VARIASI WAKTU PERENDAMAN DALAM SIMULATED BODY FLUID PADA KOMPOSI HIDROKSIAPATIT-GELATIN SEBAGAI KANDIDAT BONE GRAFT Repository - UNAIR REPOSITORY
VARIASI WAKTU PERENDAMAN DALAM SIMULATED
BODY FLUID PADA KOMPOSI HIDROKSIAPATIT-GELATIN
SEBAGAI KANDIDAT BONE GRAFT SKRIPSI
VARIASI WAKTU PERENDAMAN DALAM SIMULATED BODY FLUID PADA KOMPOSIT HIDROKSIAPATIT-GELATIN SEBAGAI KANDIDAT
BONE GRAFT SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Bidang Teknobiomedik Pada Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : RIZKA RAMADHANIA AINUNNISA NIM.080917047 Tanggal Lulus : 31 Juli 2013 Disetujui oleh : Pembimbing I Pembimbing II
Dyah Hikmawati, S.Si., M.Si Drs. Siswanto, M.Si
NIP. 19691128 199403 2 001 NIP. 19640305222 19893 1 0036 LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI Judul : Variasi Waktu Perendaman Dalam Simulated Body
Fluid Pada Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Sebagai Kandidat Bone Graft Penyusun : Rizka Ramadhania Ainunnisa NIM : 080917047 Pembimbing I : Dyah Hikmawati, S.Si., M.Si Pembimbing II : Drs. Siswanto, M.Si Tanggal Seminar : 31 Juli 2013 Disetujui Oleh : Pembimbing I Pembimbing II Dyah Hikmawati, S.Si., M.Si NIP. 19691128 199403 2 001 Drs. Siswanto, M.Si NIP. 19640305222 19893 1 003 Mengetahui, Ketua Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Ketua Prodi S1 Teknobiomedik Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Drs. Siswanto, M.Si NIP. 19640305222 19893 1 003 Dr. Retna Apsari, M.Si. NIP. 19680626 199303 2 003
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga Rizka Ramadhania Ainunnisa, 2013, Variasi Waktu Perendaman Dalam
Simulated Body Fluid Pada Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Sebagai Kandidat Bone Graft. Skripsi di bawah bimbingan Dyah Hikmawati, S.Si. M,Si.
Dan Drs. Siswanto, M.Si., Program Studi S1 Teknobiomedik, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.
Abstrak Telah dilakukan penelitian pengaruh waktu perendaman dalam Simulated
Body Fluid (SBF) pada komposit hidroksiapatit-gelatin dengan komposisi
perbandingan 30:100 dengan tujuan menginduksi pertumbuhan inti apatit pada pertumbuhan hidroksiapatit alami tulang. Metode yang digunakan adalah metode
o freeze drying dengan suhu -50 C selama 24 jam dan crosslinked glutaraldehid
0,5%. Hasil sintesis direndam dalam SBF dengan dengan variasi waktu perendaman 0, 1, 7 dan 15 hari, kemudian dilakukan freeze drying. Hasil
3- 2-
karakterisasi FTIR menunjukkan munculnya gugus fungsi PO
4 , CO 3 sebagai
gugus penyusun hidroksiapatit dan NH sebagai gugus penyusun gelatin. Hasil karakterisasi XRD terjadi peningkatan kristalinitas dengan semakin lama waktu perendaman yaitu 89,75% dan hasil analisis SEM EDX menunjukkan penigkatan rasio Ca/P sebesar 1,59 pada sampel perendaman 15 hari karena terbentuknya kristal apatit. Hasil analisis SEM dan MTT Assay menunjukkan ukuran pori antara 170,3µm-212,5µ m dan seluruh sampel tidak toksik sehingga berpotensi sebagai kandidat bone graft.
Kata kunci : Hidroksiapatit, Gelatin, frezze drying, glutaraldehid , SBF, bone
graft
Rizka Ramadhania Ainunnisa, 2013, Variation Time of Soaking in Simulated
Body Fluid in Composite Hydroxyapatite-Gelatin as A Candidate of Bone Graft. A Thesis under the guidance of Dyah Hikmawati, S.Si. M, Si. And Drs.
Siswanto, M.Si. Biomedical Egineering, Physics Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.Surabaya.
Abstract Research has done on the influence of time soaking in Simulated Body Fluid (SBF) on hydroxyapatite-gelatin composite with the composition ratio 30: 100, with the intention of inducing the growth of apatite on core natural hydroxyapatite
o
bone growth. The method used is freeze drying with a temperature 50 C for 24 hours and crosslinked glutaraldehyde 0.5%. The result of the synthesis are soaked in SBF with time variation 0, 1, 7 and 15 days, then do freeze drying. The result
3-
2
of characterization FTIR show an appearance of a cluster of function PO
4 , CO
3
as a cluster of constituent hydroxyapatite and NH as a cluster of constituent gelatin . The result of characterization XRD show an increase in crystallinity with the longer soaking i.e. 89,75% and SEM EDX analysis shows the increase ratio of Ca/P amounted to 1.59 on samples of submersion 15 days since the formation of apatite crystals. Analysis SEM and MTT Assay shows the size of the pores between 170,3µ m-212,5µ m and the samples are not toxic, potentially as a candidate for bone graft.
Keywords : Hydroxyapatite, Gelatin, frezze drying, glutaraldehid , SBF, bone graft
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Variasi Waktu Perendaman Dalam Simulated Body Fluid Pada
Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Sebagai Kandidat Bone Graft”. Skripsi ini
ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) pada Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan yang diberikan oleh berbagai pihak sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang membaca.
Surabaya, Juli 2013 Penulis, Rizka Ramadhania A.
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini tak lepas dari bantuan dan dukungan dari banyak pihak. Penulis menyampaikan terimakasih kepada : 1.
Kedua orang tua tercinta, Bapak Abdus Sjakur dan Ibu Anik Yusmiarti ; adik- adik tercinta, Abdillah Ibnu Firdaus , Arham Izza Syani dan Irham Izza Syani serta yang selalu mendoakan, memberi kasih sayang, motivasi, semangat dan perhatian setiap saat.
2. Ibu Dyah Hikmawati, S.Si., M.Si., dan Bapak Drs. Siswanto, M.Si., selaku dosen pembimbing I dan II yang senantiasa mencurahkan segenap ilmu, waktu, dan tenaga untuk memberikan bimbingan, arahan, masukan yang sangat berharga.
3. Bapak Adri Supardi, M.Sc. dan Bapak DR. Moh.Yasin, M.Si selaku dosen penguji I dan II atas segala saran dan masukkan untuk perbaikan penulisan skripsi ini.
4. Ibu Retna Apsari, M.Si. selaku Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik,. Ibu
Dyah Hikmawati, S.Si., selaku dosen wali, serta dosen-dosen Program Studi S1 Teknobiomedik yang telah memberikan dukungan dan semangat selama penulisan skripsi ini.
5. Teman-teman Teknobiomedik angkatan 2009, khususnya biomaterial lovers, Shinta Fitrianingtyas dan Faiq Nadiatul M.A. yang selalu memberikan dukungan dan semangat dalam pengerjaan skripsi.
6. Sahabat Rainbow, Eni, Rohana, Ulfatun, U’ul, Paula, Wisnu dan Nico yang mengisi hari-hari dengan keceriaan dalam pengerjaan proposal sampai skripsi ini terselesaikan.
7. Indah Sari R , Ayu Marina H. dan I.P.Putra atas nasihat, doa dan semangat dalam pengerjaan skripsi.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR JUDUL..………………..……..……................................. i LEMBAR PESETUJUAN..………………………………….......... ii LEMBAR PENGESAHAN...………………..……..……................. iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI..………………..……..... iv ABSTRAK..………………..……..……............................................ v ABSTRAC..………………..……..……............................................ vi KATA PENGANTAR ...…………………………………..........…... vii UCAPAN TERIMA KASIH…………………………..........…......... viii DAFTAR ISI...………………………………….........…………....... x DAFTAR GAMBAR..…………………………………...... ...……... xii DAFTAR TABEL........………………………………….........…….. xiv DAFTAR LAMPIRAN.......…………………………………........... xv BAB I PENDAHULUAN...……….…………………..……...……..
1
1.1
1 Latar Belakang Masalah……..………..........………...………..
1.2
4 Rumusan Masalah...……….………………..........……………
1.3
4 Batasan Masalah…………………………………………...…..
1.4
4 Tujuan Penelitian...…….………………………………............
1.5
5 Manfaat Penelitian…………………………….............……….
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...…..…………………..………......
6 2.1 Tulang…………………………………………….....…...…......
6 2.1.1 Komponen Selular Tulang …........……………………....
6 2.1.2 Bone Graft…....…....………………………………….....
8 2.2 Komposit ………………...........................................................
9 2.2.1 Hidroksiapatit …........………………...............................
9 2.2.2 Gelatin…....…....…………………………………............
11 . 2.2.3 Komposit Hidroksiapatit-Gelatin…....…....……………...
12 2.3 Simulated Body Fluid (SBF)…………………………….….....
12 2.4 Metode Freeze Drying……………………………...………....
14 2.5 Karakterisasi....…....…………………………………………...
15
2.5.1 Fourier Transform Infra Red (FTIR)…........…………… 2.5.2 X-ray Diffraction…....…..………........………………..
28
23
23
23
24
24
24
26
27
27
28
29
22
31
31
32
33
37
41
44
46
48 DAFTAR PUSTAKA...………………………………….........……..
LAMPIRAN...............................................………………………….
49
23
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN....………………………….
2.5.3 Scanning Electron Microscope (SEM )…....…....……....
3.3.2 Proses Teknik SBF Immersion………............................
2.5.4 Uji MTT Assay…....…..………........………………......
15
17
19
20 BAB III METODE PENELITIAN...………………………………..
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian...……………………………… 3.2 Bahan dan Alat Penelitian…………...………………………..
3.2.1 Bahan-bahan Penelitian………………………………...
3.2.2 Alat-alat Penelitian…..……………………..........……..
3.2.3 Diagram Alir Penelitian…..…………………….............
3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Pembuatan Komposit Hidroksiapatit-Gelatin………. ..
3.4 Karakterisasi dan Analisis Data…………….............................
4.3. Pembahasan.....…...…………………………….........................
3.4.1 Uji XRD……………….....................................................
3.4.2 Uji FTIR (Fourier Transform Infra Red)…………….....
3.4.3 Uji SEM…...…………………………………….……….
3.4.4 Uji Sitoksisitas dengan MTT Assay………………...........
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...………………………….
4.1. Hasil Sintesis Komposit…...……………………………............
4.2. Hasil Karakterisasi........…...……………………………............
4.2.1 Karakterisasi Gugus Fungsi dengan Uji FTIR......…......
4.2.2 Karakterisasi Kristalinitas dengan Uji XRD..........….....
4.2.3 Karakterisasi Morfologi dengan Uji SEM.............….....
4.2.4 Karakterisasi Sitotoksisitas dengan Uji MTT Assay.......
52
DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Gambar Halaman
4.2 Hasil Pengujian FTIR dari Gelatin
29
3.5 SEM
30
3.6 Elisa reader
32
4.1 Komposit Hidroksiaptit-Gelatin
33
34
28
4.3 Hasil Pengujian FTIR dari Hidroksiapatit
35
4.4 Hasil Pengujian FTIR Komposit Sebelum Perendaman
35
4.5 Hasil Pengujian FTIR Komposit Setelah Perendaman 1 Hari
36
4.6 Hasil Pengujian FTIR Komposit Setelah Perendaman 7 Hari
3.4 FTIR Bruker Tensor 27
3.3 SBF pada PH 7,4 Sebagai Media Perendaman
2.1 Struktur Kimia Gelatin
2.5
11
2.2 Skema FTIR
17
2.3 Contoh Hasil FTIR Komposit Hidroksiapatit-gelatin
17
2.4 Proses Terjadinya difraksi oleh kisi kristal
18
2.6
27
2.7 Contoh Hasil XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Skema SEM Proses MTT Assay
19
22
25
3.1 Diagram alir penelitian
24
3.2 Perendaman Komposit dalam glutaraldehiod 0,5%
37
4.7 Hasil Pengujian FTIR Komposit Setelah Perendaman 15
38 Hari
4.8 Kurva XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Sebelum
38 Perendaman
4.9 Kurva XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Setelah 1
38 Hari Perendaman
4.10 Kurva XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Setelah 7
38 Hari Perendaman
4.11 Kurva XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin Setelah
39
15 Hari Perendaman
4.12 Gabungan Kurva XRD Komposit Hidroksiapatit-Gelatin
41
4.13 Hasil Pengujian SEM Komposit Hidroksiapatit-Gelatin
43
4.14 Ukuran Pori Komposit Hidroksiapatit-Gelatin dengan
43 Variasi Waktu Perendaman
4.15 Hasil Analisis SEM EDX Rasio Ca/P Komposit Hidroksiapatit-Gelatin dengan Waktu Perendaman
DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman
2.1 Kandungan unsur mineral dalam tulang
7
2.2 Perbandingan struktur dan komposisi kimia dari HA,
10 enamel, dentin dan tulang
2.3 Komposisi ion-ion dalam blood plasma dan SBF
13
3.1 Senyawa Pembuatan SBF
26
4.1 Bilangan gelombang dari gugus fungsi yang terdapat
36 pada keempat sampel
2- 3-
4.2 Hasil identifikasi gugus CO
3 dan PO
4
37
4.3 Derajat Kristalinitas Komposit Hidroksiapatit-Gelatin
40 dengan Variasi Perendaman dalam SBF
4.4 Fraksi Volume HA pada Komposit Hidroksiapatit-Gelatin
41
4.5 Hasil pengukuran diameter pori komposit Hidroksiapatit-
43 Gelatin dengan variasi waktu perendaman SBF
4.6 Hasil analisis EDX Rasio Ca/P komposit hidroksiapatit-
43 gelatin dengan variasi waktu perendaman
4.7 Persentase sel fibroblas dengan MTT assay
45