MATERIAL ( 14 Files )
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015
SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANO HYDROXYAPATITE
TERSUBSTITUSI ION PERAK (Ag+) DITINJAU DARI SIFAT
BIOKOMPATIBEL DAN MORFOLOGINYA
NURUL MUTOWI AH*), HARTATIEK, SUNARYONO , YUDYANTO
JURUSAN FISIKA UNIVERSITAS NEGERI MALANG. JL. SEMARANG 5 MALANG
*)E-mail: nurulmutowiah1995@gmail.com,
*) PENULIS KORESPONDEN
TEL: 08123317251
ABSTRAK: Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik powder hydroxyapatite dari
calcite Druju Malang yang berkaitan dengan kemurnian fase, parameter kisi, dan morfologi.
Struktur kristal hydroxyapatite dan hydroxyapatite tersubstitusi ion perak diperoleh dari hasil
analisis data XRD menggunakan software Rietica. Hasil penelitian (1) Telah berhasil disintesis
partikel hydroxyapatite dengan metode presipitasi yang berfase tunggal, dengan ukuran butir
13,5 nm, dan parameter kisi a=b= 9,456 Å, c= 6,884 Å. (2) Hydroxyapatite yang disintesis melalui
teknik presipitasi memiliki sifat biokompatibel.
Kata Kunci: Hydroxyapatite, Perak (Ag+).
PENDAHULUAN
Media kontras mulai menarik perhatian sejak 1896, segera setelah diperkenalkan
pertama kalinya X-rays oleh Roentgen. Saat itu dipakai sodium iodida dengan
komponen lainnya sebagai media kontras ( Ningrum et al, 2009). Kajian akhir-akhir ini
dilakukan untuk menggabungkan berbagai mode pencitraan dengan mengembangkan
agen kontras tunggal berbasis polimer, liposom dan nanopartikel anorganik seperti
hydroxyapatite (HA) (Anusha et al, 2010). HAp, Ca10(PO4)6(OH)2 diketahui sebagai
biomaterial unsur pokok tulang dan gigi manusia. Berdasarkan sifat fleksibilitas dan
stabilitas yang tinggi dari struktur apatit partikel nano Hydroxyapatite (nHAp),
bilangan impuritas ion dapat disubstitusi pada lapisan apatitnya (Zhu dkk, 2006).
Substitusi ion Ag+ pada struktur kristal HA dapat digunakan sebagai agen kontras
pada pencitraan bimodal CT-MRI ( Madhumathi et al, 2014). Meskipun perak dalam
bentuk koloid telah digunakan sebagai agen kontras radiografik sejak tahun 1905,
pemakainnya tidak dilanjutkan karena sifat toksisitasnya yang tinggi (Yu et al, 1999).
Akan tetapi, penelitian akhir-akhir ini menunjukkan bahwa sifat toksisitas pada perak
dapat diatasi dengan mensubstitusi sejumlah kecil ion Ag+ pada struktur kristal HA
berdasarkan sifat biokompatibilitasnya (Rameshbabu et al, 2007). Oleh karena itu, perlu
adanya penelitian lebih lanjut dengan mensubstitusi sejumlah kecil ion Ag+ dengan
berbagai variasi konsentrasi agar diketahui konsentrasi optimum perak yang dapat
disubstitusikan pada hydroxyapatite agar sifat biokompatibilitas tidak hilang.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:Menyiapkan
bahan baku, bahan baku pembuatan partikel nano hydroxyapatite adalah batuan calcite
Druju Malang. Bahan baku digerus lalu dikalsinasi, kemudian dilakukan uji XRF dan
XRD untuk menganalisis komposisi kimia beserta konsentrasi unsur-unsur yang
terkandung. Mensintesis nano hydroxyapatite melalui metode presipitasi. Nano
hydroxyapatite yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan XRD. Substitusi ion Ag+
pada nano hydroxyapatite melalui metode co-presipitasi. Nano hydroyapatite
tersubstitusi ion Ag+ dikarakterisasi menggunakan XRD.Uji biokompatibilitas nano
hydroxyapatite dan nano hydroxyapatite tersubstitusi ion Ag+ secara in vivo pada tikus
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-27
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Wistar (Rattus norvegicus) dengan metode organ terpisah dalam organ bath. Uji tingkat
kekontrasan nano hydroxyapatite dan nano hydroxyapatite tersubstitusi ion Ag+
menggunakan EDAX.
Menyiapkan batuan calcite (CaCO3) dari Druju Malang, batuan calcite
digerus/ditumbuk untuk menghasilkan powder. Kemudian powder di kalsinasi untuk
mendapatkan Ca(OH)2 kemudian disaring dengan menggunakan ayakan mesh 200.
Pencampuran Ca(OH)2 dengan HNO3 diaduk menggunakan magnetik stirer dengan
kecepatan 700 rpm pada suhu 300C selama 30 menit untuk membentuk Ca(NO)3
.2H2O dalam bentuk larutan.
Bahan Ca(NO)32H2O yang telah diperoleh pada proses tahap I direaksikan dengan
(NH4)2HPO4 dan NH4OH. Pada proses pencampuran dilakukan pengadukan
menggunakan magnetic stirrer selama 2 jam dengan kecepatan 700 rpm. Selama
pengadukan diteteskan (NH4)2HPO4 ke dalam campuran setetes demi setetes sambil
dipanaskan pada suhu 300 C. Pengontrolan pH larutan dilakukan dengan
menambahkan NH4OH agar diperoleh suasana basa (pH 9-10), yang diukur dengan
menggunakan kertas pH. Larutan selanjutnya diendapkan (precipitation) selama 24
jam. Presipitat dicuci dengan DI water dan disaring menggunakan kertas saring halus,
kemudian dikeringkan pada suhu 10000C selama 24 jam, yang bertujuan
menghilangkan kadar H2O. NanoHA siap diuji karakteristik; kemurnian fase.
Substitusi ion Ag+ pada nano hydroxyapatite dilakukan melalui metode copresipitasi. Pencampuran Ca(OH)2 dengan HNO3 diaduk menggunakan magnetic stirer
dengan kecepatan 700 rpm pada suhu 300C selama 30 menit untuk membentuk
Ca(NO)3 .2H2O dalam bentuk larutan. Padatan (NH4)2HPO4 dilarutkan dalam DI
water dan distirring selama 30 menit dengan kecepatan 700 rpm, selama proses reaksi
berlangsung ditetesi dengan NH4OH untuk menjaga pH 10.Mencampurkan
Ca(NO)32H2O dan AgNO3 menggunakan magnetic stirer selama 30 menit pada suhu
1000C dengan kecepatan 700 rpm. Larutan [Ca + Ag] tersebut ditetesi larutan
(NH4)2HPO4 dan NH4OH. Larutan didiamkan selama 30 menit, kemudian dicuci
menggunakan DI water sebanyak 5 kali, dan setiap pencucian didiamkan selama 30
menit. Larutan yang telah dicuci disaring menggunakan kertas saring halus, kemudian
dikeringkan selama 72 jam. Sampel siap diuji karakteristik: komposisi fase, kemurnian
fase, serta rasio Ca/P.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Struktur Kristal HA dan Ag0,24HA
Berdasarkan hasil karakterisasi XRD yang ditunjukkan pada Gambar 1, pola
difraksi HA dan AgxHA dianalisis menggunakan software Rietica berbasis metode
Rietveld. Hasil analisis data ditunjukkan dalam Tabel 1. Sebagian besar hasil analisis
penghalusan yang dilakukan pada masing-masing sampel dapat dinyatakan diterima
karena telah sesuai dengan nilai parameter kecocokan (FoM), yaitu nilai GoF (Good of
Fitness) < 4% serta plot selisih antara pola terhitung dan terukur memiliki fluktuasi
yang relatif kecil. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kisi (1994) bahwa pencocokan
(fitting) dengan metode Rietveld bisa dinyatakan selesai dengan mengikuti dua kriteria
utama yaitu, plot selisih antara pola terhitung dan pola terukur memiliki fluktuasi yang
relatif kecil yang hanya dapat diamati secara visual, tidak dapat dikuantifikasi dan nilai
GoF kurang dari 4%.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-28
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
0
90
30
60
HA
Ag
2 theta
Gambar 1. Pola Difraksi HA dan Ag0,24HA
Tabel 1. Hasil Analisis Struktur Kristal Sampel HA dan Ag0,24HA
x (% atom)
a=b (Å )
c (Å)
V (Å3)
GoF (%)
Rwp
Rp
Rexp
0
9,456
6,884
531,9
1,35
26,93
20,32
23,14
0,24
9,453
6,869
531,5
1,48
27,91
21,28
22,95
Berdasarkan hasil analisis struktur kristal dalam Tabel 1., teramati bahwa nilai
parameter kisi (yang meliputi konstanta kisi a, b, dan c) serta volume kristal mengalami
sedikit perubahan. Dengan nilai a=b c; = =900; =1200 menunjukkan bahwa HA
hasil sintesis memiliki struktur kristal heksagonal. Nadir, S. et al. (1996) menyatakan
secara umum telah diketahui bahwa HA nonstoikiometrik memiliki struktur kristal
heksagonal dengan grup ruang P63/m dan parameter kisi a=b= 9.422 nm; c= 6.880 nm,
sedangkan HA stoikiometrik memiliki struktur kristal monoklinik P21/b. Sifat ini
dikarenakan adanya keteraturan antara baris ion OH- untuk membentuk OH-OH-OHOH- yang membuat sumbu-b berlipat dan memberikan parameter kisi a= 9.421 nm;
b=2a; c= 6.8814 nm dan =1200 . Namun HA stoikiometrik juga mungkin muncul
dengan struktur kristal heksagonal dengan syarat ion OH- tidak teratur. Biasanya
hanya proses preparasi dengan suhu akhir tinggilah yang dapat menghasilkan HA
dengan struktur kristal monoklinik. Secara umum preparasi HA akan menghasilkan
struktur kristal heksagonal karena beberapa ion OH- hilang dan digantikan oleh H2O
atau ion-ion pengotor yang menyebabkan keteraturan terganggu.
Biokompatibilitas HA dan Ag0,24HA
Berdasarkan hasil pengujian in vivo sampel HA dan HA tersubstitusi ion perak
menggunakan organ bath dengan metode organ terpisah, pola kontraksi ileum tikus
Wistar sebelum dan setelah pemberian sampel yang diamati menggunakan software
LabScribe2 seperti pada Gambar 2. menunjukkan pola grafik yang berbeda.
ISBN 978-602-71279-1-9
Ag
FM-29
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
H
A
0
.
0
0
2
4
b
a
Gambar 2. Hasil Uji Biokompatibilitas menggunakan Ileum Tikus Wistar (a)
Rekam mati (b) Rekam normal (c) HA (d) Ag0,24HA.
Tabel 2. Tegangan Puncak dan Tegangan Efektif Ileum Tikus Wistar
Sampel
V puncak (volt)
V efektif (volt)
Rekam normal
0.0042
0.0029694
Ag0,0024HA
0.001
0.000707
Rekam mati
Ag0HA
0
0.0018
0
0.0012726
Pola grafik pada tiap sampel yang berbeda, menunjukkan seberapa biokompatibel
sampel tersebut terhadap ileum tikus wistar. Pola grafik yang dapat teramati adalah
besarnya tegangan yang dihasilkan sebelum dan setelah pemberian sampel. Besarnya
tegangan efektif yang dihasilkan sebanding dengan transfer laju energi yang dihasilkan
sesuai dengan persamaan (1).
. (1)
dimana P adalah transfer laju energi (watt), Vef adalah tegangan efektif (volt) dan
adalah tetapan fasa. Tegangan efektif pada pola grafik kontraksi ileum tikus wistar
dapat diperoleh menggunakan persamaan (4.2).
. (2)
Dimana Vp adalah tegangan puncak (volt) yang diperoleh dari rata-rata tegangan
puncak pada setiap sampel. Tabel 3 menunjukkan besarnya tegangan puncak dan
tegangan efektif dari ileum tikus wistar pada keadaan normal dan keadaan setelah
diberi sampel HA dan Ag0,24HA.
Berdasarkan Tabel 2, teramati bahwa tegangan efektif yang dihasilkan dari pola
grafik sebesar 0,0029694 volt, ketika ileum tikus diberi perlakuan dengan memasukkan
sampel HA terjadi penurunan tegangan efektif menjadi 0.0012726 volt. Penurunan
tegangan efektif ini menyebabkan penurunan transfer laju energi sesuai dengan dengan
persamaan (1), laju transfer energi memberi informasi bahwa kontraksi ileum yang
terjadi mengalami penurunan. Dengan kata lain, laju transfer energi memberi informasi
tentang kuat lemahnya kontraksi ileum tikus yang terjadi. Akan tetapi sampel HA dan
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-30
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Ag0,24HA masih menunjukkan sifat biokompatibel jika dibandingkan dengan tegangan
efektif pada saat ileum tikus wistar dalam keadaan mati.
Morfologi HA dan Ag0,24HA
Morfologi sampel hasil uji SEM pada Gambar 3,sampel dengan variasi
konsentrasi perak dilihat pada bagian permukaannya. Hasil pencitraan morfologi SEM
pada setiap konsentrasi memiliki perbedaan morfologi. Morfologi sampel dengan
konsentrasi substitusi ion perak semakin tinggi menujukkan bentuk grain sampel yang
berbeda. Semakin tinggi konsentrasi perak yang disubstitusikan maka semakin lonjong
bentuk grain yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh
Rameshbabu, dkk (2007) yang menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi ion perak
yang disubstitusikan pada hydroxyaptite maka ukuran grain pada sampel akan berubah
semakin lonjong.
c
d
Gambar 3. Hasil Uji SEM (a) HA (b) Ag0,24HA
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan ,telah berhasil
disintesis partikel Hydroxyapatite dengan metode presipitasi yang berfase tunggal,
dengan ukuran butir 13,5 nm, dan parameter kisi a=b= 9,456 Å, c= 6,884 Å.
Hydroxyapatite yang disintesis melalui teknik presipitasi memiliki sifat biokompatibel.
Substitusi ion Ag+ pada nano hydroxyapatite dapat mengubah bentuk butir pada
morfologi nano hydroxyapatite menjadi semakin lonjong (berbentuk rods).
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada Dra. Hartatiek, M.Si, Dr. Sunaryono, M.Si
dan Drs. Yudyanto, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan ilmu kepada
penulis selama proses penulisan artikel ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada
Wisnu Adi Putranto, S.Si selaku laboran Laboratorium Nanomaterial Fisika FMIPA
Universitas Negeri Malang yang telah membantu proses sintesis Hydroxyapatite.
Zulaicha, S.Si selaku pendamping pengujian SEM di Laboratorium Sentral Universitas
Negeri Malang.
DAFTAR RUJUKAN
Abdullah,
M., Khairurijal,
2008. Review: Karakterisasi Nanomaterial. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi, Vol. 2. No.1
Anusha A, Deepthy M, Shantikumar N, Manzoor, 2010. Molecular Receptor Targeted
Hydroxyapatite Nanocrystal Based Multi-Modal Contrast Agent. Biomaterial 31 pp.
2606-2616.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-31
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Artawijaya, I.G.N.A. 2009. Evaluasi Media Kontras Intravascular pada Ibu
Menyusui,(Online),(https://ajunkdoank.wordpress.com/tag/media-kontras/), diakses 25
Mei 2016.
Choi, D. dkk. 2007. Mechano-Chemical Synthesis and Characterization of NanoStructured -TCP Powder. Material Science and Engineering: C, Vol 27, 377-381.
Kisi, E.H. 1994. Rietveld Analysis of Powder Diffraction Patterns. Material Forum, 18,
135-153.
Liu, J. dkk. 2003. The Influnce of pH and Temperature on The Morphology of
Hydroxyapatite Synthesized by Hydrotermal Method. Journal of Ceramic
International, Vol. 29, 629-633
Madhumathi K, Sampath Kumar TS, Mohammed Sanjeed T, Sabik Muhammed, Sahal
Nazrudeen, Sharanya D. 2014. Silver and Gadolinium Co-substitued Hydroxyapatite
Nanoparticles as Bimodal Contrast Agent for Medical Imaging. Bioceramics
Development and applications.4:1.
Nadir, S. dkk. 1996. Synthese par neutralisation d une Hydroxyapatite Pure a Partir de
L acide Orthophosphorique Technique et de al Calcite. Phosporus Sulfur and Silicon,
Vol 112, 33-40
Ningrum, N.R, Yuniadi Y. 2009. Contrast Induced Nephropathy. J Kardiologi Indones,
30:71-9.
Rameshbabu N, Sampath Kumar TS, Prabhakar TG, Sastry VS, Murthy KV et al. 2007.
Antibacterial Nanosized Silver Substitued Hydroxyapatite: Synthesis and
Characterization. J Biomed Mater Res A, 80:581-591.
Singh, Brajendra., Dubey, A.K., Kumar, S, et al. 2011. In Vitro Biocompatibility and
Antimicrobial Activity of Wet Chemically Prepared Ca10 Xagx(PO4)6(OH)2
(0.0 X 0.5) Hydroxyapatites, 31 (7): 1320-1329. Abstrak diperoleh dari Material
scince and Engineering:C, 2011, 10, Abstract No. 10.1016/j.msec.
Taufik A, Bahtiar S, Sunaryono, dkk. 2010. Kajian Struktur Kristal dan Dielektrisitas
Magnetite Berbasis Pasir Besi Doping Zn2+ Hasil Sintesis Metode Kopresipitasi.
Jurnal
Sains
Materi
Indonesia,
(Online),
13(2):
153-156,
(http://www.researchgate.net), diakses 20 Mei 2016.
Vincenzini. P. (Ed.). 1986. Disajikan pada Proceeding of The International Symposium
on Bioceramic (BIOTEC), Milan, Italy Vol. 39. Dalam Elsevier (Online), diakses 10
Mei 2016.
Yu SB, Alan DW. 1999. Metal Based X-ray Contrast Media. Chem Rev, 99:2353-2377.
Zhu K, Yanagisawa K, Shimanouchi R, Onda A, Kajiyoshi K. 2006. Preferential
Occupancy of Metal Ions in The Hydroxyapatite Solid Solutions Synthesized by
Hydrothermal Method. J eur Ceram Soc, 26:509-13.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-32
SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANO HYDROXYAPATITE
TERSUBSTITUSI ION PERAK (Ag+) DITINJAU DARI SIFAT
BIOKOMPATIBEL DAN MORFOLOGINYA
NURUL MUTOWI AH*), HARTATIEK, SUNARYONO , YUDYANTO
JURUSAN FISIKA UNIVERSITAS NEGERI MALANG. JL. SEMARANG 5 MALANG
*)E-mail: nurulmutowiah1995@gmail.com,
*) PENULIS KORESPONDEN
TEL: 08123317251
ABSTRAK: Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik powder hydroxyapatite dari
calcite Druju Malang yang berkaitan dengan kemurnian fase, parameter kisi, dan morfologi.
Struktur kristal hydroxyapatite dan hydroxyapatite tersubstitusi ion perak diperoleh dari hasil
analisis data XRD menggunakan software Rietica. Hasil penelitian (1) Telah berhasil disintesis
partikel hydroxyapatite dengan metode presipitasi yang berfase tunggal, dengan ukuran butir
13,5 nm, dan parameter kisi a=b= 9,456 Å, c= 6,884 Å. (2) Hydroxyapatite yang disintesis melalui
teknik presipitasi memiliki sifat biokompatibel.
Kata Kunci: Hydroxyapatite, Perak (Ag+).
PENDAHULUAN
Media kontras mulai menarik perhatian sejak 1896, segera setelah diperkenalkan
pertama kalinya X-rays oleh Roentgen. Saat itu dipakai sodium iodida dengan
komponen lainnya sebagai media kontras ( Ningrum et al, 2009). Kajian akhir-akhir ini
dilakukan untuk menggabungkan berbagai mode pencitraan dengan mengembangkan
agen kontras tunggal berbasis polimer, liposom dan nanopartikel anorganik seperti
hydroxyapatite (HA) (Anusha et al, 2010). HAp, Ca10(PO4)6(OH)2 diketahui sebagai
biomaterial unsur pokok tulang dan gigi manusia. Berdasarkan sifat fleksibilitas dan
stabilitas yang tinggi dari struktur apatit partikel nano Hydroxyapatite (nHAp),
bilangan impuritas ion dapat disubstitusi pada lapisan apatitnya (Zhu dkk, 2006).
Substitusi ion Ag+ pada struktur kristal HA dapat digunakan sebagai agen kontras
pada pencitraan bimodal CT-MRI ( Madhumathi et al, 2014). Meskipun perak dalam
bentuk koloid telah digunakan sebagai agen kontras radiografik sejak tahun 1905,
pemakainnya tidak dilanjutkan karena sifat toksisitasnya yang tinggi (Yu et al, 1999).
Akan tetapi, penelitian akhir-akhir ini menunjukkan bahwa sifat toksisitas pada perak
dapat diatasi dengan mensubstitusi sejumlah kecil ion Ag+ pada struktur kristal HA
berdasarkan sifat biokompatibilitasnya (Rameshbabu et al, 2007). Oleh karena itu, perlu
adanya penelitian lebih lanjut dengan mensubstitusi sejumlah kecil ion Ag+ dengan
berbagai variasi konsentrasi agar diketahui konsentrasi optimum perak yang dapat
disubstitusikan pada hydroxyapatite agar sifat biokompatibilitas tidak hilang.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:Menyiapkan
bahan baku, bahan baku pembuatan partikel nano hydroxyapatite adalah batuan calcite
Druju Malang. Bahan baku digerus lalu dikalsinasi, kemudian dilakukan uji XRF dan
XRD untuk menganalisis komposisi kimia beserta konsentrasi unsur-unsur yang
terkandung. Mensintesis nano hydroxyapatite melalui metode presipitasi. Nano
hydroxyapatite yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan XRD. Substitusi ion Ag+
pada nano hydroxyapatite melalui metode co-presipitasi. Nano hydroyapatite
tersubstitusi ion Ag+ dikarakterisasi menggunakan XRD.Uji biokompatibilitas nano
hydroxyapatite dan nano hydroxyapatite tersubstitusi ion Ag+ secara in vivo pada tikus
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-27
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Wistar (Rattus norvegicus) dengan metode organ terpisah dalam organ bath. Uji tingkat
kekontrasan nano hydroxyapatite dan nano hydroxyapatite tersubstitusi ion Ag+
menggunakan EDAX.
Menyiapkan batuan calcite (CaCO3) dari Druju Malang, batuan calcite
digerus/ditumbuk untuk menghasilkan powder. Kemudian powder di kalsinasi untuk
mendapatkan Ca(OH)2 kemudian disaring dengan menggunakan ayakan mesh 200.
Pencampuran Ca(OH)2 dengan HNO3 diaduk menggunakan magnetik stirer dengan
kecepatan 700 rpm pada suhu 300C selama 30 menit untuk membentuk Ca(NO)3
.2H2O dalam bentuk larutan.
Bahan Ca(NO)32H2O yang telah diperoleh pada proses tahap I direaksikan dengan
(NH4)2HPO4 dan NH4OH. Pada proses pencampuran dilakukan pengadukan
menggunakan magnetic stirrer selama 2 jam dengan kecepatan 700 rpm. Selama
pengadukan diteteskan (NH4)2HPO4 ke dalam campuran setetes demi setetes sambil
dipanaskan pada suhu 300 C. Pengontrolan pH larutan dilakukan dengan
menambahkan NH4OH agar diperoleh suasana basa (pH 9-10), yang diukur dengan
menggunakan kertas pH. Larutan selanjutnya diendapkan (precipitation) selama 24
jam. Presipitat dicuci dengan DI water dan disaring menggunakan kertas saring halus,
kemudian dikeringkan pada suhu 10000C selama 24 jam, yang bertujuan
menghilangkan kadar H2O. NanoHA siap diuji karakteristik; kemurnian fase.
Substitusi ion Ag+ pada nano hydroxyapatite dilakukan melalui metode copresipitasi. Pencampuran Ca(OH)2 dengan HNO3 diaduk menggunakan magnetic stirer
dengan kecepatan 700 rpm pada suhu 300C selama 30 menit untuk membentuk
Ca(NO)3 .2H2O dalam bentuk larutan. Padatan (NH4)2HPO4 dilarutkan dalam DI
water dan distirring selama 30 menit dengan kecepatan 700 rpm, selama proses reaksi
berlangsung ditetesi dengan NH4OH untuk menjaga pH 10.Mencampurkan
Ca(NO)32H2O dan AgNO3 menggunakan magnetic stirer selama 30 menit pada suhu
1000C dengan kecepatan 700 rpm. Larutan [Ca + Ag] tersebut ditetesi larutan
(NH4)2HPO4 dan NH4OH. Larutan didiamkan selama 30 menit, kemudian dicuci
menggunakan DI water sebanyak 5 kali, dan setiap pencucian didiamkan selama 30
menit. Larutan yang telah dicuci disaring menggunakan kertas saring halus, kemudian
dikeringkan selama 72 jam. Sampel siap diuji karakteristik: komposisi fase, kemurnian
fase, serta rasio Ca/P.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Struktur Kristal HA dan Ag0,24HA
Berdasarkan hasil karakterisasi XRD yang ditunjukkan pada Gambar 1, pola
difraksi HA dan AgxHA dianalisis menggunakan software Rietica berbasis metode
Rietveld. Hasil analisis data ditunjukkan dalam Tabel 1. Sebagian besar hasil analisis
penghalusan yang dilakukan pada masing-masing sampel dapat dinyatakan diterima
karena telah sesuai dengan nilai parameter kecocokan (FoM), yaitu nilai GoF (Good of
Fitness) < 4% serta plot selisih antara pola terhitung dan terukur memiliki fluktuasi
yang relatif kecil. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kisi (1994) bahwa pencocokan
(fitting) dengan metode Rietveld bisa dinyatakan selesai dengan mengikuti dua kriteria
utama yaitu, plot selisih antara pola terhitung dan pola terukur memiliki fluktuasi yang
relatif kecil yang hanya dapat diamati secara visual, tidak dapat dikuantifikasi dan nilai
GoF kurang dari 4%.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-28
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
0
90
30
60
HA
Ag
2 theta
Gambar 1. Pola Difraksi HA dan Ag0,24HA
Tabel 1. Hasil Analisis Struktur Kristal Sampel HA dan Ag0,24HA
x (% atom)
a=b (Å )
c (Å)
V (Å3)
GoF (%)
Rwp
Rp
Rexp
0
9,456
6,884
531,9
1,35
26,93
20,32
23,14
0,24
9,453
6,869
531,5
1,48
27,91
21,28
22,95
Berdasarkan hasil analisis struktur kristal dalam Tabel 1., teramati bahwa nilai
parameter kisi (yang meliputi konstanta kisi a, b, dan c) serta volume kristal mengalami
sedikit perubahan. Dengan nilai a=b c; = =900; =1200 menunjukkan bahwa HA
hasil sintesis memiliki struktur kristal heksagonal. Nadir, S. et al. (1996) menyatakan
secara umum telah diketahui bahwa HA nonstoikiometrik memiliki struktur kristal
heksagonal dengan grup ruang P63/m dan parameter kisi a=b= 9.422 nm; c= 6.880 nm,
sedangkan HA stoikiometrik memiliki struktur kristal monoklinik P21/b. Sifat ini
dikarenakan adanya keteraturan antara baris ion OH- untuk membentuk OH-OH-OHOH- yang membuat sumbu-b berlipat dan memberikan parameter kisi a= 9.421 nm;
b=2a; c= 6.8814 nm dan =1200 . Namun HA stoikiometrik juga mungkin muncul
dengan struktur kristal heksagonal dengan syarat ion OH- tidak teratur. Biasanya
hanya proses preparasi dengan suhu akhir tinggilah yang dapat menghasilkan HA
dengan struktur kristal monoklinik. Secara umum preparasi HA akan menghasilkan
struktur kristal heksagonal karena beberapa ion OH- hilang dan digantikan oleh H2O
atau ion-ion pengotor yang menyebabkan keteraturan terganggu.
Biokompatibilitas HA dan Ag0,24HA
Berdasarkan hasil pengujian in vivo sampel HA dan HA tersubstitusi ion perak
menggunakan organ bath dengan metode organ terpisah, pola kontraksi ileum tikus
Wistar sebelum dan setelah pemberian sampel yang diamati menggunakan software
LabScribe2 seperti pada Gambar 2. menunjukkan pola grafik yang berbeda.
ISBN 978-602-71279-1-9
Ag
FM-29
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
H
A
0
.
0
0
2
4
b
a
Gambar 2. Hasil Uji Biokompatibilitas menggunakan Ileum Tikus Wistar (a)
Rekam mati (b) Rekam normal (c) HA (d) Ag0,24HA.
Tabel 2. Tegangan Puncak dan Tegangan Efektif Ileum Tikus Wistar
Sampel
V puncak (volt)
V efektif (volt)
Rekam normal
0.0042
0.0029694
Ag0,0024HA
0.001
0.000707
Rekam mati
Ag0HA
0
0.0018
0
0.0012726
Pola grafik pada tiap sampel yang berbeda, menunjukkan seberapa biokompatibel
sampel tersebut terhadap ileum tikus wistar. Pola grafik yang dapat teramati adalah
besarnya tegangan yang dihasilkan sebelum dan setelah pemberian sampel. Besarnya
tegangan efektif yang dihasilkan sebanding dengan transfer laju energi yang dihasilkan
sesuai dengan persamaan (1).
. (1)
dimana P adalah transfer laju energi (watt), Vef adalah tegangan efektif (volt) dan
adalah tetapan fasa. Tegangan efektif pada pola grafik kontraksi ileum tikus wistar
dapat diperoleh menggunakan persamaan (4.2).
. (2)
Dimana Vp adalah tegangan puncak (volt) yang diperoleh dari rata-rata tegangan
puncak pada setiap sampel. Tabel 3 menunjukkan besarnya tegangan puncak dan
tegangan efektif dari ileum tikus wistar pada keadaan normal dan keadaan setelah
diberi sampel HA dan Ag0,24HA.
Berdasarkan Tabel 2, teramati bahwa tegangan efektif yang dihasilkan dari pola
grafik sebesar 0,0029694 volt, ketika ileum tikus diberi perlakuan dengan memasukkan
sampel HA terjadi penurunan tegangan efektif menjadi 0.0012726 volt. Penurunan
tegangan efektif ini menyebabkan penurunan transfer laju energi sesuai dengan dengan
persamaan (1), laju transfer energi memberi informasi bahwa kontraksi ileum yang
terjadi mengalami penurunan. Dengan kata lain, laju transfer energi memberi informasi
tentang kuat lemahnya kontraksi ileum tikus yang terjadi. Akan tetapi sampel HA dan
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-30
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Ag0,24HA masih menunjukkan sifat biokompatibel jika dibandingkan dengan tegangan
efektif pada saat ileum tikus wistar dalam keadaan mati.
Morfologi HA dan Ag0,24HA
Morfologi sampel hasil uji SEM pada Gambar 3,sampel dengan variasi
konsentrasi perak dilihat pada bagian permukaannya. Hasil pencitraan morfologi SEM
pada setiap konsentrasi memiliki perbedaan morfologi. Morfologi sampel dengan
konsentrasi substitusi ion perak semakin tinggi menujukkan bentuk grain sampel yang
berbeda. Semakin tinggi konsentrasi perak yang disubstitusikan maka semakin lonjong
bentuk grain yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh
Rameshbabu, dkk (2007) yang menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi ion perak
yang disubstitusikan pada hydroxyaptite maka ukuran grain pada sampel akan berubah
semakin lonjong.
c
d
Gambar 3. Hasil Uji SEM (a) HA (b) Ag0,24HA
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan ,telah berhasil
disintesis partikel Hydroxyapatite dengan metode presipitasi yang berfase tunggal,
dengan ukuran butir 13,5 nm, dan parameter kisi a=b= 9,456 Å, c= 6,884 Å.
Hydroxyapatite yang disintesis melalui teknik presipitasi memiliki sifat biokompatibel.
Substitusi ion Ag+ pada nano hydroxyapatite dapat mengubah bentuk butir pada
morfologi nano hydroxyapatite menjadi semakin lonjong (berbentuk rods).
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada Dra. Hartatiek, M.Si, Dr. Sunaryono, M.Si
dan Drs. Yudyanto, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan ilmu kepada
penulis selama proses penulisan artikel ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada
Wisnu Adi Putranto, S.Si selaku laboran Laboratorium Nanomaterial Fisika FMIPA
Universitas Negeri Malang yang telah membantu proses sintesis Hydroxyapatite.
Zulaicha, S.Si selaku pendamping pengujian SEM di Laboratorium Sentral Universitas
Negeri Malang.
DAFTAR RUJUKAN
Abdullah,
M., Khairurijal,
2008. Review: Karakterisasi Nanomaterial. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi, Vol. 2. No.1
Anusha A, Deepthy M, Shantikumar N, Manzoor, 2010. Molecular Receptor Targeted
Hydroxyapatite Nanocrystal Based Multi-Modal Contrast Agent. Biomaterial 31 pp.
2606-2616.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-31
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Artawijaya, I.G.N.A. 2009. Evaluasi Media Kontras Intravascular pada Ibu
Menyusui,(Online),(https://ajunkdoank.wordpress.com/tag/media-kontras/), diakses 25
Mei 2016.
Choi, D. dkk. 2007. Mechano-Chemical Synthesis and Characterization of NanoStructured -TCP Powder. Material Science and Engineering: C, Vol 27, 377-381.
Kisi, E.H. 1994. Rietveld Analysis of Powder Diffraction Patterns. Material Forum, 18,
135-153.
Liu, J. dkk. 2003. The Influnce of pH and Temperature on The Morphology of
Hydroxyapatite Synthesized by Hydrotermal Method. Journal of Ceramic
International, Vol. 29, 629-633
Madhumathi K, Sampath Kumar TS, Mohammed Sanjeed T, Sabik Muhammed, Sahal
Nazrudeen, Sharanya D. 2014. Silver and Gadolinium Co-substitued Hydroxyapatite
Nanoparticles as Bimodal Contrast Agent for Medical Imaging. Bioceramics
Development and applications.4:1.
Nadir, S. dkk. 1996. Synthese par neutralisation d une Hydroxyapatite Pure a Partir de
L acide Orthophosphorique Technique et de al Calcite. Phosporus Sulfur and Silicon,
Vol 112, 33-40
Ningrum, N.R, Yuniadi Y. 2009. Contrast Induced Nephropathy. J Kardiologi Indones,
30:71-9.
Rameshbabu N, Sampath Kumar TS, Prabhakar TG, Sastry VS, Murthy KV et al. 2007.
Antibacterial Nanosized Silver Substitued Hydroxyapatite: Synthesis and
Characterization. J Biomed Mater Res A, 80:581-591.
Singh, Brajendra., Dubey, A.K., Kumar, S, et al. 2011. In Vitro Biocompatibility and
Antimicrobial Activity of Wet Chemically Prepared Ca10 Xagx(PO4)6(OH)2
(0.0 X 0.5) Hydroxyapatites, 31 (7): 1320-1329. Abstrak diperoleh dari Material
scince and Engineering:C, 2011, 10, Abstract No. 10.1016/j.msec.
Taufik A, Bahtiar S, Sunaryono, dkk. 2010. Kajian Struktur Kristal dan Dielektrisitas
Magnetite Berbasis Pasir Besi Doping Zn2+ Hasil Sintesis Metode Kopresipitasi.
Jurnal
Sains
Materi
Indonesia,
(Online),
13(2):
153-156,
(http://www.researchgate.net), diakses 20 Mei 2016.
Vincenzini. P. (Ed.). 1986. Disajikan pada Proceeding of The International Symposium
on Bioceramic (BIOTEC), Milan, Italy Vol. 39. Dalam Elsevier (Online), diakses 10
Mei 2016.
Yu SB, Alan DW. 1999. Metal Based X-ray Contrast Media. Chem Rev, 99:2353-2377.
Zhu K, Yanagisawa K, Shimanouchi R, Onda A, Kajiyoshi K. 2006. Preferential
Occupancy of Metal Ions in The Hydroxyapatite Solid Solutions Synthesized by
Hydrothermal Method. J eur Ceram Soc, 26:509-13.
ISBN 978-602-71279-1-9
FM-32