SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KEONG SAWAH (Pila ampullacea) DENGAN POROGEN LILIN SARANG LEBAH SEBAGAI APLIKASI SCAFFOLD SKRIPSI

  SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KEONG SAWAH (Pila ampullacea) DENGAN POROGEN LILIN SARANG LEBAH SEBAGAI APLIKASI SCAFFOLD SKRIPSI

NIVA DIAN KARTIKASARI PROGRAM STUDI S-1 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2014

  i

  SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KEONG SAWAH (Pila ampullacea) DENGAN POROGEN LILIN SARANG LEBAH SEBAGAI APLIKASI SCAFFOLD SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Fisika pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : NIVA DIAN KARTIKASARI NIM. 081013039 Tanggal Lulus :

20 Agustus 2014 Disetujui Oleh : Pembimbing I, Pembimbing II, Drs. Djoni Izak R., M.Si. Drs. Siswanto, M.Si. NIP. 19680201 199303 1 004 NIP. 19640305 198903 1 003

  ii iii

  LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI Judul : Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea) dengan Porogen Lilin Sarang Lebah sebagai Aplikasi Scaffold

  Penyusun : Niva Dian Kartikasari NIM : 081013039 Pembimbing I : Drs. Djoni Izak R., M.Si. Pembimbing II : Drs. Siswanto, M.Si. Tanggal seminar : 20 Agustus 2014 Disetujui oleh : Mengetahui: Ketua Program Studi S-1 Fisika, Fakultas Saintek, Universitas Airlangga Drs. Siswanto, M.Si. NIP. 19640305 198903 1 003 Pembimbing I, Drs. Djoni Izak R., M.Si. NIP. 19680201 199303 1 004 Pembimbing II, Drs. Siswanto, M.Si. NIP. 19640305 198903 1 003

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

  iv

  Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk digunakan sebagai referensi kepustakaan, akan tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya sesuai kaidah ilmiah.

  Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga Niva Dian Kartikasari, 2014, Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari

  Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea) dengan Porogen Lilin Sarang Lebah Sebagai Aplikasi Scaffold. Skripsi di bawah bimbingan Drs. Djoni Izak

  R., M.Si dan Drs. Siswanto, M.Si., Program Studi S1 Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

  ABSTRAK

  Karakteristik utama dari scaffold adalah ukuran pori, karena pori berfungsi sebagai sirkulasi, pertukaran cairan tubuh, difusi ion, dan pasokan gizi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mensintesis hidroksiapatit berpori dari cangkang keong sawah (Pila ampullacea) dan lilin sarang lebah sebagai aplikasi

  scaffold , dan melakukan karakterisasi tekstur morfologi, sifat fisis, serta sifat

  mekanik. Pembuatan hidroksiapatit ini dilakukan dengan metode presipitasi yang menggunakan perkusor Ca(OH)

  2 yang berasal dari cangkang keong sawah (Pila ampullacea ) dan H

  3 PO 4 dengan molaritas 1:0,6. Selanjutnya dilakukan

  penambahan lilin sarang lebah dengan variasi komposisi 0%, 10 %, 20%, 30 %, dan 40 % dengan disonikasi menggunakan amplitudo sebesar 40%. Tahapan berikutnya di oven dengan suhu 110°C kemudian disintering pada suhu 1000°C selama 2 jam. Setelah itu dilakukan karakterisasi menggunakan SEM, uji porositas, uji densitas, dan uji compressive strength. Analisa SEM menunjukkan bahwa ukuran pori yang dihasilkan adalah 162,1 nm-1.234 nm. Hasil uji porositas menunjukkan prosentase yang didapat 35,25 %-54,49 %. Nilai hasil uji densitas

  3

  3

  adalah 1,2115gr/cm -1,2507gr/cm . Nilai hasil uji compressive strength adalah 0,54MPa-1,06 MPa. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh bahwa ukuran pori dan porositas sampel akan semakin besar dengan penambahan variasi lilin sarang lebah 10%-40%, namun nilai densitas dan compressive strength semakin menurun. Variasi komposisi lilin sarang lebah yang menunjukkan hasil terbaik adalah 40 %. Hasil ini didukung dengan ukuran pori sebesar 208,6 nm-1.234 nm,

  3

  porositas 54,49%, nilai densitas 1,2115 g/cm , dan nilai compressive strength 0,54MPa. Nilai compressive strength sampel sudah memenuhi syarat sebagai

  scaffold , namun ukuran pori, porositas serta nilai densitasnya belum memenuhi syarat sebagai scaffold.

  Kata kunci : Hidroksiapatit, Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea), Lilin Sarang Lebah, Scaffold. v

  Niva Dian Kartikasari, 2014, Synthesis and Characterization of

  Hydroxyapatite from the Snail (Pila ampullacea) Shell with Beeswax as Porous Agent for Scaffold Application. Thesis, under guidance of Drs. Djoni

  Izak R., M.Si. and Drs. Siswanto, M.Si. Physic Study Program, Physics Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.

  ABSTRACT

  The main characteristic of scaffold is the pore size because of its functions as circulation, liquid body exchange, ion diffusion, and nutrients supply. Therefore, the aim of this research are synthesize of the porous hydroxyapatite from snail (Pila ampullacea) shell and beeswax for scaffold application and characterize for morphology texture, physical and mechanical characteristic. The hydroxyapatite is synthesized by using precipitation method. In this research the precursors used are Ca(OH)

  2 which are obtained from snail (Pila ampullacea)

  shell and H

  3 PO 4 with their molarity ratio is 1:0,6. Then, the beeswax is added and

  the composition is varied of 0%, 10%, 20%, 30%, and 40% by sonication with amplitude of 40%. After that, its heated to the oven by temperature 110°C and sintered by temperature 1000°C for 2 hours. The characterization is performed by using SEM, porosity, density, and compressive strength test. The SEM analysis shows that the pore size about 162,1 nm-1.234 nm, percentage of porosity about

  3

  3

  35,25% -54,49%, the density value about 1,2115 gr/cm -1,2507 gr/cm , and the compressive strength value about 0,54 MPa-1,06 MPa.From this research, it can be concluded that the pore size and the porosity would increase in accordance to beeswax addition of 10% - 40%, however the density and compressive strength was decreasing. The variation of beeswax composition shows the best result at 40%. This is proved by the pore size obtained of 208,6 nm-1.2234 nm, percentage

  3

  porosity of 54,49%, density of 1,2115 gr/cm , and compressive strength of 0,54MPa. The compressive strength of sample is suitable with the requirement of scaffold application, however the pore size, porosity, and density didn’t suitable with the requirement of scaffold application. Keyword: Hydroxyapatite, Snail (Pila ampullacea) Shell, Beeswax, Scaffold vi

KATA PENGANTAR

  Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulisan skripsi yang berjudul

  “Sintesis Dan Karakterisasi Hidroksiapatit Dari Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea) Dengan Porogen Lilin Sarang Lebah Sebagai Aplikasi Scaffold ini dapat

  terselesaikan dengan baik. Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan akademik guna mencapai gelar Sarjana Sains (S.Si) di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

  Peneliti menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun penyajiannya. Peneliti mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan naskah skripsi ini.

  Surabaya, 22 Agustus2014 Peneliti Niva Dian Kartikasari vii

UCAPAN TERIMA KASIH

  Penyusunan naskah skripsi ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini peneliti ingin menyampaikan terimakasih kepada:

  1. Orang tua tercinta yang tiada hentinya memberikan nasehat dan motivasi serta doa yang tulus. Semoga Allah SWT selalu menempatkan beliau di dalam kebaikan dunia dan akhirat.

  2. Bapak Drs. Djoni Izak R., M.Si sebagai pembimbing I yang telah banyak memberikan pengetahuan, motivasi, saran, ide dan selalu sabar membimbing penulis dari penyusunan naskah proposal hingga penyelesaian skripsi ini.

  3. Bapak Drs. Siswanto, M.Si sebagai pembimbing II atas masukan, bimbingan, dan dukungan yang diberikan dalam pengerjaan skripsi ini.

  4. Ibu Dr. Prihartini Widiyanti, drg., M.Kes selaku penguji I yang telah memberikan pengetahuan dan bimbingan pada proses penyelesaian naskah skripsi ini. Semoga beliau selalu dilindungi oleh Allah SWT.

  5. Bapak Andi Hamim Zaidan, Ph.D selaku penguji II yang telah memberikan pengetahuan dan bimbingan pada proses penyelesaian naskah skripsi ini. Sehingga skripsi ini terselesaikan.

  6. Bu Ir. Puspa Erawati selaku dosen wali yang telah membimbing, memotivasi, dan memberikan arahan kepada anak walinya selama 4 tahun ini.

  7. Pak Lesmono dan mbak Yulfa selaku Staf di Instalasi Pusat Biomaterial dan Bank Jaringan RSUD Dr. Soetomo Surabaya atas bantuan peminjaman alat, arahan, penjelasan dan waktu yang telah diberikan selama penelitian.

  8. Para staf Laboratorium Sentral FMIPA UM Malang yang telah membantu untuk karakterisasi sampel, sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik. viii

  9. Mbak Iis selaku staf Laboratorium Metalurgi Teknik Industri ITS Surabaya yang telah membantu untuk karakterisasi sampel skripsi, sehingga skripsi ini terselesaikan.

  10. Dosen

  • – dosen yang terlibat dalam penyusunan skripsi ini dan atas bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikannya dengan lancar.

  11. Teman

  • – temanku, Ema, Silfi, Reta, yekti, Ninik, Vian, Gita, Dewi yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu khususnya HIMAFI 2010 yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini dan juga menjadi teman disaat susah, memberikan keceriaan dan berbagi wawasan yang tak akan terlupakan semoga kita tetap menjadi teman selamanya.

  12. Semua pihak yang telah membantu sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. ix

DAFTAR ISI

  Halaman i HALAMAN JUDUL …………………………………………………... ii LEMBAR PERNYATAAN……………………………………………. iii

  LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI…..…………………

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN iv

SKRIPSI…………………..

  v

  ABSTRAK………………………………………………………………

  vi ABSTRACT…………………………………………………………….. vii KATA PENGANTAR…….……………………………………………. viii

  UCAPAN TERIMAKASIH……………………………………………

  x DAFTAR ISI……………………………………………………………. xii DAFTAR TABEL………………………………………………………. xiii

  DAFTAR GAMBAR……………………………………………………

  xv

  DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1

  1 Latar Belakang Masalah………………………………………

  1.2

  4 Rumusan Masalah…………………………………………….

  1.3

  5 Batasan Masalah ……………………………………………...

  1.4

  5 Tujuan Penelitian……………………………………………...

  1.5 Manfaat Pe 6 nelitian ……………………………………………

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  7

  2.1

  7 Hidroksiapatit ………………………………………………...

  2.2 Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea)

  9 ………………….

  2.3.

  11 Lilin Sarang Lebah (Beeswax)………………………………..

  2.4. Hidroksiapatit sebagai Scaffold

  14 ……………………………….

  2.5. Scanning Electron Microscope (SE

  18 M)………………………..

  2.6. X-Ray Diffraction 21 (XRD)……………………………………..

  2.7. Kekuatan Tekan (Compressive Strength

  23 )……………………..

  2.8.

  24 Uji Porositas dan Densitas……………………………………. x

  BAB III METODE PENELITIAN

  26 3.1.

  26 Tempat dan Waktu Penelitian………………………………… 3.2.

  26 Alat dan Bahan Penelitian…………………………………….

  3.2.1 Alat

  27 Penelitian…………………………………………

  3.2.2

  27 Bahan Penelitian ……………………………………...

  3.3

  27 Prosedur Penelitian……………………………………………

  3.4

  27 Rancangan Penelitian…………………………………………

  3.4.1.Persiapan Cangkang Keong Sawah dan Lilin Sarang

  27 Lebah…………………………………………………

  28 3.4.2.Pembuatan Senyawa Hidroksiapatit…………………….

  3.5.

  30 Karakterisasi Hidroksiapatit Berpori………………………… 3.5.1.

  30 Uji XRD ………………………………………………..

  3.5.2.

  31 Pengujian SEM untuk Mengukur Diameter Pori ……… 3.5.3.

  31 Uji Compressive Strength…………………………………..

  3.5.4.

  32 Pengujian Porositas dan Densitas……………………….

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  34

  4.1. Hasil Pr 34 eparasi Cangkang Keong Sawah……………………….

  36 4.2 Hasil Preparasi Lilin Sarang Lebah…………………………….

  4.3 Hasil Uji XRD (X-

  37 Ray Diffraction)………………………………...

  4.4 Hasil Uji SEM (Scanning Electron Microscope)

  39 ……………….

  42 4.5. Hasil Uji Porositas dan Densitas………………………………..

  4.6. Hasil Uji Tekan (Compressive Strength)

  45 ……………………….

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  48

  48 5.1. Kesimpulan……………………………………………………..

  49 5.2. Saran…………………………………………………………….

DAFTAR PUSTAKA

  50 …………………………………………………...

  54 LAMPIRAN……………………………………………………………. xi

  DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman

  2.1

  13 Kandungan di dalam lilin sarang lebah…………………

  2.2 Sifat mekanik dan fisis pada scaffold

  15 ……………………

  3.1 Daftar persentase cangkang keong sawah dan lilin

  28 lebah……………………………………………………..

  4.1 Kandungan mineral cangkang keong sawah setelah

  35 dikalsinasi………………………………......................

  4.2 Prosentase kemurnian hidroksiapatit dengan variasi komposisi dari cangkang keong sawah dan lilin sarang 38 lebah pada pembuatan hidroksiapatit………………….. Ukuran diameter pori hidroksiapatit dengan variasi

  4.3 komposisi dari cangkang keong sawah dan lilin sarang

  40 lebah pada pembuatan hidroksiapatit……………………

  4.4 Hasil uji porositas dan densitas untuk beberapa variasi komposisi dari cangkang keong sawah dan lilin sarang 42 lebah pada pembuatan hidroksiapatit……………………

  4.5 Hasil uji compressive strength untuk beberapa variasi komposisi dari cangkang keong sawah dan porogen lilin 46 sarang lebah pada pembuatan hidroksiapatit……………. xii

  xiii

  17

  Pengujian porositas sampel………………………………. Cangkang keong sawah yang sudah dikalsinasi…………. Hasil ekstrak lilin sarang lebah…………………………...

  Grafik spektrum XRD dengan HAp dan lilin sarang lebah (a) HAp 100% dan lilin lebah 0%, (b) HAp 90% dan lilin lebah10%, (c) HAp 80% dan lilin lebah 20%, (d) HAp 70% dan lilin lebah 30%, (e) HAp 60% dan lilin lebah 40%.............................................................................

  Hasil analisis SEM Hidroksiapatit dengan HAp dan lilin sarang lebah (a) HAp 100% dan lilin lebah 0%, (b) HAp 90% dan lilin lebah 10%, (c) HAp 80% dan lilin lebah 20%, (d) HAp 70% dan lilin lebah 30%, (e) HAp 60% dan lilin lebah 40%..............................................................

  Halaman

  7

  9

  12

  15

  16

  19

  SEM tipe INSPECT S50 …………………………………

  22

  23

  29

  30

  31

  32

  33

  35

  36

  37

  Autograph tipe AG-10 Te Shimadzu ……………………...

  XRD tipe PAN alytical X'Pert PRO………………………

  DAFTAR GAMBAR Nomor

  3.1

  2.1

  2.2

  2.3

  2.4

  2.5

  2.6

  2.7

  2.8

  2.9

  3.2

  …………………………… Diagram Alir Prosedur Penelitian………………………...

  3.3

  3.4

  3.5

  4.1

  4.2

  4.3

  4.4 Judul Gambar Struktur Hidrokiapatit…………………………………….

  Cangkang Keong Sawah…………………………………. Lilin sarang lebah (Beeswax)……………………………. Struktur matriks tulang…………………………………… Bagian tulang…………………………………… Observasi SEM morfologi hidroksiapatit berpori dengan gradient porositas ………………………………………...

  Diagram Sederhana Prinsip SEM………………………… Skema difraksi sinar –X berdasarkan hukum Bragg….......

  Diametral Compressive Stress

  39

  4.5 Grafik hasil uji porositas terhadap variasi komposisi lilin

  43 sarang lebah……………………………………………….

  4.6 Grafik hasil uji densitas terhadap variasi komposisi lilin

  44 sarang lebah……………………………………………….

  4.7 Grafik hasil uji compressive strength terhadap variasi

  46 komposisi lilin sarang lebah……………………………… xiv xv

  DAFTAR LAMPIRAN Nomor 1.

  2.

  3.

  4.

  5. Judul Lampiran Alat dan bahan pembuatan sampel Hasil uji XRD Hasil uji SEM Hasil perhitungan uji porositas dan densitas Hasil perhitungan uji compressive strength

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Kasus kecelakaan di Indonesia tergolong cukup tinggi dapat dilihat dari data Departemen Kesehatan RI. Berdasarkan hasil Riset Kesehatan Dasar

  (RIKERDAS) oleh Badan Penelitian dan Pengembangan Depkes RI tahun 2007 di Indonesia terjadi kasus fraktur yang disebabkan oleh cedera antara lain karena jatuh, kecelakaan lalu lintas, dan trauma benda tajam atau tumpul. Dari 45.987 peristiwa terjatuh yang mengalami fraktur sebanyak 1.775 orang (3,8%), dari 20.829 kasus kecelakaan lalu lintas, yang mengalami fraktur sebanyak 1.770 orang (8,5%), dari 14.127 trauma benda tajam/tumpul, yang mengalami fraktur sebanyak 236 orang (1,7%). (Depkes RI, 2007).

  Dari kenyataan diatas terlihat bahwa kebutuhan implan di bidang orthopaedi semakin meningkat. Dapat dilihat juga pada tahun 2012, di RSUP Dr. Sardjito, Yogyakarta terdapat 16 pasien yang telah memasang implan atau 192 pasien per tahun (Candra, 2012). Implan yang digunakan adalah bahan logam. Bahan logam yang digunakan adalah stainless steel, sehingga perlu menyuplai dari luar negeri dan harganya cukup mahal. adalah salah satu alternatif sebagai implan yang mempunyai

  Stainless steel

  sifat tidak dapat meregenerasi tulang baru, membatasi fungsi organ, biokompatibilitas rendah, dan mempengaruhi bioaktifitas dalam tubuh (Sulistiono dkk., 2007). Selain itu produk hasil korosi akan bereaksi dengan tubuh dan akan

  1 menyebabkan kegagalan implantasi dini (Kayin B., 2009). Sehingga jika stainless

  steel diimplankan pada tubuh, maka implan tersebut harus diambil dalam jangka waktu tertentu.

  Solusi pembuatan implan yang dapat diserap oleh tubuh sangat diperlukan. Implan dapat dibuat dengan menggunakan material sintetik alternatif dari bahan logam, keramik, polimer, dan komposit. Salah satu contoh material sintetik adalah hidroksiapatit. Hidroksiapatit dengan rumus kimia Ca (PO4) (OH) adalah salah

  10

  6

  2

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

  2009).

  Hidroksiapatit yang digunakan dalam bidang medis diproduksi dalam bentuk padat, serbuk, dan berpori. Hidroksiapatit padat digunakan sebagai implan sendi sedangkan hidroksiapatit berpori dapat digunakan sebagai pengganti kerusakan jaringan tulang (Rajabi et al. 2000). Sebagian besar penelitian implan tentang hidroksiapatit menunjukkan bahwa tingkat infiltrasi jaringan hidroksiapatit berpori lebih baik daripada hidroksiapatit yang padat. Jika kita menggunakan bahan alami dalam pembuatan hidroksiapatit maka akan mudah diserap oleh tubuh. Tingkat infiltrasi pembentukan tulang baru sangat tergantung pada karakteristik pori seperti porositas, ukuran pori, dan bentuk pori (Priyambodo, C., 1997).

  Penelitian ini diharapkan bisa mengatasi masalah di atas, yaitu dengan mensintesis hidroksiapatit menggunakan bahan dasar alami berupa cangkang keong sawah (Pila ampullacea). Keong sawah yang biasanya menjadi hama pada tanaman padi dapat dimanfaatkan sebagai sumber Ca(OH)

  2 , karena dalam

  cangkang keong sawah setelah dikalsinasi mengandung kadar kalsium sebesar 52,12% (Winata, 2012). Selain cangkang keong sawah bahan dasar lainnya yaitu H

  3 PO 4 sebagai sumber fosfat dan lilin sarang lebah (beeswax) sebagai pembentuk

  porositas. Karena dalam penelitian sebelumnya setelah ditambah lilin sarang lebah hidroksiapatit yang dihasilkan memiliki ukuran pori antara 1,3 μm sampai 2,5 μm (Juwita R., 2012).

  Sarang lebah mengandung lilin sebanyak 30%. Lilin dari sarang lebah ini memiliki struktur kimia yang kompleks dengan titik lebur 61 - 69°C. Penggunaan porogen dari lilin sarang lebah diharapkan dapat meningkatkan biokompatibilitas, mampu mempercepat penyerapan nutrisi, mineralisasi pada jaringan yang rusak.

  Sehingga mempermudah sel untuk berinfiltrasi dalam pori dan dapat mempercepat proses remodeling tulang (Rismunandar, 1990).

  Terdapat beberapa metode untuk mensintesis hidroksiapatit yaitu metode basah, metode kering, reaksi hidrotermal, dan sol gel (Balumurugan et. al 2005 & Kehoe, 2008). Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode basah. Metode basah yaitu metode menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi padatan). Metode ini umum digunakan karena sederhana dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau amorf. Keuntungan dari metode basah adalah hasil samping sintesisnya air, kemungkinan terkontaminasi selama pengolahan sangat rendah, dan biaya pengolahan rendah. Sintesis dengan metode basah menghasilkan hidroksiapatit dengan tingkat kemurnian tinggi (Kehoe, 2008).

  Pada penelitian ini sintesis hidroksiapatit dilakukan dengan menggunakan cangkang keong sawah sebagai kalsiumnya dan direaksikan dengan H PO

  3

  4

  sebagai phospat. Setelah itu ditambah dengan lilin sarang lebah sebagai penambah ukuran pori. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan menggunakan XRD, SEM untuk mengetahui ukuran pori, struktur morfologi pori, dan compressive strength untuk mengetahui kekuatan dari hidroksiapatit, densitas, dan porositas.

1.2. Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas, maka perumusan masalah yang dapat dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

  1. Apakah campuran antara cangkang keong sawah (Pila ampullacea) dan porogen lilin sarang lebah bisa digunakan sebagai hidroksiapatit berpori ?

  2. Apakah pengaruh variasi massa porogen lilin sarang lebah terhadap struktur mikro, sifat fisis, dan sifat mekanik sampel hidroksiapatit berpori yang dihasilkan dari cangkang keong sawah (Pila ampullacea)?

  3. Berapakah persentase berat porogen lilin sarang lebah agar diperoleh hidroksiapatit berpori dengan karakter terbaik ?

  1.3. Batasan Masalah

  Untuk memudahkan penelitian sehingga permasalahan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan, maka penulis perlu membatasi masalah sebagai berikut.

  1. Bahan yang akan digunakan adalah cangkang keong sawah (Pila ampullacea) dengan porogen lilin sarang lebah madu yang berasal dari peternak madu di Jombang dengan variasi yang tersedia pada tabel di metode penelitian agar menghasilkan hidroksiapatit berpori.

  2. Karakterisasi parameter mikropori dilakukan dengan menggunakan XRD untuk mengetahui persentase hidroksiapatit di dalam sampel, karakterisasi SEM dan karakterisasi fisis dilakukan dengan uji porositas, dan densitas.

  3. Karakterisasi sifat mekanik dilakukan dengan mengukur compressive strength .

  4. Prosentase variasi berat lilin lebah yang digunakan pada penelitian ini adalah 10 %, 20 %, 30 %, 40 %.

  1.4. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut.

  1. Mensintesis hidroksiapatit berpori berbasis kalsium dari cangkang keong sawah (Pila ampullacea) dengan campuran porogen lilin sarang lebah.

  2. Melakukan karakterisasi struktur kristal hidroksiapatit berpori menggunakan

  XRD untuk mengetahui persentase hidroksiapatit di dalam sampel, Scanning

  Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui tekstur morfologi, uji compressive strength, porositas, dan densitas.

  3. Membutuhkan prosentase berat lilin sarang lebah yang dapat menghasilkan hidroksiapatit berpori dengan karakter terbaik

1.5. Manfaat Penelitian

  1. Memberikan informasi ilmiah bahwa cangkang keong sawah (Pila

  ampullacea) dengan campuran porogen lilin sarang lebah dapat disintesis menjadi hidroksiapatit berpori.

  2. Menghasilkan hidroksiapatit berpori yang ekonomis, sehingga terjangkau bagi masyarakat.

  3. Menghasilkan hidroksiapatit dari cangkang keong sawah (Pila ampullacea) dengan campuran porogen lilin sarang lebah dapat dimanfaatkan sebagai kandidat scaffold.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hidroksiapatit

  Secara umum penyusun utama komponen anorganik tulang adalah kalsium fosfat yang mempunyai dua fase yaitu amorf dan kristal. Senyawa kalsium fosfat yang paling stabil adalah hidroksiapatit (Saraswathy et al. 2001). Hidroksiapatit terdiri atas kalsium dan fosfat dengan rasio perbandingan Ca: P adalah 1,67 dan densitasnya 3,19 g/ml (Ferraz et al., 2004).

Gambar 2.1 Struktur Hidrokiapatit (Warastuti dkk., 2011)

  Penggunaan HA sebagai material implan untuk aplikasi medis semakin meningkat saat ini. Beberapa penelitian seperti di India, telah memanfaatkan bahan alam seperti batu koral, ganggang laut, dan cangkang telur ayam sebagai sumber CaCO untuk pembentukan HA. Bahan alam diyakini lebih dapat diterima

  3

  oleh tubuh karena memiliki persamaan sifat fisiko kimia (Nurlaela, 2009). Dan penelitian sebelumnya yaitu dengan mensintesis hidroksiapatit menggunakan cangkang keong sawah setelah dikalsinasi, hasil yang didapat kadar kalsium

  7 sebesar 52,12 % metode yang digunakan adalah metode presipitasi (Winata, 2012).

  Hidroksiapatit banyak digunakan dalam dunia orthopedik karena sifat fisis, kimia, mekanis, dan biologisnya sangat mirip dengan komponen utama tulang manusia (Pattanayak et al. 2005; Pane, 2008). Oleh karena itu hidroksiapatit dapat diaplikasikan di bidang ortopedi dan periodontal. Hidroksiapatit dapat digunakan untuk bone filler, implan gigi, rekonstruksi tulang (Sahin, 2006).

  Sintesis hidroksiapatit dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu teknik presipitasi, teknik hidrotermal, teknik multiple emulsion, biomimetic deposition

  technique , electrodeposition technique. Teknik presipitasi adalah teknik sintesis

  dengan reaksi kimia. Hal ini dilakukan dengan mencampurkan Calcium hydroxide (Ca(OH)

  2 ) dan orthophosphoric acid (H

  3 PO 4 ) (Kumar, 2010).

  Adanya karbonat dalam hidroksiapatit (disebut juga carbonated

  hydroxyapatite / CHA) akan meningkatkan biokompatibel dan bioaktif (Arifianto

  dkk., 2006). Seperti yang telah disebutkan saat ini, material pensubstitusi tulang yang terkemuka adalah keramik kalsium fosfat yang merupakan basis dari hidroksiapatit ( Ca

  10 (PO 4 ) 6 (OH)

2 ) dan (Ca

3 (PO 4 ) 2 ). Komposisi kimia dari senyawa

  tersebut memiliki hubungan dengan mineral tulang (calcium-deficient carbonated

  hydroxyapatite ). Hidroksiapatit memiliki biokompatibilitas yang baik terhadap

  kontak langsung dengan tulang. Perbedaan utama antara hidroksiapatit yang telah disintering dan mineral tulang adalah derajat kristalinitas yang tinggi dan besar pori atau kekosongan yang lebih sedikit karena terjadi proses pemadatan. Hasilnya menyebabkan memiliki laju biodegradasi yang lebih tinggi dan memiliki komposisi kimia yang berbeda dengan mineral tulang (Arifianto dkk., 2006)

2.2. Cangkang Keong Sawah (Pila ampullacea)

  Keong sawah termasuk dalam kelas gastropoda. Gastropoda berasal dari bahasa Yunani (Gaster = perut, Podos = kaki). Artinya hewan Gastropoda berarti hewan-hewan yang memiliki kaki perut (Sutikno, 1995). Gambar dari cangkang keong sawah dapat dilihat pada Gambar 2.2.

  Adapun klasifikasi ilmiah dari cangkang keong sawah (Muktiani, 2009) Kingdom : Animalia Phylum : Mollusca Kelas : Gastropoda Ordo : Ampullarini Famili : Ampullariidae Genus : Pila Spesies : Pila ampullacea

Gambar 2.2 Cangkang Keong Sawah Menurut Oemarjati (1990), hewan kelas gastropoda umumnya bercangkang tunggal, cangkangnya berbentuk spiral, beberapa jenis diantaranya tidak mempunyai cangkang, kepala jelas, umumnya dengan dua pasang tentakel kaki lebar dan pipih, memiliki rongga mantel dan organ-organ internal, bagi yang bercangkang, antara kepala dan kaki terputus, insang berjumlah kurang lebih satu atau dua buah, bernafas dengan paru-paru, organ reproduksi jumlah satu atau dua fertilasi secara internal dan eksternal.

  Keong sawah adalah sejenis siput air yang mudah dijumpai di perairan tawar Asia tropis. Hewan bercangkang ini dikenal juga sebagai siput sawah, siput air atau tutut. Bentuknya agak menyerupai siput murbai, masih berkerabat, tetapi keong sawah memiliki warna cangkang hijau pekat sampai hitam. Hewan ini dikonsumsi secara luas di berbagai wilayah Asia Tenggara dan memiliki nilai gizi yang baik karena mengandung protein yang cukup tinggi (Sutikno, 1995).

  Cangkang keong sawah atau cangkang tutut adalah pelindung karena cangkang bersifat keras dan tutut memiliki tubuh yang lunak. Cangkang tersebut mengandung banyak kalsium, karena di dalamnya terkandung kalsium karbonat (CaCO

  3 ) atau zat kapur (Sutikno, 1995). Selain itu cangkang keong sawah juga mengandung beberapa mineral yang disajikan pada tabel di bawah ini.

  Cangkang keong sawah merupakan sumber kalsium secara alami dan banyak tersedia di negara Indonesia sehingga dapat dijadikan hidroksiapatit yang lebih murah bagi masyarakat jika dibandingkan dengan produk hidroksiapatit yang harus diimpor dari luar negeri. Dalam penelitian sebelumnya, faktanya bahwa cangkang keong sawah yang dihasilkan dari proses perebusan, o

  pembersihan, dan pengeringan, dikalsinasi pada suhu 800 C selama 3 jam untuk dijadikan serbuk. Setelah dilihat menggunakan X-Ray (Diffraction and Atomic

  Absorbption Spectroscopy) hasil analisis menunjukkan bahwa fase kalsium

  cangkang keong sawah setelah dikalsinasi adalah Ca(OH)

  2 dengan kadar kalsium sebesar 52,12% sehingga bisa digunakan sebagai hidroksiapatit (Winata, 2012).

2.3. Lilin Sarang Lebah (Beeswax)

  Malam adalah lilin yang paling baik dan dihasilkan oleh lebah pekerja dari empat pasang kelenjar yang terdapat di bagian samping bawah perut. Puncak sekresi malam adalah saat lebah pekerja berumur dua minggu. Kegunaan terbanyak malam adalah untuk kosmetik, pembuatan lilin dan industri perlebahan.

  Namun, juga sebagai formula untuk krim, salep, lotion, pomade, lipstik, pelapis pil, dan juga untuk kesehatan karena pada lilin lebah mengandung senyawa antibiotik (Sihombing, 1997).

  Lilin lebah memiliki rumus kimia C

  13 H

  27 CO

  2 C

  26 H

  53. Lilin lebah merupkan

  lilin yang dibentuk oleh lebah madu di sisiran sarangnya sebagai bahan utama dan diperkuat dengan bahan perekat yang disebut propolis. Propolis juga merupakan resin lengket yang berasal dari batang pohon atau kulit kayu, dikumpulkan, dan diproses dengan sekresi cairan ludah lebah. Setiap jenis lebah memiliki sumber resin tertentu yang ada di daerah masing-masing sehingga komposisi propolis sangat bervariasi (Riyanti dkk, 2009).

  Propolis adalah produk alam tidak beracun dengan banyak khasiat dari segi farmakologis. Beberapa kandungan propolis yang telah diidentifikasi adalah flavonoid aglikon, derivat asam sianamat, dan terpenoid (Franz, 2008). Flavonoid merupakan kandungan utama propolis. Propolis memiliki kandungan bahan yang bersifat antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Komponen propolis yang bersifat antibakteri yaitu polyisoprenylated benzophenone, galangin pinobanksin, dan pinocembrin. Bakteri yang dapat dibunuh yaitu Staphylococcus

  aureus dan Escherichia coli (Julita dkk., 2012)

  Ada tiga jenis lilin yang dikenal di alam, yakni yang berasal dari hewan, tumbuhan dan petrolium atau mineral. Lilin asal hewan yakni malam (beeswax) adalah salah satu lilin yang struktur kimianya stabil dan terkenal sepanjang sejarah perdagangan dunia (Sihombing, 1992). Sarang lebah merupakan koloni bangunan unik dari bahan "malam" atau lilin dengan penghuni ± 30.000 ekor lebah. Koloni lebah ini dibentuk dari lilin sebagai bahan utama dan diperkuat dengan bahan perekat yang disebut propolis. Lilin lebah dibentuk melalui proses kimia dengan madu sebagai bahan baku (Sihombing, 1992).

Gambar 2.3 Lilin Sarang Lebah (Beeswax)

  Lilin lebah merupakan lilin yang kompleks dibentuk dari campuran beberapa komponen yang ditunjukkan pada tabel 2.2

Tabel 2.1. Kandungan di dalam Lilin Sarang Lebah (Rismunandar, 1990)

  kandungan Jumlah

  hidrokarbon 14% monoester 35% diester 14% triester 3% hidroksi monoester

  4% hidroksi poliester 8% asam poliester 2% asam ester 1%, asam bebas, alkohol bebas

  1% Sisanya tidak diketahui

  6% Titik lebur lilin lebah murni berkisar antara 61-69

  o

  C (142-156

  o

  F), indeks refraksinya 1,44. Tahanan dielektrisnya 2,9 dan berat jenis pada suhu 20

  o

  C adalah 0,96 lebih ringan dari air. Tidak larut dalam air dan sedikit larut dalam alkohol dingin (Rismunandar, 1990). Benzen chloroform, karbon disulfida, eter dan beberapa minyak yang mudah menguap melarutkan malam komplit. Bau dan rasanya khas dan terbakar dengan nyala kuning bersih dan mengeluarkan aroma unik. Malam sering terkontaminasi dengan sedikit polen, propolis, dan madu yang meningkatkan berat jenis dan warnanya (Sihombing, 1992).

  Pada penelitian sebelumnya, bahwa hidroksiapatit yang telah ditambah dengan porogen lilin sarang lebah hasil pori yang dihasilkan bertambah. Hal tersebut terlihat pada karakterisasi SEM yang menunjukkan terbentuknya kalsium fosfat yang ditandai dengan bentuk morfologi sampel yang terdiri dari butiran- butiran yang membentuk pori dengan ukuran pori makro diantara 1,3 μm sampai 2,5 μm (Juwita, R., 2012).

2.9. Hidroksiapatit sebagai Scaffold

  Hidroksiapatit memiliki beberapa macam bentuk, antara lain hidroksiapatit berbentuk serbuk dan juga dalam bentuk scaffold atau foam. Hidroksiapatit

  scaffold adalah hidroksiapatit yang memiliki matriks berpori. Ukuran pori-pori

  dalam hidroksiapatit scaffold dapat bervariasi, bergantung pada volume scaffold yang diproduksi (Sergey, 2009).

  Hidroksiapatit yang berpori dapat berikatan dengan kuat pada jaringan tulang. Struktur hidroksiapatit dengan porositas teratur mirip dengan struktur alami jaringan tulang. Hal ini membuat hidroksiapatit scaffold lebih mudah diimplan ke dalam jaringan tulang. Hidroksiapatit scaffold yang diinduksi ke dalam jaringan tulang tidak menghambat pertumbuhan jaringan tulang alami, dan dapat mencegah pergeseran dan kehilangan implan yang sudah diinduksikan ke dalam tubuh (Sergey, 2009).

  Scaffold atau pori dalam hidroksiapatit dapat dibentuk dari berbagai

  macam bahan, termasuk polimer, keramik, logam, dan komposit-komposit lainnya. Pori tersebut memiliki struktur yang terbuka dan permukaannya yang biokompatibel mempunyai kondisi ideal untuk pertumbuhan sel dan diferensiasi jaringan. Pori yang terdapat di dalam hidroksiapatit ini dapat digunakan sebagai matriks untuk penggantian jaringan tulang. Pori tersebut juga dapat ditingkatkan respon biologinya dengan menambahkan polimer seperti kolagen dan kitosan (Sergey, 2009).