hidroxiapatite

8/11/2019 hidroxiapatite

1/24

USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

FABRIKASI KERAMIK DENGAN STRUKTUR PORI MIRIP BIKA

AMBONUNTUK APLIKASI BONE IMPLANT

BIDANG KEGIATAN :

PKM-PENELITIAN

Disusun oleh:

WYDA NOVAYANTI SARAGI 1107114336-Angkatan 2011

WASTY RUSJAYA SILAEN 1107111936-Angkatan 2011

TRESIA MONIKA SINAGA 1207136471-Angkatan 2012

ROY MARTHIN PANJAITAN 1207113612-Angkatan 2012

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013


2/24

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... i

DAFTAR ISI .............................................................................................................. ii

RINGKASAN ............................................................................................................ 1

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................................. 2

1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................... 3

1.3. Tujuan penelitian ....................................................................................... 3

1.4. Urgensi Penelitian ....................................................................................... 4

1.5. Luaran Penelitian ........................................................................................ 4

1.6. Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hydroxyapatite ........................................................................................... 5

2.2. Keramik Berpori ......................................................................................... 6

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan yang digunakan ................................................................................. 6

3.2. Alat yang digunakan ................................................................................... 6

3.3. Tempat dan waktu pelaksanaan .................................................................. 7

3.4. Prosedur Penelitian ..................................................................................... 7

3.5. Variabel penelitian ...................................................................................... 7

3.6. Indikator Capaian ........................................................................................ 7

3.7. Analisa data ................................................................................................ 8

3.8. Jadwal Kegiatan .......................................................................................... 9

DAFTAR PUSTAKA

1


3/24

RINGKASAN

Bone implant ataupun cangkok tulang sangat familiar khususnya dibidang

kesehatan. Bone implan dilakukan dengan cara mensubstitusikan tulang buatan ke

tulang yang cedera/cacat dimana tulang buatan akan menggantikan fungsi tulang

yang sesungguhnya didalam tubuh. Didalam penelitian ini, peneliti mengambil

metoda pembuatan keramik berpori berbahan dasar hydroxyapatite dengan

menggunakan metode bika ambon. Struktur pori yang ditemukan dalam bika

ambon tersebut hampir seragam hal tersebut dikarenakan terjadinya proses

fermentasi sehingga terbentuk rongga atau pori. Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk menghasilkan keramik berpori dengan proses fabrikasi menggunakan

metode menyerupai pori bika ambon. Selain itu, tujuan lainnya adalah untuk

mengetahui pengaruh temperatur, waktu pengadukan dan kecepatan pengadukan.Tahap-tahap yang dilakukan dalam pembuatan keramik berpori ini antara lain

hydroxyapatite sebagai bahan utama ditambahkan ditambah aquades. Kemudian

ditempat lain tepung terigu ditambah aquades dan diberi ragi. Campuran

didiamkan agar proses fermentasi dapat terjadi. Kedua campuran tersebut

digabung dan dimasukkan kedalam mould untuk didrying dalam oven. Hasil

drying tersebut di sintering menggunakan furnance. Keramik berpori yang

dihasilkan akan dianalisa dengan XRD, SEM dan kuat tekan tehadap beban

sehingga keramik yang dihasilkan diuji apakah layak atau tidak digunakan sesuai

dengan fungsinya.


4/24

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Dewasa ini beberapa kemajuan telah diperkenalkan di bidang kedokteran

seperti regeneratif tulang atau cangkok tulang, namun seperti cangkok tulang

masih memiliki banyak keterbatasan. Selain itu dan terlepas dari fakta bahwa ilmu

teknologi material telah menghasilkan peningkatan yang jelas dalam bidang

substitusi tulang yang memadai telah dikembangkan saat ini namun cacat/cedera

tulang masih merupakan tantangan besar bagi ortopedi dan bedah rekonstruktif.

Dalam konteks ini rekayasa jaringan telah muncul sebagai pendekatan yang cocok

untuk terapi saat ini untuk regenerasi tulang/substitusi tulang. Berbeda dengan

pendekatan klasik biomaterial, rekayasa jaringan didasarkan pada pemahaman

pembentukan jaringan dan regenerasinya. Hal ini bertujuan untuk mendorong

jaringan fungsional baru. Tinjauan ini bertujuan untuk memberikan gambaran

lengkap tentang semua komponen yang dibutuhkan untuk membuat terapi

rekayasa jaringan tulang berjalan sukses. Ini dimulai dengan memberikan

pembaca latar belakang singkat tentang biologi tulang, diikuti dengan deskripsi

lengkap dari semua komponen yang relevan pada rekayasa jaringan tulang. Dalam

konteks ini, komponen yang dibahas berfokus pada Hidroksiapatit (HAp) .

Hidroksiapatit (HAp), Ca10(PO4)6(OH)2 merupakan material keramik

bioaktif dengan bioaffinitas tinggi, bersifat biokompatibel terhadap tubuh

manusia. Hidroxiapatite merupakan senyawa kalsium fosfat yang ekivalen dengan

komponen organik utama dari tulang dan gigi, mempunyai sifat dapat berikatan

dengan tulang natural. HAp berpori saat ini menjadi kebutuhan yang mendasar

bagi rekonstruksi tulang yang patah atau retak. Adanya pori-pori pada HAp akan

menjadi kantung oksigen, dan tempat tumbuhnya saraf dari tulang, sehingga pori

tersebut menjadi tempat tumbuhnya sel-sel tulang baru. Umumnya HAp berpori

dibuat melalui pembuatan komposit HAp-porogen. Porogen diartikan sebagai

bahan pembentuk pori. Komposit yang terbentuk kemudian dikalsinasi sehingga

senyawa organik menguap dan terbentuk pori-pori. Sebagai porogen bisa

digunakan polimer alam maupun buatan, seperti celulosa, chitosan, collagen,


5/24

polyurethane, carboxymethyl cellulose dan sebagainya. Di Indonesia bahan HAp

masih import dan mahal. Di Indonesia banyak limbah kulit udang, limbah kulit

kerang dan tulang ikan. Kulit udang merupakan bahan dasar pembuatan chitosan.

Kulit kerang dan tulang ikan dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan

HAp yang dilanjutkan menjadi HAp berpori dengan bantuan chitosan sebagai

porogen. Akan dipelajari pembuatan HAp berpori dengan chitosan sebagai

porogen Chitosan terbuat dari kulit udang yang bisa diperoleh dengan mudah dan

murah. HAp dibuat dengan bahan dasar CaO yang diekstrak dari kerang dan

tulang ikan, yang banyak terdapat di sepanjang pantai pulau Jawa. HAp yang

diperoleh diamati dengan Scanning electron microscopy(SEM) untuk melihat

struktur mikro dan morfologi permukaan,x-ray diffraction(XRD) untuk analisa

fasa yang terbentuk, fourier transform infrared (FT-IR) untuk identifikasi gugus

fungsional. Selain itu dilakukan juga ujiIn vitrodengan sel endothel dan

sterilisasi HAp dilakukan dengan radiasi pengion.

1.2. Rumusan Masalah

Senyawa yang sering digunakan dalam pembentukan keramik berpori

sebagai bahan untuk pembuatan tulang buatan adalah hydroxyapatite. Namun,

kerap kali dalam pembuatannya keramik yang dihasilkan tidak memiliki pori yang

merata atau seragam. Pori yang dihasilkan akan mempengaruhi sifat fisik tulang.

Dalam penelitian ini, pembentukan pori dilakukan dengan menerapkan pembuatan

bika ambon dimana didalamnya terjadi proses fermentasi oleh ragi itu sendiri.

1.3.

Tujuan penelitian

Penelitian ini memiliki tujuan antara lain yaitu :

a. Menghasilkan keramik berpori dimana metoda yang digunakan adalah

metoda bika ambon.

b. Mengetahui pengaruh temperatur, waktu pengadukan, dan kecepatan

pengadukan terhadap sifat fisis keramik berpori.

c. Mengetahui sifat fisik keramik berpori menggunakan :


6/24

Scanning electron miscroscopy (SEM) untuk analisis struktur mikro

dan morfologi permukaan.

X-ray diffraction (XRD) untuk analisa fasa yang terbentuk.

Uji kuat tekan terhadap keramik berpori yang dihasilkan

1.4. Urgensi penelitian

Dalam bidang pembuatan keramik berpori, masalah yang utama adalah

ketidak seragaman pori yang dihasilkan. Beberapa metode yang telah ada seperti

metoda sol-gel, metoda keramik berbusa atau metoda lainnya tidak bisa

menghasilkan pori yang seragam. Bika ambon adalah salah satu makanan yang

dimana didalam kue tersebut terdapat rongga yang hampir sama ukuran porinya.

Karena hal tersebut maka peneliti mengajukan proposal penelitian yaitu

pembuatan keramik berpori dengan menggunakan metode bika ambon dengan

bahan utama hidoxiapatite. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan metoda

yang digunakan dalam pembuatan bika ambon dan menerapkannya pada

pembuatan keramik berpori.

1.5. Luaran Penelitian

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah karya ilmiah dan hak paten.

1.6. Manfaat penelitian

Penelitian ini bermanfaat dalam pembuatan tulang dimana tulang yang dihasilkan

tahan korosi, tidak bereaksi dengan senyawa yang berada dalam tubuh dan menghasilkan

tulang dengan pori yang seragam.


7/24

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hidrosiapatit

Kalsium hidrosiapatit merupakan mineral yang mengandung kalsium yang

ditemukan dalam tulang dan gigi, serta di beberapa batu dan karang.

Hidroksiapatit sendiri memang mengandung unsur kalsium. Senyawa ini memiliki

rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2. Senyawa hidroksiapatit dinyatakan sebagai salah

satu anggota dari kelompok mineral apatit atau mineral fosfat. Namun,

ketersediaannya di alam jarang dalam keadaan murni. Biasanya mineral ini

bercampur dengan mineral apatit fluor yang disebut fluorapatit. Hidroksiapatit

dapat terbentuk karena gugus hidroksi (OH) menggantikan ion fluor (F) pada

fluorapatit. Selain terdapat dalam wujud mineral di bebatuan alami,

keberadaan apatit juga bisa kita jumpai pada makhluk hidup. Tulang dan gigi

adalah contoh organ yang memiliki kandungan hidroksiapatit. Menurut Williams

dan Cunningham (1979) dalam buku berjudulMaterials in Clinical Dentistry,

senyawa hidroksiapatit merupakan penyusun terbesar dari email gigi (kurang

lebih 95 %). Sementara itu, Winteret al (1982) dalam buku

berjudulBiomaterials menyebutkan kandungan hidroksiapatit pada tulang

manusia ada sekitar 70 %.

Saat ini sedang disintesis dan diproduksi sebagai suplemen gizi dan sangat

dihargai sebagai pengganti tulang dan gigi. Kalsium memiliki peran penting

dalam tulang dan gigi, tetapi juga merupakan mineral penting dalam saraf,

jantung, dan sistem pembekuan darah dari tubuh. Hal ini efektif dalam mencegah

kram kaki kehamilan, pre-eklampsia, dan mengurangi risiko kanker usus besar.

apabila kadar kalsium yang rendah sering mengalami kondisi tulang seperti

osteoporosis, osteomalacia, dan rakhitis. Minum susu biasanya tidak cukup untuk

mendapatkan jumlah kalsium yang tepat yang dibutuhkan. Banyak orang memiliki

masalah menyerap mineral didalam tubuh. Berikut ini adalah reaksi yang

berlangsung yang memungkinkan terbentuknya endapan hidroksiapatit.

10Ca2++ 6 H2PO4-+ 14 OH- Ca10(PO

4-)6 . (OH)2


8/24

2.2 Keramik Berpori

Keramik berpori merupakan keramik yang memiliki pori-pori berukuran

mikro dan dapat dimanfaatkan sebagai filter gas buang. Keramik berpori sangat

berguna dalam sistem pengiriman obat, pelepasan obat yang lambat, lokal, dan

berkelanjutan untuk berbagai pengobatan penyakit. Keramik berpori dapat

mengontrol sistem pengiriman obat tulang karena sifat fisika, kimia dan biologi.

Keramik merupakan material yang kuat, keras dan tahan korosi. Sifat-sifat ini

ditambah dengan kerapatan yang rendah dan titik leleh yang tinggi, menjadikan

keramik sebagai bahan struktur yang menarik. Beberapa metode yang digunakan

untuk pembentuk keramik berpori antara lain:

1. Pembentukan struktur berpori menggunakan partikel volatile yang dapat

membentuk pori ketika terjadi pembakaran selama sintering.

2. Pembentukan struktur berpori melalui pencampuran dengan porongens

yang larut dalam air dengan bubuk hidroksiapatit tanpa proses sintering.

3. Konvering kerangka karang laut dan tulang alami.

4. Teknik keramik berbusa.

Berbagai jenis pereaksi dapat digunakan untuk membuat pori misalnya

parafin, naftalena, karbon, pati, tepung, atau polimer sintetik yang dicampur

dengan serbuk hidroksiapatit atau suspensinya. Pori dapat terbentuk ketika

dilakukan sintering, partikel porogen yang terjebak akan meninggalkan

hidroksiapatit sehingga membentuk pori. Cara ini memungkinkan pengendalian

langsung terhadap karakteristik pori dari fraksi, ukuran, morfologi, dan distribusi

sesuai dengan zat porogen yang digunakan. Keramik berpori yang diperoleh

dengan metode ini biasanya berukuran pori diameter 0,1-5000 m.

Gambar 1.Keramik berpori dari hydroxyapatite.


9/24


10/24

Loyang dengan tinggi dari volume Loyang agar terbentuk pori

yang keras (sintering).

d. Setelah disintering, ukur besar pori yang dihasilkan. Kemudian

selanjutnya adalah proses furnance.

Gambar 2.Prosedur penelitian

3.5. Variabel penelitian

Variabel penelitan yang akan di uji yaitu struktur mikro dan morfologi

permukaan, struktur fasa yang terbentuk dan uji tekan beban terhadap keramik

berpori yag dihasilkan. Adapun sifat fisika yang akan diteliti antara lain

pengaruh kecepatan pengadukan, pengaruh waktu pengadukan dan temperatur

yang digunakan selama proses drying dan sintering.

3.6. Indikator capaian

Indikator yang akan dicapai melalui penelitian ini adalah menghasilkan

keramik berpori dengan bahan baku hydroxyapatite. Pada tahap moulding akan

dihasilkan adonan hydroxyapatite dan dibentuk sesuai dengan bentuk mould.

Kemudian mould akan didrying guna untuk menghasilkan keramik berpori

namun belum memiliki daya tekan yang kuat. Untuk menghasilkan keramik

berpori seperti ini maka keramik disintering menggunakan furnance. Setelah

disintering maka diperoleh keramik berpori seperti yang diharapkan.


11/24

3.5. Analisis data

Analisis data dilakukan dengan 3 perlakuan yaitu terhadap variasi

temperatur yang digunakan, variasi kecepatan pengadukan dan variasi waktu

pengadukan. Data dianalisa dengan menggunakan alat SEM dan XRD.

Hasilnya akan ditulis dalam perbandingan grafik sehingga dapat dilihat apakah

keramik berpori yang dihasilkan dapat digunakan dengan standar yang telah

ditentukan.

3.7.Jadwal waktu penelitian

No Kegiatan

Bulan ke-

I II III IV V

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Persiapan Penelitian

-Persiapan

jurnal

-Persiapan

bahan baku

-Persiapan

tempat dan

peralatan

2 Pelaksanaan penelitian

-Drying

-Sintering

-Uji SEM dan

XRD

-Uji kuat tekan

3 Analisis

laporan akhir


12/24

BAB IV

HASIL YANG DICAPAI

4.1.Hasil yang Dicapai

Hasil yang dicapai sampai saat ini yaitu terbentuknya pori pada bahan

yang telah dicampur dengan TCP namun tidak seperti pori pada bika ambon.

Pori yang dihasilkan sangat kecil dan bentuknya tidak memanjang melainkan

seperti bulatan-bulatan kecil pada hasil yang diperoleh. Hal ini dapat dilihat

pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Pori bika ambon pada TCP yang dihasilkan.

4.2.Ketercapaian Luaran

Pelaksanaan penelitian ini tidak mencapai target yaitu pori keramik yang

dihasilkan menyerupai pori bika ambon. Pori bika ambon yang bentuk

memanjang diharapkan dapat diperoleh setelah penambahan TCP. Perlu diberi

perlakuan yang lain yang mendukung perkembangan pori pada TCP.

4.3. Permasalahan dan Penyelesaian.

Pelaksanaan penelitian yang telah dilakukan tidak terlepas dari

permasalahan dan perlu juga diketahui bahwa penelitian ini pertama kali

dilakukan sehingga masih banyak dibutuhkan perbaikan-perbaikan lainnya.

Beberapa masalah yang dihadapi dapat dilihat pada tabel berikut ini.


13/24


14/24

BAB V

RENCANA TAHAP SELANJUTNYA

Penelitian fabrikasi keramik dengan struktur pori mirip bika ambon

untuk aplikasi bone implant ini telah sampai pada pembentukan produk, namun

hasil yang diharapkan belum sesuai sehingga perlu pembuatan ulang produk

dengan perbandingan komposisi massa. Rencana tahap selanjutnya adalah :

1. Pembuatan keramik dengan perbandingan tepung dan TCP adalah 2 : 1

pada set temperatur 120 0C

2. Pembuatan keramik dengan perbandingan tepung dan TCP adalah 1 : 1

pada set temperatur 120 0C

3. Pengujian karakteristik gelas berpori (XRD dan SEM) yang akan

dilakukan di Universitas Padang (UP)

4.

Pembuatan laporan akhir.


15/24

DAFTAR PUSTAKA

A. Macchetta, I.G. Turner, C.R. Bowen, 2008, Fabrication of HA/TCP

scaffolds with a graded and porous structure using a camphene-based

freeze-casting method,www.sciencedirect.com,UK.

Shamsul Bin Sulaiman, Tan Kok Keong, Chen Hui Cheng, Aminuddin Bin

Saim &Ruszymah Bt. Hj Idrus, 2011, Tricalcium

phosphate/hydroxyapatite (TCP-HA) bonescaffold as potential

candidate for the formation oftissue engineered bone, Malaysia.

Fan Xin, Chen Jian, Ruan Jianming, Zhou Zhongcheng And Zou Jianpeng,

2008, Synthesis and degradation properties of -TCP/BG porous

composite Materials, China.
http://www.sciencedirect.com/http://www.sciencedirect.com/


16/24


17/24

Wyda Novayanti

Saragi


18/24

1.2 Anggota I

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Wasty Rusjaya

2 Jenis Kelamin Perempuan

3 Program Studi Teknik Kimia S1

4 NIM 1107111936

5 Tempat dan Tanggal Lahir Lubuk Dalam, 17 Juli 1995

6 E-mail [email protected]

7 Nomor Telpon/HP 085376482189

B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama Institusi SD N 003 Minas Jaya SMPN 3 Minas SMAN 1 Minas

Jurusan IPA

Tahun Masuk-Lulus 1999-2005 2005-2008 2008-2011

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan

dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari

ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima

sanksi.

Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu

persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM-Penelitian.

Pekanbaru, 15 Oktober

2013

Pengusul,
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


19/24

Wasty Rusjaya

1.3 Anggota II

A.

Identitas Diri

1 Nama Lengkap Roy Marthin Panjaitan

2 Jenis Kelamin Laki-laki


4 NIM 1207113612

5 Tempat dan Tanggal Lahir Wonosari, 12 Mei 1994



B.

Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama InstitusiSD N 112258

Langga Payung

SMP N 1 Sei

KananSMAN 1 Laeparira

Jurusan IPA





sanksi.




2013

Pengusul,


20/24

Roy Marthin

Panjaitan

1.4 Anggota III

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Theresia Monika Sinaga

2 Jenis Kelamin Perempuan


4 NIM 1207136471

5 Tempat dan Tanggal Lahir Sei intan, 19 Desember 1994



B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama InstitusiSD N 048 Kunto

Darussalam

SMPN 2 Ujung

Batu SMAN 3 Sibolga

Jurusan IPA


C. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir

No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi Penghargaan Tahun

1 Juara 2 Olimpiade Biologi Tingkat Kota Sibolga




sanksi.




21/24


2013

Pengusul,

Tresia Monika

Sinaga

LAMPIRAN II

JUSTIFIKASI DANA PENELITIAN

4.1. Anggaran biaya

1. Peralatan penunjang

No Uraian Jumlah Satuan Harga @ (Rp) Total harga

1 Sarung tangan 8 Pasang 10.000 80.000

2 Masker Hidung 8 Buah 10.000 80.000

3 Tissue 2 Ball 35.000 70.000

4 Aquadest 20 Liter 50.000 100.000

5 Konsumsi peneliti 4 Bungkus 50.000 200.000

6 Jilidlaporan 10 Rangkap 10.000 100.000

Total 630.000

2. Bahan habis pakai

No Uraian Harga @ (Rp) jumlah Total harga

(Rp)

Material

1 Hydroxyapatite 100.000 40 gram 4.000.000

2 Ragi 50.000 1 kilo 50.000


22/24


23/24


24/24

LAMPIRAN III

STRUKTUR ORGANISASI TIM KEGIATAN DAN PEMBAGIAN

TUGAS

No Nama/NIMProgram

Studi

Bidang

Ilmu

Alokasi

Waktu

(jam/minggu)

Uraian Tugas

1WydaNovayantiSaragi/

1107114336

Teknik

Kimia

S1

Sains/

Teknik24 jam

Persiapan

bahan baku,

melakukan

proses drying

dan sintering

2WastyRusjaya/

1107111936

Teknik

Kimia

S1

Sains/

Teknik 24 jam

Melakukan

proses drying

dan sintering

3Roy MarthinPanjaitan/

1207113612

Teknik

Kimia

S1

Sains/

Teknik 24 jam

Menganalisis

pengaruh

variable

penelitian

4

Theresia Monika

Sinaga/

1207136471

Teknik

Kimia

S1

Sains/

Teknik 24 jam

Menganalisis

pengaruh

variable

penelitian

hidroxiapatite

Documents

Transcript of hidroxiapatite