Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar T
Prosiding SNMF 2014
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Pretipitasi sebagai Kandidat Pengganti Graft
Berdasarkan Compressive Strength
Margi Fitriawan*, Saptaria Rosa Amalia, Budi Antoni Saputra, Eva Setyawati, Agus Yulianto, Mahardika
Prasetya Aji
Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Negeri Semarang
Jl. Raya Sekaran Gunungpati, Semarang 50229 Indonesia
*
margi@students.unnes.ac.id
ABSTRAK
Kerusakan tulang dapat terjadi karena kecelakaan seperti terjadinya keretakan tulang, patah tulang, atau remuk. Penggati tulang
yang sering digunakan adalah jenis graft. Namun bahan jenis graft kurang biokompatibel dengan tulang manusia sehingga dapat
menyebabkan resiko infeksi. Salah satu kandidat pengganti graft adalah Hidroksiapatit yang lebih biokompatibel dengan jaringan
tulang. Hidroksiapatit dalam sintesisnya menggunakan bahan dasar tulang sapi (mengandung CaCO3) yang dikalsinasi dengan
berbagai suhu dalam furnace untuk membuang karbon dalam bentuk gas karbon dioksida (CO2) dan dihasilkannya kalsium
oksida (CaO), kemudian kalsium oksida dilarutkan dengan aquades. Tahapan berikutnya larutan kalsium oksida direaksikan
dengan diamonium fosfat (DAP) dengan cara presipitasi, yaitu meneteskan sedikit demi sedikit DAP ke larutan kalsium oksida
sambil diaduk menggunakan magnetik stirrer dengan suhu 70⁰C selama 4 jam. Setelah selesai proses pretipitasi diamkan sampel
beberapa saat sampai ada endapan putih (tanda hidroksipatit), endapan ini dicuci dengan menggunakan alkohol dilanjutkan
dengan dikalsinasi pada suhu 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C untuk mendapatkan biokeramik hidroksiapatit,
langkah terakhir adalah karakterisasi sampel. Hasil peneltian ini didapat sampel hidroksiapatit dengan kuat tekan maksimumnya
60.91 MPa pada suhu kalsinasi tulang 775⁰C. Melihat karakter dari sampel hidroksiapatit hasil dari pengolahan tulang sapi, maka
dapat dilihat potensi yang cukup besar dari biokeramik hidroksiapatit ini dalam penggunaan di bidang kesehatan sebagai penggati
jaringan tulang yang rusak.
Kata kunci : Hidroksiapatit, Graft, Biokompatibel, dan Presipitasi
Bone damage can occur due to accidents such as the occurrence of fractures, broken bones, or crushed. Bone substitutes are often
used type of graft. But the type of graft material less biocompatible with human bones that can lead to the risk of infection. One
candidate is the hydroxyapatite graft substitute more biocompatible with bone tissue. Synthesis of hydroxyapatite in bone using
basic ingredients cow (containing CaCO3) were calcined at various temperatures in the furnace to dispose of carbon in the form
of carbon dioxide (CO2) and produces calcium oxide (CaO), then calcium oxide is dissolved with distilled water. The next stage
solution of calcium oxide is reacted with diammonium phosphate (DAP) by means precipitation, which shed little by little DAP
to a solution of calcium oxide with stirring using a magnetic stirrer with 70⁰C temperature for 4 hours. After completion of the
precipitation process the sample set aside a few moments until a white precipitate (sign hydroxyapatite), the precipitate is washed
with alcohol followed by calcined at a temperature 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C to obtain hydroxyapatite
bioceramics, the last step is to characterize the sample. The results of this research obtained hydroxyapatite samples with
maximum compressive strength of 60.91 MPa at a temperature calcination 775⁰C bone. Seeing the character of hydroxyapatite
samples from the processing of cow bone, it can be seen considerable potential of hydroxyapatite bioceramics is in use in the
health sector as a broken bone tissue substitutes.
Keywords: hydroxyapatite, Graft, biocompatible, and Precipitation
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
PENDAHULUAN
Jutaan orang menderita cacat tulang yang
timbul dari kecelakaan, trauma, tumor atau penyakit
tulang, dan dalam kasus-kasus ekstrim dapat
mengakibatkan kematian. Setiap tahun kebutuhan
bone graft terus bertambah. Hal ini disebabkan
oleh meningkatnya jumlah kecelakaan yang
mengakibatkan patah tulang, penyakit bawaan, dan
non bawaan. Berdasarkan data di Asia Indonesia
adalah Negara dengan jumlah penderita patah
tulang tertinggi. Diantaranya, ada sebanyak 300-400
kasus operasi bedah tulang per bulan di RS. Dr.
Soetomo Surabaya (Gunawarman dkk, 2010). Bahan
tulang pengganti tradisional yang sudah umum
seperti autografts, allogratfs dan xenogratfts, tidak
tahan lama sehingga menyebabkan resiko infeksi
dan berdampak pada pengurangan kekebalan tubuh,
sehingga mempengaruhi kualitas tulang pengganti
tersebut. Hydroxyapatite (HA) adalah salah satu
biomaterial yang merupakan komponen utama
jaringan
tulang
dan
gigi.
Sifat
utama
hidroksiapatit adalah memiliki biokompatibilitas,
ikatan tulang, dan dapat tumbuh serta berkembang
bersama -sama dengan tulang asli atau regenerasi
tulang yang baik.
Hidroksilapatit atau Hidroksiapatit (HA)
dengan rumus molekul Ca5(PO4)3(OH) tetapi orang
sering
menulis
rumusnya
Ca10(PO4)6(OH)2
merupakan kalsium apatit biokeramik yang dapat
ditemukan dalam gigi dan tulang manusia. Dalam
dunia kedokteran modern sendiri material
hidroksiapatit banyak digunakan sebagai pengganti
tulang manusia yang rusak karena strukturnya yang
memang sangat mirip dan sesuai dengan tulang
manusia. Oleh karena kesesuainya tersebut maka
keberlanjutan tulang retak, patah, atau rusak yang
direkonstruksi dengan hidroksiapatit tadi dapat
dengan cepat membangun ikatan dengan tulang asli
dalam tubuh manusia.
Hidroksiapatit sendiri dapat dihasilkan
dengan menggunakan bahan alami yang mengandung
banyak kalsium dalam bentuk kalsium karbonat
CaCO3. Kalsium Karbonat dapat ditemukan dengan
mudah di sekitar lingkungan hidup kita di dalam
tulang-tulang, cangkang, dan pelindung hewan lunak.
Melihat dari melimpahnya bahan-bahan alami yang
dapat diolah untuk dijadikan sebagai bahan
pembuatan hidroksiapatit hal ini merupakan potensi
yang luar biasa baik dari segi ekonomi, farmasi,
industri, maupun kesehatan. Tulang sapi adalah salah
satu dari banyak bahan yang mengandung CaCO3
yang sangat mudah kita temukan di setiap tempat dan
waktu, hampir di semua rumah pemotongan hewan
misalnya dihasilkan tulang sapi melimpah yang pada
umumnya dijual dengan harga yang rendah bahkan
menjadi limbah, apabila limbah tulang tersebut diolah
menjadi hidroksiapatit tentu akan menaikkan nilai
ekonomi dan daya gunanya.
BAHAN DAN METODE
Bahan yang digunakan untuk membuat
hidroksiapatit
dengan
menggunakan
metode
presipitasi adalah tulang sapi yang sudah besih dan
kering, diammonium fosfat (DAP), aquades, dan
alkohol. Kalsium oksida diekstrasi dari tulangsapi
dengan cara dikalsinasi pada suhu 600⁰C untuk
membuang karbon dalam bentuk karbon dioksida dari
kalsium karbonat tulang sapi. Berikut reaksi kimia yang
terjadi selama proses pembentukan kalsium karbonat :
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
Gambar 1. Kalsium Oksida hasil kalsinasi
Setelah proses pembentukan kalsium oksida,
senyawa ini kemudian dilarutkan dalam aquades
dengan perbandingan massa aquades terhadap kalsium
oksida adalah 3:2. Selanjutnya dilakukan metode
presipitasi dengan menambahkan diammonium fosfat
dalam larutan kalsium oksida setetes-setetes sambil
diaduk dengan magnetik stirrer pada suhu 70⁰C selama
4 jam. Setelah diaduk selama 4 jam diamkan larutan
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
selama 1 hari sampai terlihat endapan putih, di sini
sudah terlihat adanya hidroksiapatit yang terbentuk
dari endapan putih hasil presipitasi tersebut. Reaksi
yang terjadi selama proses presipitasi adalah sebagai
berikut :
10.CaO (s)+2.H2O (l)+6 (NH4)2HPO4 (l)
Ca10(PO4)6(OH)2 (s)+12 NH4OH (l)
Kemudian serbuk ini hidroksiapatit ini dicetak dengan
menggunakan mesin press dengan parameter tekanan
sebesar 3 ton metrik. Hasil cetakan semuai sampel
kemudian diukur dimensinya dengan menggunakan jangka
sorong, apabila ada sedikit ketidaksesuaian dimensi antara
satu sampel dengan sampel lain maka disesuaikan dengan
cara diamplas.
Gambar 4. Sampel yang telah dicetak
Gambar 2. Larutan Hasil Proses Presipitasi
Kemudian endapan putih hasil presipitasi ini
di cuci menggunakan alkohol dan dikalsinasi pada
variasi suhu 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C
Selanjutnya sampel yang telah jadi ini dikarakterisasi sifat
mekaniknya yaitu kuat tekan atau compressive strength nya.
Pada uji kuat tekan (compressive strength) dengan
menggunakan universal testing machine didapatkan kuat
tekan dari hidroksiapatit seperti yang ditunjukan pada
grafik berikut :
untuk menghasilkan biokeramik hidroksiapatit. Serbuk
hasil kalsinasi ini selanjutnya dicetak menggunakan mesin
press dengan tekanan 5 ton. Sehingga berbentuk palet dan
kemudian
dikarakterisasi
compressive
strength
menggunakan alat universal testing machine.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari proses sintesis hidroksiapatit dengan
metode presipitasi berupa serbuk putih kekuningan yang
ditampakan pada Gambar 3. karena keterbatasan alat yang
digunakan maka identifikasi awal yang digunakan untuk
menunjukan keberhasilan pembentukan hidroksiapatit
adalah dari warna serbuk yang dihasilkan tadi yaitu putih
kekuningan dimana warna keuning disumbang oleh gugus
PO4 sehingga semakin tinggi kandungannya dalam
hidroksiapatit makan akan semakin kuning warna serbuk
hidroksiapatit yang dihasilkan.
Gambar 3. Hidroksipatit hasil kalsinasi
Gambar 5. Grafik Hubungan Suhu dengan Kuat Tekan
Dari grafik kita dapat melihat bahwa semakin tinggi suhu
kalsinasi yang diset pada furnace maka akan semakin tinggi
kuat tekan sampel hidroksiapatit hal ini terjadi karena
semakin tinggi suhu kalsinasi maka ikatan antar senyawa
semakin kuat. Akan tetapi pada suhu tertentu kuat tekan
malah semakin menurun seperti terlihat pada sampel
dengan suhu 800 oC hal terjadi karena pada suhu yang
terlalu tinggi maka ikatan antar senyawa yang terbentuk
justru semakin melemah. Untuk itu dari hasil penelitian ini
nilai optimum untuk pembentuk hidroksiapatit adalah pada
suhu kalsinasi 775 oC dengan kuat tekan pada sampel yaitu
60,91 MPa, pada suhu lebih dari 775 oC tren grafik kuat
tekan cenderung menurun.
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
Sedangkan analisis data dari statistik didapat beberapa
parameter sebagai berikut
Tabel 1. Analisis Statistik Data
Berdasarkan penelitian ini, dapat disimpulkan sifat
Mekanik kuat tekan (compressive strength) dari
hidroksiapatit yang disintesis dengan metode presipitasi
dengan variasi suhu kalsinasi akan optimum pada 775⁰C
menghasilkan kuat tekan 60,91 MPa, untuk suhu kalsinasi
pada kisaran 0 oC sampai 775oC nilai kuat tekan akan
sebanding dengan suhu kalsinasinya ditulis secara
matematisnya :
Sedangkan untuk suhu diatas 775oC nilai kuat tekan
berbanding terbalik dengan suhu kalsinasinya atau
matematisnya adalah :
Gambar 6. Trendline Data
Sedangkan analisis yang digunakan adalah dengan regresi
kuadratik karena bentuk grafik data yang cenderung
kuadratik. Tabel diatas dapat memberi beberapa informasi
diantaranya suhu kalsinasi akan mempengaruhi kuat tekan
hidroksiapatit 76,7 %, ini didapat dari nilai R Square di
tabel. Ini menunjukan bahwa ada variabel lain yang
mempengaruhi kuat tekan hidroksiapati yang dihasilkan
dan merupakan hal yang menarik untuk dikaji serta diteliti
lebih lanjut. Selain itu dari tabel di atas kita dapat
memprediksi nilai kuat tekan dengan parameter suhu
kalsinasi, persamaan untuk memprediksi kuat tekan
hidroksiapatit adalah sebagai berikut (lihat Parameter
Estimates) :
Dan untuk kuat tekan hidroksiapatit pada rentang suhu
kalsinasi 650oC sampai 800oC dapat diprediksi secara
statistic dengan persamaan :
P = -0.002T2 + 2.3142T – 829.82
Dengan T dalam derajat celcius.
Untuk aplikasi hidroksiapatit berbahan dasar tulang sapi
untuk kandidat pengganti graft dapat dilakukan melihat dari
sifatnya yang biokompatibel dan dari hasil penelitian ini
yang kuat tekan hidroksiapatit sudah memenuhi untuk
digunakan sebagai pengganti graft.
REFERENSI
2
y = -0.002x + 2.3142x - 829.82
Dimana y adalah kuat tekan hidroksiapatit, sedangkan x
suhu kalsinasi hidroksiapatit.
SIMPULAN
Gunawarman, Malik, A., Mulyadi S., Riana, Hayani,
A. 2010. Karakteristik Fisik dan Mekanik
Tulang Sapi Variasi Berat Hidup sebagai
Referensi Desain Material Implan. Seminar
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
Nasional
Tahunan
Teknik
Mesin
(SNMTTM) ke-9.
Saryati, Sulistioso Giat S.,Ari Handayani, Supardi,
Puji Untoro dan Bambang Sugeng. 2012.
HIDROKSIAPATIT
BERPORI
DARI
KULIT KERANG. Jurnal Sains Materi
Indonesia : Edisi Khusus Material untuk
Kesehatan.
Soejoko, Djarwani S., dan Wahyuni, Sri. 2002.
SPEKTROSKOPI
INFRAMERAH
SENYAWA KALSIUM FOSFAT HASIL
PRESIPITASI. MAKARA SAINS : VOL. 6
NO.3.
A.JILLAVENKATESA,R.A.CONDRATESR. 1998.
Sol-gel processing of hydroxyapatite. Jurnal
of Materials Science : VOL. 30 4111-4119.
Rahman, Khalifatur. 2012. PENGARUH LAMA
MILLING
PADA
SINTESIS
BIOKERAMIK
HYDROXYAPATITE
(HA) DENGAN METODE SOLID-STATE
REACTION TERHADAP KEKRISTALAN,
MIKROSTRUKTUR, DAN KUAT TEKAN.
Malang : Universitas Negeri Malang.
Miranda Zawazi Ichsan, Siswanto, Dyah Hikmawati.
SINTESIS KOMPOSIT KOLAGENHIDROKSIAPATIT SEBAGAI
KANDIDAT BONE GRAFT. JURNAL
FISIKA DAN TERAPANNYA VOLUME 1,
NOMOR1, JANUARI 2013
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Pretipitasi sebagai Kandidat Pengganti Graft
Berdasarkan Compressive Strength
Margi Fitriawan*, Saptaria Rosa Amalia, Budi Antoni Saputra, Eva Setyawati, Agus Yulianto, Mahardika
Prasetya Aji
Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Negeri Semarang
Jl. Raya Sekaran Gunungpati, Semarang 50229 Indonesia
*
margi@students.unnes.ac.id
ABSTRAK
Kerusakan tulang dapat terjadi karena kecelakaan seperti terjadinya keretakan tulang, patah tulang, atau remuk. Penggati tulang
yang sering digunakan adalah jenis graft. Namun bahan jenis graft kurang biokompatibel dengan tulang manusia sehingga dapat
menyebabkan resiko infeksi. Salah satu kandidat pengganti graft adalah Hidroksiapatit yang lebih biokompatibel dengan jaringan
tulang. Hidroksiapatit dalam sintesisnya menggunakan bahan dasar tulang sapi (mengandung CaCO3) yang dikalsinasi dengan
berbagai suhu dalam furnace untuk membuang karbon dalam bentuk gas karbon dioksida (CO2) dan dihasilkannya kalsium
oksida (CaO), kemudian kalsium oksida dilarutkan dengan aquades. Tahapan berikutnya larutan kalsium oksida direaksikan
dengan diamonium fosfat (DAP) dengan cara presipitasi, yaitu meneteskan sedikit demi sedikit DAP ke larutan kalsium oksida
sambil diaduk menggunakan magnetik stirrer dengan suhu 70⁰C selama 4 jam. Setelah selesai proses pretipitasi diamkan sampel
beberapa saat sampai ada endapan putih (tanda hidroksipatit), endapan ini dicuci dengan menggunakan alkohol dilanjutkan
dengan dikalsinasi pada suhu 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C untuk mendapatkan biokeramik hidroksiapatit,
langkah terakhir adalah karakterisasi sampel. Hasil peneltian ini didapat sampel hidroksiapatit dengan kuat tekan maksimumnya
60.91 MPa pada suhu kalsinasi tulang 775⁰C. Melihat karakter dari sampel hidroksiapatit hasil dari pengolahan tulang sapi, maka
dapat dilihat potensi yang cukup besar dari biokeramik hidroksiapatit ini dalam penggunaan di bidang kesehatan sebagai penggati
jaringan tulang yang rusak.
Kata kunci : Hidroksiapatit, Graft, Biokompatibel, dan Presipitasi
Bone damage can occur due to accidents such as the occurrence of fractures, broken bones, or crushed. Bone substitutes are often
used type of graft. But the type of graft material less biocompatible with human bones that can lead to the risk of infection. One
candidate is the hydroxyapatite graft substitute more biocompatible with bone tissue. Synthesis of hydroxyapatite in bone using
basic ingredients cow (containing CaCO3) were calcined at various temperatures in the furnace to dispose of carbon in the form
of carbon dioxide (CO2) and produces calcium oxide (CaO), then calcium oxide is dissolved with distilled water. The next stage
solution of calcium oxide is reacted with diammonium phosphate (DAP) by means precipitation, which shed little by little DAP
to a solution of calcium oxide with stirring using a magnetic stirrer with 70⁰C temperature for 4 hours. After completion of the
precipitation process the sample set aside a few moments until a white precipitate (sign hydroxyapatite), the precipitate is washed
with alcohol followed by calcined at a temperature 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C to obtain hydroxyapatite
bioceramics, the last step is to characterize the sample. The results of this research obtained hydroxyapatite samples with
maximum compressive strength of 60.91 MPa at a temperature calcination 775⁰C bone. Seeing the character of hydroxyapatite
samples from the processing of cow bone, it can be seen considerable potential of hydroxyapatite bioceramics is in use in the
health sector as a broken bone tissue substitutes.
Keywords: hydroxyapatite, Graft, biocompatible, and Precipitation
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
PENDAHULUAN
Jutaan orang menderita cacat tulang yang
timbul dari kecelakaan, trauma, tumor atau penyakit
tulang, dan dalam kasus-kasus ekstrim dapat
mengakibatkan kematian. Setiap tahun kebutuhan
bone graft terus bertambah. Hal ini disebabkan
oleh meningkatnya jumlah kecelakaan yang
mengakibatkan patah tulang, penyakit bawaan, dan
non bawaan. Berdasarkan data di Asia Indonesia
adalah Negara dengan jumlah penderita patah
tulang tertinggi. Diantaranya, ada sebanyak 300-400
kasus operasi bedah tulang per bulan di RS. Dr.
Soetomo Surabaya (Gunawarman dkk, 2010). Bahan
tulang pengganti tradisional yang sudah umum
seperti autografts, allogratfs dan xenogratfts, tidak
tahan lama sehingga menyebabkan resiko infeksi
dan berdampak pada pengurangan kekebalan tubuh,
sehingga mempengaruhi kualitas tulang pengganti
tersebut. Hydroxyapatite (HA) adalah salah satu
biomaterial yang merupakan komponen utama
jaringan
tulang
dan
gigi.
Sifat
utama
hidroksiapatit adalah memiliki biokompatibilitas,
ikatan tulang, dan dapat tumbuh serta berkembang
bersama -sama dengan tulang asli atau regenerasi
tulang yang baik.
Hidroksilapatit atau Hidroksiapatit (HA)
dengan rumus molekul Ca5(PO4)3(OH) tetapi orang
sering
menulis
rumusnya
Ca10(PO4)6(OH)2
merupakan kalsium apatit biokeramik yang dapat
ditemukan dalam gigi dan tulang manusia. Dalam
dunia kedokteran modern sendiri material
hidroksiapatit banyak digunakan sebagai pengganti
tulang manusia yang rusak karena strukturnya yang
memang sangat mirip dan sesuai dengan tulang
manusia. Oleh karena kesesuainya tersebut maka
keberlanjutan tulang retak, patah, atau rusak yang
direkonstruksi dengan hidroksiapatit tadi dapat
dengan cepat membangun ikatan dengan tulang asli
dalam tubuh manusia.
Hidroksiapatit sendiri dapat dihasilkan
dengan menggunakan bahan alami yang mengandung
banyak kalsium dalam bentuk kalsium karbonat
CaCO3. Kalsium Karbonat dapat ditemukan dengan
mudah di sekitar lingkungan hidup kita di dalam
tulang-tulang, cangkang, dan pelindung hewan lunak.
Melihat dari melimpahnya bahan-bahan alami yang
dapat diolah untuk dijadikan sebagai bahan
pembuatan hidroksiapatit hal ini merupakan potensi
yang luar biasa baik dari segi ekonomi, farmasi,
industri, maupun kesehatan. Tulang sapi adalah salah
satu dari banyak bahan yang mengandung CaCO3
yang sangat mudah kita temukan di setiap tempat dan
waktu, hampir di semua rumah pemotongan hewan
misalnya dihasilkan tulang sapi melimpah yang pada
umumnya dijual dengan harga yang rendah bahkan
menjadi limbah, apabila limbah tulang tersebut diolah
menjadi hidroksiapatit tentu akan menaikkan nilai
ekonomi dan daya gunanya.
BAHAN DAN METODE
Bahan yang digunakan untuk membuat
hidroksiapatit
dengan
menggunakan
metode
presipitasi adalah tulang sapi yang sudah besih dan
kering, diammonium fosfat (DAP), aquades, dan
alkohol. Kalsium oksida diekstrasi dari tulangsapi
dengan cara dikalsinasi pada suhu 600⁰C untuk
membuang karbon dalam bentuk karbon dioksida dari
kalsium karbonat tulang sapi. Berikut reaksi kimia yang
terjadi selama proses pembentukan kalsium karbonat :
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
Gambar 1. Kalsium Oksida hasil kalsinasi
Setelah proses pembentukan kalsium oksida,
senyawa ini kemudian dilarutkan dalam aquades
dengan perbandingan massa aquades terhadap kalsium
oksida adalah 3:2. Selanjutnya dilakukan metode
presipitasi dengan menambahkan diammonium fosfat
dalam larutan kalsium oksida setetes-setetes sambil
diaduk dengan magnetik stirrer pada suhu 70⁰C selama
4 jam. Setelah diaduk selama 4 jam diamkan larutan
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
selama 1 hari sampai terlihat endapan putih, di sini
sudah terlihat adanya hidroksiapatit yang terbentuk
dari endapan putih hasil presipitasi tersebut. Reaksi
yang terjadi selama proses presipitasi adalah sebagai
berikut :
10.CaO (s)+2.H2O (l)+6 (NH4)2HPO4 (l)
Ca10(PO4)6(OH)2 (s)+12 NH4OH (l)
Kemudian serbuk ini hidroksiapatit ini dicetak dengan
menggunakan mesin press dengan parameter tekanan
sebesar 3 ton metrik. Hasil cetakan semuai sampel
kemudian diukur dimensinya dengan menggunakan jangka
sorong, apabila ada sedikit ketidaksesuaian dimensi antara
satu sampel dengan sampel lain maka disesuaikan dengan
cara diamplas.
Gambar 4. Sampel yang telah dicetak
Gambar 2. Larutan Hasil Proses Presipitasi
Kemudian endapan putih hasil presipitasi ini
di cuci menggunakan alkohol dan dikalsinasi pada
variasi suhu 650⁰C, 675⁰C, 700⁰C, 750⁰C, 775⁰C, 800⁰C
Selanjutnya sampel yang telah jadi ini dikarakterisasi sifat
mekaniknya yaitu kuat tekan atau compressive strength nya.
Pada uji kuat tekan (compressive strength) dengan
menggunakan universal testing machine didapatkan kuat
tekan dari hidroksiapatit seperti yang ditunjukan pada
grafik berikut :
untuk menghasilkan biokeramik hidroksiapatit. Serbuk
hasil kalsinasi ini selanjutnya dicetak menggunakan mesin
press dengan tekanan 5 ton. Sehingga berbentuk palet dan
kemudian
dikarakterisasi
compressive
strength
menggunakan alat universal testing machine.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari proses sintesis hidroksiapatit dengan
metode presipitasi berupa serbuk putih kekuningan yang
ditampakan pada Gambar 3. karena keterbatasan alat yang
digunakan maka identifikasi awal yang digunakan untuk
menunjukan keberhasilan pembentukan hidroksiapatit
adalah dari warna serbuk yang dihasilkan tadi yaitu putih
kekuningan dimana warna keuning disumbang oleh gugus
PO4 sehingga semakin tinggi kandungannya dalam
hidroksiapatit makan akan semakin kuning warna serbuk
hidroksiapatit yang dihasilkan.
Gambar 3. Hidroksipatit hasil kalsinasi
Gambar 5. Grafik Hubungan Suhu dengan Kuat Tekan
Dari grafik kita dapat melihat bahwa semakin tinggi suhu
kalsinasi yang diset pada furnace maka akan semakin tinggi
kuat tekan sampel hidroksiapatit hal ini terjadi karena
semakin tinggi suhu kalsinasi maka ikatan antar senyawa
semakin kuat. Akan tetapi pada suhu tertentu kuat tekan
malah semakin menurun seperti terlihat pada sampel
dengan suhu 800 oC hal terjadi karena pada suhu yang
terlalu tinggi maka ikatan antar senyawa yang terbentuk
justru semakin melemah. Untuk itu dari hasil penelitian ini
nilai optimum untuk pembentuk hidroksiapatit adalah pada
suhu kalsinasi 775 oC dengan kuat tekan pada sampel yaitu
60,91 MPa, pada suhu lebih dari 775 oC tren grafik kuat
tekan cenderung menurun.
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
Sedangkan analisis data dari statistik didapat beberapa
parameter sebagai berikut
Tabel 1. Analisis Statistik Data
Berdasarkan penelitian ini, dapat disimpulkan sifat
Mekanik kuat tekan (compressive strength) dari
hidroksiapatit yang disintesis dengan metode presipitasi
dengan variasi suhu kalsinasi akan optimum pada 775⁰C
menghasilkan kuat tekan 60,91 MPa, untuk suhu kalsinasi
pada kisaran 0 oC sampai 775oC nilai kuat tekan akan
sebanding dengan suhu kalsinasinya ditulis secara
matematisnya :
Sedangkan untuk suhu diatas 775oC nilai kuat tekan
berbanding terbalik dengan suhu kalsinasinya atau
matematisnya adalah :
Gambar 6. Trendline Data
Sedangkan analisis yang digunakan adalah dengan regresi
kuadratik karena bentuk grafik data yang cenderung
kuadratik. Tabel diatas dapat memberi beberapa informasi
diantaranya suhu kalsinasi akan mempengaruhi kuat tekan
hidroksiapatit 76,7 %, ini didapat dari nilai R Square di
tabel. Ini menunjukan bahwa ada variabel lain yang
mempengaruhi kuat tekan hidroksiapati yang dihasilkan
dan merupakan hal yang menarik untuk dikaji serta diteliti
lebih lanjut. Selain itu dari tabel di atas kita dapat
memprediksi nilai kuat tekan dengan parameter suhu
kalsinasi, persamaan untuk memprediksi kuat tekan
hidroksiapatit adalah sebagai berikut (lihat Parameter
Estimates) :
Dan untuk kuat tekan hidroksiapatit pada rentang suhu
kalsinasi 650oC sampai 800oC dapat diprediksi secara
statistic dengan persamaan :
P = -0.002T2 + 2.3142T – 829.82
Dengan T dalam derajat celcius.
Untuk aplikasi hidroksiapatit berbahan dasar tulang sapi
untuk kandidat pengganti graft dapat dilakukan melihat dari
sifatnya yang biokompatibel dan dari hasil penelitian ini
yang kuat tekan hidroksiapatit sudah memenuhi untuk
digunakan sebagai pengganti graft.
REFERENSI
2
y = -0.002x + 2.3142x - 829.82
Dimana y adalah kuat tekan hidroksiapatit, sedangkan x
suhu kalsinasi hidroksiapatit.
SIMPULAN
Gunawarman, Malik, A., Mulyadi S., Riana, Hayani,
A. 2010. Karakteristik Fisik dan Mekanik
Tulang Sapi Variasi Berat Hidup sebagai
Referensi Desain Material Implan. Seminar
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan
Prosiding SNMF 2014
Nasional
Tahunan
Teknik
Mesin
(SNMTTM) ke-9.
Saryati, Sulistioso Giat S.,Ari Handayani, Supardi,
Puji Untoro dan Bambang Sugeng. 2012.
HIDROKSIAPATIT
BERPORI
DARI
KULIT KERANG. Jurnal Sains Materi
Indonesia : Edisi Khusus Material untuk
Kesehatan.
Soejoko, Djarwani S., dan Wahyuni, Sri. 2002.
SPEKTROSKOPI
INFRAMERAH
SENYAWA KALSIUM FOSFAT HASIL
PRESIPITASI. MAKARA SAINS : VOL. 6
NO.3.
A.JILLAVENKATESA,R.A.CONDRATESR. 1998.
Sol-gel processing of hydroxyapatite. Jurnal
of Materials Science : VOL. 30 4111-4119.
Rahman, Khalifatur. 2012. PENGARUH LAMA
MILLING
PADA
SINTESIS
BIOKERAMIK
HYDROXYAPATITE
(HA) DENGAN METODE SOLID-STATE
REACTION TERHADAP KEKRISTALAN,
MIKROSTRUKTUR, DAN KUAT TEKAN.
Malang : Universitas Negeri Malang.
Miranda Zawazi Ichsan, Siswanto, Dyah Hikmawati.
SINTESIS KOMPOSIT KOLAGENHIDROKSIAPATIT SEBAGAI
KANDIDAT BONE GRAFT. JURNAL
FISIKA DAN TERAPANNYA VOLUME 1,
NOMOR1, JANUARI 2013
Sintesis Hidroksiapatit Berbahan Dasar Tulang Sapi dengan Metode
Wet Process sebagai Material Pengganti Graft
Margi Fitriawan