Post on 04-May-2018
PREPARASI DAN KARAKTERISASI
CALSIUM FERRITE (CaFe4O7) DARI KERAMIK BIO GELAS
MELALUI SIMULATED BODY FLUID (SBF) RINGER
UNTUK IDENTIFIKASI SEL KANKER
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai syarat untuk menempuh Sarjana Strata Satu
pada Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara,
Institut Teknologi Bandung
Disusun oleh :
Irwan Taufik Hermawan
13703038
Pembimbing:
Dr. Ir. Bambang Sunendar
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2008
LEMBAR PENGESAHAN
PREPARASI DAN KARAKTERISASI
CALSIUM FERRITE (CaFe4O7) DARI KERAMIK BIO GELAS
MELALUI SIMULATED BODY FLUID (SBF) RINGER
UNTUK IDENTIFIKASI SEL KANKER
Tugas Akhir
Diajukan sebagai syarat untuk menempuh Sarjana Strata Satu
pada Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara,
Institut Teknologi Bandung
Oleh:
Irwan Taufik Hermawan
13703038
Bandung, 20 Februari 2008 Pembimbing Tugas Akhir
Dr. Ir. Bambang Sunendar
NIP.131126172
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JL. GANESHA 10 BANDUNG 40132 TELP/FAX : 022-2508144
TUGAS SARJANA Diberikan kepada : Irwan Taufik Hermawan
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Bambang Sunendar
Jangka Waktu Penyelesaian : 4,5 bulan
Judul : Preparasi dan Karakterisasi Calsium Ferrite (CaFe4O7)
dari Keramik Bio Gelas melalui SBF Ringer
untuk Identifikasi Sel Kanker
Isi Tugas : 1. Studi literatur dan penentuan komposisi keramik bio gelas
2. Membuat keramik bio gelas dan SBF Ringer
berdasarkan ASTM F 2129
3. Pengaruh Heat Treatment pada pembuatan keramik
keramik bio gelas
4. Menghitung pengurangan berat serbuk keramik
bio gelas setelah direndam ke dalam larutan SBF Ringer
5. Karakterisasi XRD dan SEM pada keramik bio gelas
sebelum dan setelah direndam ke dalam larutan SBF
Ringer
Bandung, 20 Februari 2008
Pembimbing
Dr. Ir. Bambang Sunendar
NIP. 131471326
Karya ini Irwan persembahkan kepada keluarga yang Irwan cintai :
Mamah, Bapak, Aa Agus atas setiap do`a, harapan, tetesan keringat, dukungan,
perjuangan, pengorbanan, kasih sayang, kesabaran, sampai sekarang ...
Semoga Alloh SWT meridhoi kita semua
ABSTRAK
Adanya kebutuhan akan penyembuhan penyakit yang lebih baik dan lebih
cepat telah meningkatkan kebutuhan teknologi biomaterial terutama biomedis
khususnya pada terapi kanker.
Penggunaan biomaterial di dalam tubuh sangat berguna untuk memperbaiki
kualitas hidup manusia sekaligus menyelamatkan nyawa banyak orang tiap
tahunnya.
Pertumbuhan sel kanker sangat cepat dan mudah menempel di jaringan
tubuh karena sifat hidrofiliknya sehingga perlu mengidentifikasi sel kanker lebih
cepat dan selanjutnya dilakukan terapi untuk memusnahkannya.
Calcium ferrite (CaFe4O7) adalah senyawa yang fasanya menyerupai tulang.
sehingga sangat mungkin untuk digunakan sebagai bahan dalam perbaikan tulang.
Sedangkan hematite (α-Fe2O3) digunakan sebagai bio gelas aktif yang berfungsi
sebagai bahan magnetik yang tidak stabil untuk mendeteksi adanya sel kanker
yang juga bersifat tidak stabil.
Karakter struktur mikro morfologi apatite di permukaan diinvestigasi dengan
XRD dan SEM yang selanjutnya menunjukkan bioaktivitas dari keramik bio gelas
sebelum diaplikasikan dalam terapi kanker
Kata kunci : Keramik bio gelas aktif, calcium ferrite, hyperthermia, apatite
i
ABSTRACT
Demand for better and faster physical healing have improved biomaterial
technology especially biomedic in cancer therapy.
The using of biomaterial in human body is very useful for improving
quality of human life and also save many people every year.
Cancer cells growth very fast and fix in body network easily because its
hydrophilic characteristic so we need identifying cancer cells faster and then
doing therapy for damaging it.
Calcium ferrite (CaFe4O7) is compound having phase like bone so that
very possible to use as material in improving bone structure. Meanwhile hematite
(α-Fe2O3) used as bioactive glass that have main function as magnetic material to
detect existence of cancer cells that also unstable.
Microstructure morphology character of apatite in the surface were
investigated by XRD and SEM then we know bioactivity of bio glass ceramic
before applying in cancer therapy.
Keywords : Bio glass active ceramics; calcium ferrite; hyperthermia; apatite
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT atas segala
bimbingan, petunjuk, rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis diberi kesempatan dan
kemampuan untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Shalawat dan salam, semoga selalu tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga, sahabat
dan para pengikutnya hingga akhir zaman.
Hanya atas izin Allah, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
“Preparasi dan Karakterisasi Calsium Ferrite (CaFe4O7) dari Keramik Bio Gelas
melalui SBF Ringer untuk Identifikasi sel Kanker”.
Selesainya tugas akhir ini tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang
telah memberikan bimbingan, dorongan semangat, saran, sumbangsih pikiran, dan do’a.
Penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
Bapak Dr. Ir. Bambang Sunendar yang telah membagikan waktu, pikiran, dukungan serta
kesabaran dalam proses penyelesaian tugas akhir penulis.
Selanjutnya penulis juga ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Mamah dan Bapak tercinta yang tidak henti-hentinya memanjatkan do’a dalam
setiap kesempatan untuk kebaikan penulis dalam menapaki setiap tahap
kehidupan ini. Hanya Alloh yang mengetahui dan sanggup membalas setiap bait
do’a yang terucap.
2. Kakakku tercinta : Agus Darmawan yang banyak memberikan inspirasi dan
arti hidup yang bermakna dan menciptakan nilai yang berharga
3. Tanti Imaniaty alias Tie yang selalu ngasih dukungan, bantuan dan semangat yang
sangat berarti. Thanx my sweetest dear ☺
4. Partner sejati selama saya kuliah & mengerjakan TA yaitu Josafat dan Hans
5. Temen-temen angkatan 2003 lain seperjuangan untuk lulus wisuda Maret 2008 :
Tumpal, Ari, Mahetsa, Galih, Jan, Eko, Helmi, Elia
iii
6. Bapak Dr. Ir. Aditianto Ramelan yang telah memberi inspirasi, semangat dan
banyak membantu penulis selama kuliah di Teknik Material
7. Bapak Dr. Husaini Ardy selaku dosen wali dan dosen penguji sidang tugas akhir
yang cerdas, unik dan eksentrik
8. Bapak Dr. Hermawan Judawisastra selaku dosen penguji yang telah memberi
inspirasi tentang kehidupan setelah lulus dari kuliah
9. Seluruh dosen Teknik Material dan Ketua Program Studi Teknik Material ITB
10. Seluruh Staf Laboratorium Teknik Fisika ITB dan temen-temen Teknik Fisika
11. Seluruh teknisi lab Metalurgi Mekanik dan Pak Idrus
12. Seluruh Staf TU Teknik Material dan Lab Logam : T` Titin, T` Wiwi, T` Wulan
13. Balai Besar Keramik
14. T` Nur (Lab Farmasi), Bu Sri (TU Farmasi), Pa Herry (TU SITH), T` Kokom (SITH),
Bu Ida (Kabag SITH), Bu Lubna Baradja dan Bu Khodijah (Kimia)
14. Pa Wikanda, Pa Wawan, Pa Purwo, Bu Dwi dari PPGL Pasteur
15. Teman-teman di lab Logam dari seluruh angkatan yang tidak bisa disebutkan satu
persatu, terima kasih atas kebersamaan dan persahabatan selama ini.
16. Warga MTM, Mahasiswa Muslim Material (MIM), dan mahasiswa teknik
material angkatan 2003 terima kasih atas persahabatan yang telah dibangun
selama ini.
17. Keluarga besar Kokesma dan Tokema ITB beserta T` Nani, terima kasih atas
kerjasama, kekeluargaan, dan persahabatan yang telah dibangun selama ini.
18. Serta semua pihak yang tak dapat disebut satu per satu yang telah memberikan
bantuan moril maupun materil, semoga Alloh SWT memberikan balasan yang
lebih baik.
Akhir kata, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja
yang memerlukan dan mendalami keilmuan khususnya di bidang biomaterial.
Bandung, 20 Februari 2008
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................................i
ABSTRACT............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR............................................................................................ iii
DAFTAR ISI............................................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vii
DAFTAR TABEL................................................................................................. viii
BAB I PENDAHULUAN........................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang............................................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian......................................................................................... 2
1.3. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah.......................................................... 3
1.4. Metodologi Penelitian.................................................................................. 3
1.5. Sistematika Penulisan Laporan.................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................. 6
2.1. Material Keramik......................................................................................... 6
2.2. Bio Material................................................................................................. 7
2.2.1. Pengujian Biomaterial.......................................................................... 8
2.2.2. Reaksi Tubuh terhadap Biomaterial..................................................... 8
2.2.3. Persyaratan Biomaterial untuk Terapi Kanker..................................... 9
2.3. Gelas (Glass) ............................................................................................. 11
Keramik 2.4. Bio Gelas.................................................................................... 13
2.5. Sel Kanker................................................................................................. 14
2.6. Hyperthermia (Termoterapi) pada Penyakit Kanker................................. 15
2.7. Hubungan antara SBF, α-Fe O , Radiotherapy Glass...............................2 3 16
2.8. Simulated Body Fluid (SBF)..................................................................... 17
2.8.1. Simulated Body Fluid (SBF) Ringer................................................. 18
2.8.2. Tris Buffer Solution (TBS) ............................................................... 19
2.9. Larutan Penyangga (Buffer).................................................................... 20
2.10. Heat Treatment........................................................................................ 21
v
2.11. Karakterisasi Material ............................................................................. 21
2.11.1. Scanning Electron Microscope (SEM).......................................... 22
2.11.2. X Ray Diffraction (XRD).............................................................. 24
2.11.2.1. Analisa Kualitatif Menggunakan XRD......................................... 26
2.11.2.2. Determinasi Ukuran Kristalit ........................................................ 27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................... 28
3.1. Diagram Alir Penelitian............................................................................. 29
3.2. Alat dan Bahan........................................................................................... 30
3.3. Langkah-langkah Percobaan...................................................................... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................... 34
4.1. Analisa Struktur Mikro Morfologi Permukaan.......................................... 34
4.2. Analisa XRD ............................................................................................. 42
4.3. Analisa Pengurangan Berat (weight loss) ................................................. 46
4.4. Analisa Perubahan pH............................................................................... 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................ 48
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 48
5.2. Saran.......................................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 49
LAMPIRAN (EDX GC 21 atau BG-3 pada 475 oC)
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Fenomena Permukaan Biocompability Material............................... 9
Gambar 2. 2. Struktur amorf gelas silika (SiO2) ................................................... 11
Gambar 2. 3. Proses terbentuknya gelas ............................................................... 12
Gambar 2. 4. Transformasi perubahan fasa silika (SiO2)...................................... 13
Gambar 2. 5. Sel kanker sebelum dan setelah mengalami treatment.................... 16
Gambar 2. 6. Cara kerja stirer magnetik pada pembuatan SBF Ringer ................ 18
Gambar 2. 7. Proses heat treatment keramik gelas............................................... 21
Gambar 2. 8. Skema dasar SEM ........................................................................... 22
Gambar 2. 9. Interaksi elektron dengan spesimen ................................................ 24
Gambar 2. 10. Difraksi sinar X oleh bidang-bidang atom pada kristal................. 25
Gambar 3. 1. pH meter Beckman 50 (Lab SF ITB) 31
Gambar 3. 2. Proses pembuatan gelas (Lab metalurgi mekanik ITB) 31
Gambar 3. 3. Serbuk Gelas 1 dan Gelas 2 setelah digerus dengan mortar 32
Gambar 3. 4. Timbangan digital miligram di sekolah Farmasi ITB 33
Gambar 4. 1. SEM Gelas tanpa heat treatment 34
Gambar 4. 2. SEM gelas BG-1 35
Gambar 4. 3. SEM gelas BG-2 36
Gambar 4. 4. SEM Gelas BG-3 37
Gambar 4. 5. EDX untuk BG-3 38
Gambar 4. 6. SEM Gelas BG-1 setelah perendaman di dalam SBF Ringer 39
Gambar 4. 7. SEM Gelas BG-2 setelah perendaman di dalam SBF Ringer 40
Gambar 4. 8. SEM Gelas BG-3 setelah perendaman di dalam SBF Ringer 41
Gambar 4. 9. Kurva XRD gelas tanpa heat treatment 42
Gambar 4. 10. Kurva XRD gelas tanpa heat treatment (literatur) 42
Gambar 4. 11. Keramik gelas BG-1 sebelum & setelah direndam di SBF Ringer 43
Gambar 4. 12. Keramik gelas BG-2 sebelum & setelah direndam di SBF Ringer 44
Gambar 4. 13. Keramik gelas BG-3 sebelum & setelah direndam di SBF Ringer 45
vii
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1. Konsentrasi ion pada SBF (mM)........................................................ 17
Tabel II. 2. Komposisi penyusun konsentrasi ion SBF......................................... 18
Tabel II. 3. Perbandingan Tris-HCl....................................................................... 19
Tabel III. 1. Heat treatment Gelas pada berbagai temperatur............................... 32
Tabel IV. 1. Data pengurangan berat (weight loss)............................................... 46
Tabel IV. 2. Data pH sebelum dan setelah direndam di larutan SBF Ringer ....... 47
viii