukan

1. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)
1. Konsentrasi ion Ca2+ dan PO4- pada
larutan SBF (menggunakan AAS)
2. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)
1. Konsentrasi ion Ca2+ dan PO4- pada
larutan SBF (menggunakan AAS)
2. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)
1. Konsentrasi ion Ca2+ dan PO4- pada
larutan SBF (menggunakan AAS)
2. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)
1. Konsentrasi ion Ca2+ dan PO4- pada
larutan SBF (menggunakan AAS)
2. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)
1. Konsentrasi ion Ca2+ dan PO4- pada
larutan SBF (menggunakan AAS)
2. Pengukuran massa (menggunakan
timbangan)

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Sintesis BCP
Proses sintesis BCP dilakukan dengan teknik mekanik yaitu dengan
menggabungkan serbuk HA dan β-TCP. Sintesis BCP dibuat dengan dua variasi
komposisi HA/ β-TCP yaitu 30/70 dan 70/30. Masing-masing BCP diberi kode
BCP A dan BCP B. Hasil sintesis BCP disajikan pada Tabel 5.
Massa BCP yang dihasilkan dari BCP A dan BCP B mengalami
pengurangan massa. Terjadi pengurangan massa pada sampel BCP setelah proses
sintering dikarenakan berkurangnya uap air seiring dengan kenaikan suhu
sintering dan serbuk sampel yang menempel pada dinding gelas piala selama
proses sintesis dilakukan.9,10
Pada sampel BCP A dan BCP B dilakukan pengujian dengan XRD, pola
difraksi sinar-X yang dihasilkan pada sampel dibandingkan dengan data JCPDS

6

(Joint Comittee on Powder Diffraction Standards). Untuk mengetahui fasa yang
terbentuk pada sampel BCP A dan BCP B dengan membandingkan puncakpuncak tertinggi dengan data JCPDS 09-0432 untuk HA dan JCPDS 09-0169
untuk β- TCP. Hasil karakterisasi XRD BCP A dan BCP B ditunjukkan pada
Gambar 1 dan Gambar 2 (halaman 7).
Pola XRD yang dihasilkan pada Gambar 1 menunjukkan bahwa terbentuk
fasa BCP A murni yang terdiri atas HA dan β-TCP. Fasa HA mempunyai empat
puncak tertinggi pada sudut 2 sebesar 25.84o, 31.82o, 32.97o dan 32.24o. Fasa βTCP mempunyai tiga puncak tertinggi pada sudut 2 sebesar 27.8o, 31.08o dan
27.8o.
Pola XRD yang dihasilkan Gambar 2 menunjukkan fasa BCP murni yang
terdiri atas HA dan β-TCP. Fasa HA mempunyai empat puncak tertinggi yaitu
pada sudut sebesar 25.87, 31.82, 32.94 dan 32.33. Fasa β-TCP mempunyai tiga
puncak tertinggi yaitu pada sudut sebesar 31.06o, 34.38o dan 27.81o.
Tabel 5 Data hasil sintesis BCP
Kode Sampel

Massa HA
(gram)

Massa β-TCP
(gram)

Massa BCP
(gram)

Efisiensi
massa (%)

BCP A

3.6

8.4

11.46

96

BCP B

8.4

3.6

11.44

95

Intensitas (a.u)

*

*
o = HA
* = TCP

*

*

*

*

*

20

30

40

50

2 Theta (deg)

Gambar 1 Pola XRD Sampel BCP A (30% HA/70% β-TCP)

60

Intensitas (a.u)

7

= HA
* = TCP

*
*
*

*

*

20

30

40

50

60

2 Tetha (deg)

Gambar 2 Pola XRD Sampel BCP B (70% HA/30% β-TCP)
Sampel BCP A dan BCP B setelah disinterring dari hasil karakterisasi
XRD komposisi masing-masing BCP mengalami perubahan tetapi tidak berubah
secara signifikan. Pada BCP A menghasilkan komposisi 31.43% HA dan 68.57%
β-TCP, sedangkan pada BCP B menghasilkan komposisi 72.73% HA dan 27.27%
β-TCP . Hal ini dikarenakan saat proses pengeringan pada suhu 1100 C BCP
melepaskan uap air.
Perhitungan parameter kisi ditentukan dengan menganalisis data XRD
menggunakan metode Cohen (Lampiran 5, halaman 20). Nilai parameter kisi
dengan menggunakan metode Cohen mempunyai nilai yang sama dengan JCPDS.
JCPDS HA mempunyai nilai parameter kisi a = b = 6.884 Å dan c = 9.418 Å.
JCPDS β-TCP memiliki parameter kisi a = b = 10.42 Å dan c = 37,38 Å.
Parameter kisi dan ketepatan sampel BCP A dan BCP dapat dilihat pada Tabel 6.
Untuk derajat kristalinitas yang dihasilkan dari pola XRD dengan
membandingkan luasan kurva puncak kristal dengan total luasan amorf dan kristal.
Derajat kristalinitas hasil perhitungan didapatkan Sampel BCP A memiliki derajat
kristalinitas sebesar 88.63 %, sedangkan sampel BCP B memiliki derajat
kristalinitas sebesar 93.72 %. BCP A memiliki derajat kristalinitas yang rendah
dibandingkan derajat kristalinitas BCP B. Hasil perhitungan derajat kristalinitas
terdapat korelasi antara intensitas pola difraksi sinar-x derajat kristalinitas,
semakin tinggi intensitas pola difraksi, maka derajat kristalinitasnya semakin
tinggi.11 Hal ini membuktikan bahwa derajat kristalinitas berbanding lurus dengan
puncak intensitas pola difraksi. Sebagaimana yang dijelaskan pada hasil penelitian
sebelumnya yang menjelaskan bahwa HA memiliki derajat kristalinitas yang
tinggi dibandingkan β-TCP.12

8

Tabel 6 Parameter Kisi BCP
β-TCP

HA
Kode
Sampel

Parameter
Kisi

Ketepatan

Parameter
Kisi

Ketepatan

a (Å)

c (Å)

a (%)

c (%)

a (Å)

c (Å)

a (%)

c (%)

BCP A

9.44

6.89

99.75

99.77

10.47

37.59

99.49

99.43

BCP B

9.45

6.92

99.66

10.42

37.37

99.92

99.97

99.49

Hasil Uji In vitro
Massa BCP A dan BCP B digunakan untuk uji in vitro, sebelum diuji in
vitro serbuk BCP dibuat pellet. Hasil cetakan BCP berupa padatan berbentuk
silinder. Pengujian in vitro dilakukan dengan memasukkan sampel ke dalam
larutan SBF. Uji in vitro dapat mengetahui bioresorbsi dari suatu material BCP
yang ditandai dengan pelepasan ion ion Ca2+ dan PO4- dan selain itu dapat
mengetahui biodegradasi material BCP dari perubahan massa selama periode
perendaman. Konsentrasi kalsium dan fosfat dapat diindentifikasi menggunakan
atomic absorption spectroscopy (AAS).
Hasil pengamatan selama 3 hari sampai 15 hari material BCP A dan BCP
B memiliki sifat bioresobsi terhadap SBF. Hal ini dibuktikan dengan pelepasan
ion Ca2+ dan PO4- dari sampel BCP dengan periode perendaman yang dapat
ditunjukkan pada Tabel 7. Perendaman sampel BCP dalam larutan SBF terjadi
peningkatan kalsium dan fosfat setelah 3 hari dikarenakan ketika sampel direndam
dalam larutan SBF, terjadi pertukaran ion antara permukaan sampel dan larutan
akibat perbedaan potensial kimia sehingga menyebabkan pelepasan ion kalsium
dan fosfat dari sampel dalam larutan SBF.13
Tabel 7 memperlihatkan bahwa konsentrasi kalsium dan fosfat naik dengan
periode perendaman, kenaikan konsentrasi kalsium dan fosfat dihubungkan
dengan resorbsi dalam larutan SBF.12 Pada hari ke 6 BCP A dan BCP B
mengalami penurunan kalsium hal ini dimungkinkan terjadi pertumbuhan Kristal
apatit pada sampel ditandai dengan pengendapan ion.13 Peningkatan kadar ion
Ca2+ dan PO4- tertinggi terdapat pada BCP A dikarenakan BCP A memiliki
bioresorbsi yang lebih tinggi dari BCP B.
Gambar 3 memperlihatkan bahwa pada BCP A terjadi peningkatan
konsentrasi kalsium dan konsentrasi fosfat lebih tinggi dibandingkan konsentrasi
kalsium dan konsentrasi fosfat pada BCP B. Hal ini dapat dijelaskan dengan
cepatnya BCP A mengalami pelepasan ion-ion Ca2+ dan PO4- pada larutan SBF.
Fenomena bioresorbsi kurang sesuai dengan hasil pengukuran pada hari ke 3
pelepasan ion PO4- tertinggi berada pada BCP B, hal ini dikarenakan menurut
soon-Ho Kwon 2003 bahwa yang terjadi tidak hanya proses bioresorbsi kalsium
dan fosfat saja.
Data-data dari Tabel 7 pelepasan kalsium dan fosfat tersebut dilakukan
perhitungan kecepatan bioresorbsi tiap sampel dengan membagi selisih jumlah
masing-masing ion kalsium dan fosfat yang dilepaskan pada pengambilan dengan

9

selisih harinya,12 yaitu 3 hari. Nilai kecepatan bioresorbsi yang didapatkan dari
perhitungan selanjutnya dihitung nilai rata-ratanya. Nilai rata-rata dijadikan
sebagai nilai kecepatan bioresorbsi BCP. Hasil perhitungan menunjukkan nilai
kecepatan bioresorbsi tertinggi berada pada BCP A. Kecepatan bioresorbsi beserta
nilai rata-ratanya dapat dilihat pada Tabel 8 (halaman 10).
Tabel 7 Pengukuran konsentrasi kalsium dan fosfat
Kode Sampel

Waktu (hari)

Ca2+ (ppm)

PO4- (ppm)

BCP A

3
6
9
12
15

8.31
7.85
8.12
51.43
54.42

9.43
6.75
9.16
18.31
11.65

BCP B

3
6
9
12
15

7.11
6.19
6.83
39.51
43.61

32.37
6.29
4.99
13.60
11.93

60

Konsentrasi (ppm)

50
40
Kalsium BCP A
30

Fosfat BCP A

20

Kalsium BCP B
Fosfat BCP B

10
0
3

6

9
12
Periode waktu (hari)

15

Gambar 3 Konsentrasi kalsium dan fosfat dalam larutan SBF terhadap
periode waktu perendaman

10

Tabel 8 Nilai kecepatan bioresorbsi BCP
Selang waktu (hari)

Kecepatan
bioresorbsi BCP A
(ppm/hari)

Kecepatan
bioresorbsi BCP B
(ppm/hari)

Hari ke 0 – hari ke 3

2.77

2.37

Hari ke 3 – hari ke 6

0.15

0.31

Hari ke 6 – hari ke 9

0.09

0.21

Hari ke 9 – hari ke 12

14.44

10.89

Hari ke 12 – hari ke 15

0.99

1.37

Rata- rata kecepatan

3.69

3.03

Tabel 9 memperlihatkan biodegradasi selama periode perendaman.
Biodegradasi tertinggi terjadi pada sampel BCP A yang memiliki kandungan TCP
tertinggi, hal ini menunjukkan sifat biodegradasi dari TCP yang menyebabkan
BCP A mengalami pengurangan massa lebih tinggi dari massa awalnya
dibandingkan BCP B. Biodegradasi semakin bertambah selama periode
perendaman. Hasil pengamatan biodegradasi pada BCP A dan BCP B mengalami
penurunan pada hari ke 15, hal ini mengidentifikasi menurut soon-Ho Kwon 2003
bahwa yang terjadi tidak hanya proses degradasi kalsium dan fosfat saja tetapi
kemungkinan terjadi pembentukan fasa lain berupa CO3-apatit pada permukaan
sampel akibat pelepasan ion-ion Ca2+ dan PO4- dari BCP B.
Gambar 4 menunjukkan biodegradasi BCP A dan BCP B sebelum dan
sesudah uji in vitro mengalami pengurangan massa BCP. BCP A dan BCP B
mengalami biodegradasi selama periode perendaman dalam SBF sehingga berat
sampel secara keseluruhan mengalami penurunan. Biodegradasi tertinggi terjadi
pada BCP A yang memiliki komposisi TCP tertinggi karena sifatnya yang mudah
terdegradasi sedangkan BCP B memiliki kandungan HA tertinggi yang sifatnya
sulit terdegradasi.
Tabel 9 Pengukuran perubahan massa BCP
Kode Sampel

Waktu (hari)

massa (%)

BCP A

3
6
9
12
15

0.33
0.48
0.96
5.24
0.68

BCP B

3
6
9
12
15

0.16
0.18
0.29
0.31
0.19

11

100%

100%

100%

100%

99,87%

massa (%)

100%
100%
99%
99%

Sebelum uji in vitro
99,18%

Sesudah uji in vitro

99%
99%
99%
BCP A

BCP B

Gambar 4 Massa sampel BCP sebelum dan sesudah uji in vitro 15 hari

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Sintesis BCP menggunakan metode mekanik dengan dua variasi komposisi
30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP berhasil dilakukan. Hasil sintesis BCP
(30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP) yang diperoleh yaitu 31.43%
HA/68.57% β-TCP dan 72.73% HA/27.27% β-TCP. Derajat kristalinitas sampel
BCP dengan komposisi 30 HA/70 β-TCP memiliki derajat kristalinitas sebesar
88.63 %, sedangkan sampel BCP dengan komposisi 70 HA/30 β-TCP memiliki
derajat kristalinitas sebesar 93.72%. Parameter kisi yang terbentuk pada sampel
BCP (30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP) sudah diatas 96%. Informasi yang
diperoleh dari hasil XRD menunjukkan sampel BCP murni dengan munculnya
puncak HA dan β-TCP pada pola XRD.
Uji in vitro pada larutan SBF menunjukkan terjadinya bioresorbsi dan
biodegradasi material BCP selama periode perendaman dalam larutan SBF.
Pelepasan kalsium dan fosfat dalam larutan SBF tertinggi terdapat pada BCP yang
memiliki komposisi 30%HA/70 β-TCP. Hubungan komposisi BCP dengan sifat
bioresobsinya memperlihatkan semakin tinggi kandungan β-TCP maka semakin
mudah resorbable suatu material BCP. Seiring dengan itu, semakin tinggi
kandungan HA semakin sulit resorbable suatu material BCP.
Saran
Perlu dilakukan sintesis BCP berpori dalam uji in vitro untuk mengetahui
sifat bioresorbsi, biodegradasi, biokompatibel dan bioaktif BCP. Selain itu dapat
diketahui komposisi BCP terbaik untuk proses implan. Kemudian dilanjutkan uji
secara in vivo pada hewan coba untuk dapat digunakan sebagai implan manusia.

12

DAFTAR PUSTAKA
1. Murugan R, Ramakrishna S. Bioresorbable composite bone paste using
polysaccharide based nano hydroxiapatite. Biomaterials. 2004. 25:38293835.
2. Darwin D. Aplikasi teknik isotop dan radiasi pada pembuatan biomaterial
untuk keperluan klinis. Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan
Lingkungan VI Jakarta. 2008.
3. Cahyanto, Arief. Makalah Biomaterial. Bandung: Fakultas Kedokteran
Gigi, Universitas Padjadjaran. 2009.
4. Takazaki, et al. BMP-2 Release and dose-response studies in
hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate. Bio-Medical Materials and
Engineering. 2009. 19:141-146.
5. Sastry P, Subramanian M, Mater J. Preparation and characterization of a
new bioinorganic composite: collagen and hydroxyapatite. Journal of
National Institute Materials Science. 2000. 32:155.
6. Garrido, et al. Biphasic calcium phosphate bioceramics for orthopaedic
reconstructions: clinical outcomes. International Journal of Biomaterials.
2011.
7. Ramay HRR, Zang M. Biphasic calcium phosphate nanocomposite porous
scaffolds forload-bearing bone tissue engineering. Journal Biomaterial.
2004. 25:5171–5180 .
8. Pankaew P, Hoonnivathana E, Limsuwan P, Naemchanthara K.
Temperature effect on calcium phosphate synthesized from chicken
eggshells and ammonium phosphate. Journal of Applied Sciences. 2010.
10(24): 3337-3342
9. Hardiyanti. Sintesis dan karakterisasi β-tricalcium phosphate dari
cangkang telur ayam dengan variasi suhu sintering. [skripsi]. Bogor:
Institut Pertanian Bogor. 2013. 1-9.
10. Ramadhani I. Sintesis senyawa kalsium fosfat dengan teknik presipitasi
single drop. [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2012. 3.
11. Sugandi. Sintesis Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Telur Ayam
dengan Matriks Selulosa Nata De Coco dan Natrium Alginat. [skripsi].
Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2014.
12. Herdianto, Nendar. Studi bioresorbabilitas biokeramik biphasic calcium
phosphate (BCP) sebagai material pengganti tulang. [thesis]. Jakarta:
Universitas Indonesia. 2011.
13. Sharma S, Son VP, Bellare JR. 2009. Chitosan reinforced apatitewollastonite coating by electrophoretic deposition on titanium implants. J
Mater Sci: Mater 20:1427–1436

13

LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Persiapan Sampel

Sintesis HA

Sintesis β-TCP

Sintesis BCP 70/30 dan BCP 30/70

Karakterisasi XRD
Pencetakan Pelet

Uji In-Vitro dalam Larutan SBF
Karakterisasi AAS
Analisis Data
Penyusunan Skripsi

Selesai

Preparasi Pelarut SBF

14

Lampiran 2 Dokumentasi Penelitian
Gambar 5 Sintesis HA

Serbuk CaO

Presipitasi pada
suhu ruang

Serbuk HA

Aging

Sintering 900 0C

Gambar 6 Sintesis β-TCP

Serbuk CaO

Presipitasi pada
suhu 50 0C

Sintering 1000 0C

Serbuk β- TCP

15

Gambar 7 Sintesis BCP

Serbuk HA

Serbuk β- TCP

Serbuk BCP

Pellet
Lampiran 3 JCPDS Hidroksiapatin dan Beta-Trikalsium Fosfat
Hidroksiapatit

16

Beta-Trikalsium Fosfat

17

Lampiran 4 Pola XRD BCP

18

19

Lampiran 5 Perhitungan Parameter Kisi BCP
Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan
persamaan sebagai berikut:
Σ α sin2 θ
Σ ϒ sin2 θ
Σ β sin2 θ

= C Σ α2
= C Σ αϒ
= C Σ αδ

+ B Σ αϒ
+ B Σ ϒ2
+ B Σ ϒδ

+ A Σ αδ
+ A Σ ϒδ
+ A Σ δ2

Dimana:
C

=

α

= (h2 + hk + k2)

B

=

ϒ

= l2

A

=

δ

= 10 sin2 2θ

Lampiran 6 Perhitungan Kecepatan Bioresorbsi BCP
Kecepatan =
Lampiran 7 Perhitungan Biodegradasi Massa BCP
% massa = (massa sebelum – massa sesudah) x 100%

20

DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pandeglang pada tanggal
06 Mei 1993. Penulis adalah anak ketiga dari empat
bersaudara, dari pasangan Bapak Jamjuli dan Ibu Suarti.
Riwayat pendidikan formal penulis dimulai pada tahun
1999, SDN Pagadungan II dan lulus pada tahun 2005,
SMP N 1 Karang Tanjung dan lulus pada tahun 2008,
serta SMA N 06 Pandeglang dan lulus pada tahun
2011. Setelah lulus SMA penulis melanjutkan
pendidikan ke Institut Pertanian Bogor, Departemen
Fisika melalui jalur SNMPTN Undangan. Selama di IPB penulis mengikuti
organisasi Himpunan Mahasiswa Fisika sebagai anggota Sainstek. Penulis juga
menjadi Asisten Praktikum TPB. Penulis juga memperoleh pada berbagai kegiatan
ilmiah antara lain menjadi penerima hibah Dikti Program Kreativitas Mahasiswa
bidang Karya Cipta (PKM-KC) 2013, penerima hibah Dikti Program Kreativitas
Mahasiswa bidang Penelitian (PKM-P), penerima Beasiswa Perhimpunan
Orangtua 2011-2013 dan penerima Beasiswa Women’s International Club 20132015.