Penelitian ini dilakukan untuk melihat perbedaan nilai UTS dan kekerasan magnesium ECAP dalam perendaman larutan DMEM. Uji tarik menggunakan
universal machine testingGOTECH AI-7000 LA I0 dan uji vickers dengan alat
vickers merk Buchler pada masing-masing sampel penelitian sebelum direndam, dan yang sudah direndam pada hari ke 2, 7, 14 dan 28.
Tabel 5.1. Nilai UTS magnesium tanpa ECAP dan magnesium ECAP sebelum dan sesudah perendaman
Sebelum
direndam Setelah direndam (Hari) Mean Deviasi Std.
*Nilai P 2 7 14 28 UTS MNE Kgf/mm2 15 7 8 6 9 9.00 3.53 0.01 UTS ME Kgf/mm2 19 18 17.5 15 15 16.40 1.94 Keterangan : MNE = ultimate tensile strength magnesium tanpa ECAP
MNE = ultimate tensile strength magnesium ECAP
Dari tabel 5.1 dapat dilihat rerata nilai UTS masing-masing sampel magnesium ECAP dan magnesium tanpa ECAP pada waktu perendaman.Tabel 5.2 menunjukkan rerata nilai UTS magnesium non ECAP adalah 9.00 Kgf/mm2. Rerata nilai UTS magnesium ECAP 16.40 Kgf/mm2.Berdasarkan sebaran distribusi data menggunakan Shapiro-Wilk didapatkan data tersebut tidak berdistribusi normal.Karena data yang didapat tidak terdistribusi normal, maka pengujian statistik menggunakan uji mann-whitney.Hasil analisa statistik UTS magnesium tanpa ECAP dan UTS magnesium ECAP didapatkan nilai p=0,01 (p<0,05), sehingga terdapat perbedaan yang signifikan antara UTS magnesium ECAP dengan magnesium tanpa ECAP (Tabel 5.1). Maka hipotesis yang menyatakan terdapat perbedaan nilai UTS magnesium setelah melalui proses ECAP dengan magnesium tanpa ECAP pada perendaman larutan DMEM dapat diterima.
22
Universitas Indonesia Tabel 5.3Nilai kekerasan pada kelompok magnesium tanpa ECAP dan magnesiumECAP pada berbagai waktu perendaman
MNE 2 MNE 7 MNE 14 MNE 28 ME 0 ME2 ME7 ME14 ME28 MNE 0 0,001 0,001 0,049 0,754 0,178 0,006 0,000 1,000 1,000 MNE 2 0,994 0,001 0,007 1,000 0,533 0,004 0,001 0,002 MNE 7 0,001 0,003 1,000 0,325 0,001 0,001 0,001 MNE 14 1,000 0,025 0,001 0,000 0,117 0,048 MNE 28 0,018 0,000 0,001 0,944 0,669 ME0 0,456 0,595 0,139 0,148 ME2 1,000 0,005 0,002 ME7 0,001 0,001 ME14 1,000
Keterangan : MNE 2, 7, 14 dan 28 = kekerasan magnesium tanpa ECAP pada hari 2, 7, 14 dan 28 ME 2, 7, 14 dan 28 = kekerasan magnesium ECAP pada hari 2, 7, 14 dan 28
MNE 0 dan ME 0 = kekerasan magnesium tanpa ECAP dan magnesium ECAP sebelum direndam
Hasil analisa statistik nilai kekerasan magnesium tanpa ECAP dan magnesium ECAP didapatkan nilai p<0,001 (p<0,05), sehingga dapat disimpulkan terdapat perbedaan bermakna antara kekerasan magnesium ECAP dengan magnesium tanpa ECAP sebelum direndam, hari ke-2, 7, 14 dan 28 (Tabel 5.2 dan 5.3). Hipotesis yang menyatakan terdapat perbedaan nilai kekerasan magnesium ECAP dengan magnesium tanpa ECAPsebelum direndam, hari ke 2, 7, 14, dan 28 pada perendaman larutan DMEM dapat diterima.
23
Universitas Indonesia BAB 6
PEMBAHASAN
Magnesium merupakan salah satu material logam yang sedang dikembangkan penggunaannya dalam dunia medis, terutama untuk material implan berupa plate danscrew yang akan digunakan pada penanganan fraktur tulang wajah. 4,5,6 Magnesium memiliki beberapa kekurangan sebagai materi implan, antara lain degradasi atau korosi sangat cepat, sehingga menyebabkan implan magnesium terdegradasi dan kehilangan kekuatan mekanisnya sebelum jaringan keras mengalami proses penyembuhan yang adekuat.5,6 Untuk itu, Karayan dkk (2011) telah dilakukan penelitian awal untuk mengatasi keterbatasan tersebut dengan melakukan ECAP pada magnesium, sehingga didapatkan peningkatan grain untuk mengurangi kerentanan magnesium terhadap korosi pada cairan ringer. 5
Sebagai suatu material yang akan digunakan untuk plate dan screw, magnesium ECAP harus memenuhi beberapa persyaratan biomaterial, antara lain : harus memiliki kekuatan yang baik, dapat beradaptasi pada permukaan tulang dan biokompatibel.1 Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan Karayan dkk (2011), yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan mekanis dan kekerasan magnesium ECAP.
Terdapat beberapa penelitian mengenai kekuatan mekanis yang meningkat pada material logam setelah melalui proses ECAP yang dinilai dari UTS. Berdasarkan penelitian Fang dkk (2006) didapatkan peningkatan UTS Al-Cu alloy ECAP dari 83 MPa menjadi 239 MPa.11 Penelitian Bin Chen dkk (2006) juga mendapatkan peningkatan UTS magnesium alloy AZ91 menjadi sebesar 417 MPa dari kekuatan awal.12 Selain itu, penelitian Orlov dkk (2010) menyatakan magnesium alloy ZK60 ECAP semakin bertambah kuat dengan didapatkannya peningkatan UTS dari 264 MPa menjadi 351 MPa.13 Pada penelitian ini juga didapatkan nilai UTS magnesium ECAP yang meningkat dari 15 Kgf/mm2 (147.09 MPa) menjadi 19 Kgf/mm2 (186.33 MPa). Hasil penelitian ini membuktikan bahwa proses ECAP pada suatu material logam dapat meningkatkan kekuatan mekanisnya.
24
Universitas Indonesia Selain itu, apabila suatu material dilakukan perlakuan perendaman dalam cairan fisiologis tubuh, maka waktu perendaman juga akan mempengaruhi kekuatan mekanis dari material logam tersebut.22,23 Penelitian Kannan dan Raman (2003) mendapatkan penurunan UTS kalsium (Ca) alloy AZ91 yang direndam dalam larutan simulated body fluid (SBF) dari 126 MPa menjadi 106 MPa atau sebesar 15%.22 Menurut hasil penelitian Wang Qiang dkk (2011), UTS kalsium fosfat
yang direndam pada larutan Hank’s menurun dari 232 MPa menjadi 168 MPa
(27.58%).23 Pada penelitian ini, magnesium ECAP yang direndam dalam larutan DMEM juga mengalami penurunan UTS sebesar 26.31% pada hari kedua dan 21.05% pada hari ke-14.
Hasil penelitian ini juga mendapatkan nilai UTS magnesium ECAP lebih baik dari polimer dan mendekati kekuatan tarik titanium. Hal tersebut berdasarkan hasil penelitian Vroman dan Tighzert (2009) yang mendapatkan rerata nilai UTS material polimer polyglicolyde (PGA) adalah 32.22 MPa, poly L-lactide (PLLA) 45 – 70 MPa dan polycaprolatone (PCL) sebesar 23 MPa.24 Pada penelitian Buijs dkk (2007) didapatkan rerata nilai UTS plate dan screw PGA dan PLLA antara 57.05 MPa sampai 156.81 MPa, sedangkan rerata nilai UTS plate dan screw titanium 1.5 mm dan 2.0 mm adalah 251.21 MPa dan 369.84 MPa.25 David JR (2003) menyatakan pure titanium memiliki rerata nilai UTS sebesar 240 – 550 MPa, sedangkan titanium alloy sebesar 795 – 1100 MPa.14 Penelitian ini mendapatkan rerata nilai UTS magnesium ECAP sebesar 16.40 Kgf/mm2 (160.82 MPa).
Untuk nilai kekerasanmaterial logam yang melalui proses ECAP, Biswas dkk (2010) mendapatkan kekerasan dari magnesium murni yang melalui proses ECAP meningkat dari 318.7 MPa menjadi 501.8 MPa, dan peningkatan kekerasanpada penelitian tersebut bersamaan dengan didapatkannya pengurangan jumlah grain.15 Hasil penelitian Xia dkk (2005) mendapatkan peningkatan kekerasan magnesium alloy AZ31 setelah proses ECAP sebesar 13%.26 Penelitian ini mendapatkan nilai kekerasan magnesium setelah proses ECAP yang meningkat dari 51.80 HV (508 MPa) menjadi 73 HV (715.9 MPa) atau sebesar 40.92%.
Berdasarkan data-data tersebut dapat disimpulkan, magnesium yang melalui proses ECAP akan mengalami peningkatan sifat mekanis dan kekerasan.
25
Universitas Indonesia Kekuatan serta ketahanan magnesium ECAP terhadap deformasi plastis maupun permanen yang dinyatakan dengan kekerasan, masih lebih baik dari material polimer dan mendekati material titanium. Berdasarkan hasil penelitian ini, maka didapatkan peningkatan sifat mekanis material magnesium setelah proses ECAP.
Pada penelitian ini masih banyak terdapat kekurangan yang memungkinkan dilakukannya penelitian lanjutan untuk menghasilkan suatu material plate dan screw.Penelitian ini juga masih merupakan penelitian awal mengenai sifat mekanis magnesium ECAP berdasarkan uji tarik dan uji kekerasan Adapun kekurangan dari penelitian ini adalah penelitian masih dilakukan secara in vitro, sampel penelitian masih berbentuk material dasar dan sifat mekanis yang didapat hanya menggambarkan sifat material ini secara umum, sehingga pada dasarnya belum dapat dibandingkan dengan material plate dan screw titanium dan polimer yang sudah ada, dan waktu penelitian yang singkat belum dapat menggambarkan sifat mekanisnya untuk jangka waktu yang lama.
26
Universitas Indonesia BAB 7