homogenizer, ataupun magnetic stirrer. Banyak penelitian difokuskan untuk membuat nanopartikel dari polimer yang biodegradable: kitosan, gelatin, dan sodium
alginat. Salah satu contoh metode gelasi ionik ini adalah mencampurkan polimer kitosan dengan polianion sodium tripolifosfat Na-TPP yang menghasilkan interaksi
antara muatan positif pada gugus amino kitosan dengan muatan tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat silang yang paling baik Mohanraj
Chen, 2006. Proses terbentuknya kitosan nanopartikel dengan gelasi ionik dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Larutan Kitosan dengan Gelasi Ionik menjadi Kitosan Nano
2.4 Tripolifosfat TPP Pembentukan ikatan silang ionik salah satunya dapat dilakukan dengan menggunakan
senyawa tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat silang yang paling baik. Shu dan Zhu 2002 melaporkan bahwa penggunaan tripolifosfat untuk
pembentukan gel kitosan dapat meningkatkan mekanik dari gel yang terbentuk. Hal ini karena tripolifosfat memiliki rapatan muatan negatif yang tinggi sehingga
interaksi dengan polikationik kitosan akan lebih besar. Menurut Yongmei Yumin 2003, pembentukan nanopartikel hanya terjadi pada konsentrasi tertentu kitosan dan
TPP. Peran TPP sebagai zat pengikat silang akan memperkuat matriks nanopartikel kitosan. Dengan semakin banyaknya ikatan silang yang terbentuk antara kitosan dan
TPP maka kekuatan mekanik matriks kitosan akan meningkat sehingga partikel kitosan menjadi semakin kuat dan keras, serta semakin sulit untuk terpecah menjadi
bagian-bagian yang lebih kecil Wahyono, 2010.
2.5 Surfaktan
Universitas Sumatera Utara
Penelitian nanopartikel kitosan termodifikasi menggunakan emulsifier yang merupakan senyawa pengikat silang dan surfaktan. Berdasarkan penelitian Silva et al.
2005 diketahui bahwa penambahan surfaktan dapat memperkecil ukuran partikel kitosan. Zat pengikat silang yang sering digunakan adalah glutaraldehida, sedangkan
surfaktan yang banyak dipakai adalah surfaktan nonionik Tween 80 dan Span 80. Beberapa contoh surfaktan nonionik adalah Tween 80 polietilena sorbitan
monooleat dan Span 80 sorbitan monooleat. Tween 80 dan Span 80 bersifat nontoksik yang umumnya digunakan sebagai emulsifier dan penstabil pada bidang
pangan dan farmasi. Tarirai 2005 dalam Wahyono 2010 telah melakukan penelitian tentang pembuatan gel kitosan sebagai pembawa obat ibuprofen dengan
menggunakan senyawa pengikat silang tripolifosfat dan senyawa surfaktan yang sekaligus berfungsi sebagai pengikat silang, yaitu asam oleat, sodium laurit sulfat
SLS dan Tween 80.
2.6 Sonikasi
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang mekanik longitudinal yang memiliki frekuensi 20 KHz ke atas. Gelombang suara ultrasonik dapat didengar dan digunakan
sebagai alat komunikasi oleh pendengaran beberapa jenis binatang, seperti anjing, kelelawar, dan lumba-lumba Tripler, 1998. Batas atas rentang ultrasonik mencapai 5
MHz untuk gas dan mencapai 500 MHz untuk cairan dan padatan. Penggunaan ultrasonik berdasarkan rentangnya yang luas ini dibagi menjadi dua bagian. Yang
pertama termasuk suara beramplitudo rendah frekuensi lebih tinggi dan berkaitan dengan efek fisik medium pada gelombang dan biasanya disebut “gelombang energi
rendah” atau “ultrasonik frekuensi tinggi”. Biasanya, gelombang beramplitudo rendah digunakan dalam tujuan analisis untuk mengukur kecepatan dan koefisien absorpsi
gelombang dalam medium pada rentang 2 sampai 10 MHz. Yang kedua adalah gelombang energi tinggi frekuensi rendah, yang dikenal dengan “ultrasonik energi
tinggi” dan terletak antara 20-100 KHz. Jenis kedua ini digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
pembersihan, pembentukan plastik, dan yang terbaru adalah sonokimia Mason et al., 2002 dalam Komariah 2010.
Iradiasi ultrasonik sangat berkaitan erat dengan kavitasi, yaitu pembentukan, pertumbuhan, dan pengempisan gelembung di dalam cairan. Ultrasonik intensitas
tinggi dapat memberikan efek pada perubahan fisika dan kimia yang cukup luas karena memiliki energi yang cukup tinggi yang dapat diberikan pada zat lain dalam
waktu yang cukup singkat dengan tekanan yang tinggi. Tekanan inilah yang akan menimbulkan kavitasi. Efek fisika dari ultrasonik intensitas tinggi salah satunya
adalah emulsifikasi Wahid, dkk, 2001 dalam Wahyono, 2010. Suara ultrasonik yang menjalar di dalam medium cair memiliki kemampuan
terus menerus membangkitkan semacam gelembung atau rongga cavity di dalam medium tersebut yang kemudian secepat kilat meletus. Fenomena ini lebih dikenal
dengan nama kavitasi. Gelembung-gelembung yang meletus tadi bisa menghasilkan energi kinetik luar biasa besar yang berubah menjadi energi panas. Penciptaan dan
luruhnya gelembung yang cepat memberikan efek transfer energi panas yang juga cepat. Gelembung-gelembung tadi bisa mencapai suhu 5000 K, bertekanan 1000 atm,
dan memiliki kecepatan pemanasan-pendinginan 1010 Ks. Selama terjadinya gelembung-gelembung, kondisi fisika kimia suatu reaksi bisa berubah drastis namun
suhu medium yang teramati tetaplah dingin karena proses terbentuk dan pecahnya gelembung tadi terjadi dalam skala mikroskopik.
Sejumlah teori dikembangkan untuk menjelaskan bagaimana radiasi ultrasonik 20 kHz dapat memecahkan ikatan kimia. Semua teori sepakat bahwa
kejadian utama dalam sonokimia adalah pembentukan, pertumbuhan, dan pemecahan gelembung yang terbentuk di dalam cairan. Masalah selanjutnya adalah bagaimana
gelembung dapat terbentuk, mengingat fakta bahwa daya yang diperlukan untuk memisahkan molekul-molekul air pada jarak 2 kali ikatan Van der Waals nya adalah
sebesar 105 Wcm
2
, sedangkan dalam ultrasonik bath dengan daya 0,3 Wcm
2
sudah
Universitas Sumatera Utara
berhasil mengubah air menjadi hidrogen peroksida. Banyak penjelasan berbeda yang diajukan untuk menjelaskan fenomena ini, tetapi semuanya berdasarkan pada
keberadaan partikel tertentu atau gelembung-gelembung gas yang menurunkan gaya antarmolekul sehingga memungkinkan terbentuknya gelembung. Tahap kedua adalah
pertumbuhan gelembung yang terjadi melalui difusi uap zat terlarut solut pada gelembung, dan tahap ketiga adalah pecahnya gelembung yang terjadi ketika ukuran
gelembung mencapai nilai maksimumnya. Berdasarkan mekanisme hot-spot, ledakan gelembung tersebut menaikkan temperatur lokal hingga 5000 K dan tekanan 1000
atm. Kondisi ekstrim tersebut menyebabkan pemutusan ikatan kimia Wahyono, 2010.
Efek kimia dari gelombang ultrasonik, tidak secara langsung berintraksi dengan molekul-molekul untuk menginduksi suatu perubahan kimiawi. Ini karena
panjang gelombang ultrasonik yang terlalu panjang jika dibandingkan dengan panjang gelombang molekul-molekul. Interaksi gelombang ultrasonik dengan
molekul-molekul terjadi melalui media perantara berupa cairan. Gelombang yang dihasilkan oleh tenaga listrik lewat tranduser diteruskan oleh media cair ke medan
yang dituju melalui fenomena kavitasi akustik Wardiyati dkk, 2004 dalam Wulandari 2010.
Pada umumnya, nanopartikel menunjukkan kestabilan yang rendah dalam jangka panjang, karena perbedaan faktor fisika dan kimia yang mungkin membuat
sistem menjadi tidak stabil. Dalam peneliltian ini, gel nano kitosan yang dihasilkan akan dihilangkan kandungan airnya melalui proses freeze-drying dengan variasi
waktu tertentu.
2.7 Freeze-Drying
