HASIL PENELITIAN
4.3 Hasil Uji SEM-EDX Hidroksiapatit Cangkang Keong Unam
Serbuk hidroksiapatit yang dihasilkan dari cangkang keong unam dikarakterisasi atau dianalisis menggunakan alat Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX) untuk melihat morfologi, ukuran partikel, dan rasio Ca/P hidroksiapatit. Hasil analisis pada hidroksiapatit cangkang keong unam dapat dilihat pada gambar-gambar di bawah:
Gambar 23. Hasil perbesaran 3000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel I
Gambar 24. Hasil perbesaran 5000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel I
Hasil pada gambar 23 menunjukkan morfologi partikel dari sampel I. Sampel merupakan hidroksiapatit hasil sintesis cangkang keong unam yang dikalsinasi dengan
suhu 600oC dan telah dilakukan uji dengan perbesaran 3000 kali. Hasil gambar menunjukkan kumpulan partikel- partikel hidroksiapatit dengan bentuk irregular dan tepi membulat yang tidak merata ukuran serta pergumpalannya. Pada gambar 24 sampel I dilakukan perbesaran 5000 kali, dan didapatkan hasil berupa ukuran partikel sampel I berkisar di antara 183,3-298,8 nm.
Gambar 25. Hasil SEM-EDX menunjukkan elemen yang terkandung pada sampel I
Hasil pada gambar 14 menunjukkan analisis elemen yang terkandung pada hidroksiapatit cangkang keong unam sampel I. Hasil gambar 25 menunjukkan elemen O (Oksigen) merupakan kandungan tertinggi pada sampel I yang ditunjukkan dengan persentase berat sebesar 38,76 wt% diikuti dengan elemen Ca (Kalsium) sebesar 26,16 wt%, P (Fosfor) 14,82 wt%, dan Na (Natrium) 8,06 wt%.
Gambar 26. Hasil perbesaran 3000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel II
Gambar 27. Hasil perbesaran 5000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel II
Gambar 28. Hasil perbesaran 10000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel II
Hasil pada gambar 26 dan gambar 27 menunjukkan morfologi partikel hidroksiapatit cangkang keong unam sampel II yang dilakukan perbesaran 3000 kali dan 5000 kali. Hasil gambaran morfologi sampel II juga menunjukkan kumpulan partikel- partikel hidroksiapatit yang berbentuk irregular dengan tepi membulat, tidak merata ukuran dan pergumpalannya. Walaupun begitu, pada gambaran morfologi sampel II tampak partikel lebih kecil dan merata dibandingkan gambaran sampel I.
Pada gambar 28 sampel II dilakukan perbesaran 10000 kali, dan didapatkan hasil berupa ukuran partikel yang berkisar di antara 160,8-229,5 nm.
Gambar 29. Hasil SEM-EDX menunjukkan elemen yang terkandung pada sampel II
Hasil pada gambar 29 menunjukkan analisis elemen yang terkandung pada hidroksiapatit cangkang keong unam sampel II. Hasil gambar 29 menunjukkan elemen O (Oksigen) juga merupakan kandungan tertinggi pada sampel II sama dengan sampel I. Hal ini dibuktikan dengan persentase berat elemen O pada sampel II sebesar 33,81 wt% yang diikuti dengan elemen Ca (Kalsium) sebesar 21,57 wt%, P (Fosfor) 12,07 wt%, dan Na (Natrium) 7,9 wt%.
Gambar 30. Hasil perbesaran 3000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel III
Gambar 31. Hasil perbesaran 5000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel III
Gambar 32. Hasil perbesaran 10000 kali HAp keong unam dengan SEM-EDX sampel III
Hasil pada gambar 30 dan gambar 31 menunjukkan morfologi partikel hidroksiapatit cangkang keong unam sampel III yang dilakukan perbesaran 5000 kali dan 10000 kali. Hasil gambar menunjukkan kumpulan partikel-partikel hidroksiapatit juga memiliki bentuk irregular dengan tepi membulat. Sampel ini memiliki gambaran ukuran partikel yang paling merata dibandingkan dengan sampel I dan II. Ukuran partikel sampel III didapatkan pada perbesaran 10000 kali (gambar 32). Hasil gambar 18 menunjukkan ukuran partikel pada sampel III berkisar di antara 91,67-194,8 nm.
Gambar 33. Hasil SEM-EDX menunjukkan elemen yang terkandung pada sampel III
Hasil pada gambar 33 menunjukkan analisis elemen yang terkandung pada hidroksiapatit cangkang keong unam sampel III. Hasil gambar 22 menunjukkan elemen Ca (Kalsium) merupakan kandungan tertinggi pada sampel III sebesar 33,37 wt%
diikuti dengan elemen O (Oksigen) sebesar 25,78 wt%, P (Fosfor) 15,25 wt%, dan Na (Natrium) 8,52 wt%. Hal ini berbeda dengan sampel I dan II yang memiliki kandungan elemen O tertinggi.
Berdasarkan gambar-gambar di atas, setiap sampel hidroksiapatit memiliki bentuk yang bervariasi (irregular). Pada semua sampel ditemukan adanya penumpukan (aglomerasi) partikel hidroksiapatit. Bentuk tepi partikel yang cenderung melengkung membulat (spherical shaped) juga ditemukan pada seluruh sampel dengan ukuran rata-rata partikel dan besar rasio Ca/P yang berbeda-beda setiap sampelnya. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perhitungan ukuran rata-rata partikel dan rasio Ca/P pada ketiga sampel.
Sampel Ukuran
II (900oC) 160,8-229,5 nm
198,9 nm 21,57 wt%
12,07 wt%
πΆπ
π = %π€π‘πΆπ π
1,78
III (1000oC)
91,67-194,8 nm
152,79 nm 33,37 wt%
15,25 wt%
2,18
BAB 5 PEMBAHASAN
Karakteristik penting hidroksiapatit (HAp) yang harus diamati sebagai bahan cangkok adalah sifat kekuatan, toksisitas, osseointegrasi, dan bioresorbablity agar bahan dapat diterima oleh tulang alveolar. Karakteristik tersebut sangat bergantung pada morfologi, stoikiometri, struktur kristal, dan fasa kemurnian HAp yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan karakteristik HAp yang dihasilkan dapat memengaruhi bioaktivitas, sifat mekanik, dan sifat biologi HAp sebagai bahan cangkok dalam pengaplikasian biomedis khususnya di bidang periodonsia. 77,78
Penelitian ini dilakukan untuk melihat morfologi dan rasio Ca/P pada sampel HAp hasil sintesis cangkang keong unam berdasarkan 3 variasi suhu kalsinasi yaitu 600Β°C, 900Β°C, dan 1000Β°C. Penelitian ini menggunakan SEM-EDX sebagai uji karakterisasi sampel dengan perbesaran 3000x, 5000x, dan 10000x. Hasil uji digunakan untuk menganalisis suhu yang paling optimal dalam menghasilkan HAp dengan morfologi dan rasio Ca/P yang ideal. Hal ini didasarkan oleh beberapa studi penelitian yang menyatakan terdapat hubungan yang signifikan antara suhu kalsinasi terhadap morfologi dan rasio Ca/P HAp yang dihasilkan ditinjau dari banyaknya suhu kalsinasi HAp yang dipakai dalam menghasilkan HAp dengan karakteristik yang bervariasi. 30,33,34,73
Tidak seperti hidroksiapatit, nano-hidroksiapatit (nHAp) memiliki ukuran partikel yang sangat kecil sehingga pori dan kristalinitas yang dihasilkan jauh lebih kecil. Hal ini menjadikan nHAp memiliki sifat resorbable dan bioaktivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan HAp. Sifat ini membantu tulang menjadi reservoir yang baik dalam menerima dan mentransfer ion (molekul kecil) dan menstabilkan proses homeostasis. Hal ini membuat tulang secara berkelanjutan terus membentuk dan memperbaiki tulang yang teresorpsi oleh osteoklas. Hal ini secara tidak langsung menunjukkan semakin kecil ukuran partikel (nanometer) yang dihasilkan sifat biologis dari HAp yang dihasilkan semakin baik.70,83
Menurut beberapa penelitian, suatu partikel dikatakan nano jika memiliki ukuran 10-1000 nm.84 Pendapat ini didukung dengan penelitian Kumar CS, dkk yang menyatakan HAp yang dihasilkan pada penelitiannya merupakan nHAp dengan ukuran partikel berkisar 210β476 nm.33 Dengan teori ini, ukuran partikel HAp yang didapatkan pada penelitian ini sudah dikatakan nanopartikel baik pada sampel I, II, ataupun III.
Ketiga sampel memiliki ukuran partikel yang berkisar antara 92-230 nm. Berbeda dengan teori sebelumnya, International Organization for Standardization dengan European Committee for Standardization menyatakan suatu partikel disebut nano jika memiliki ukuran berkisar 1-100 nm.85 Menurut teori ini, sampel III sudah dikatakan mendapatkan ukuran nano walaupun ukuran partikel tidak terdistribusi dengan merata yaitu 91,67-194,8 nm dengan rata-rata ukuran partikel sebesar 152,79 nm. Hal ini juga menandakan ukuran partikel HAp sampel I dan II yang didapatkan belum dapat dikatakan nanopartikel.
Gambaran morfologi yang didapatkan dari uji SEM-EDX menunjukkan bahwa sampel III dengan suhu kalsinasi 1000oC merupakan sampel yang memiliki karakteristik morfologi HAp yang terbaik. Hal ini ditandai dengan sampel III memiliki ukuran partikel terkecil di antara ketiga sampel, diikuti dengan sampel II sebesar 160,8-229,5 nm, dan sampel I sebesar 183,3-298,8 nm. Hasil ini sejalan dengan penelitian Suci dan Ngapa yang mendapatkan hasil HAp dengan rata-rata partikel berukuran nano dan homogen pada suhu kalsinasi 1000oC selama 3 jam.27 Hasil penelitian ini juga membuktikan pernyataan Wu SC, dkk bahwa semakin tinggi suhu kalsinasi, ukuran rata-rata partikel dihasilkan juga lebih baik.30
Beberapa kemungkinan yang menyebabkan tidak dihasilkannya partikel nano (di bawah 100 nm) pada sampel II dan III pada penelitian ini adalah karena suhu sintering yang tidak tepat dan terjadinya penggumpalan (aglomerasi). Teori ini didukung oleh Astuti dan Hasanah AP yang menyatakan suhu dan waktu sintering memengaruhi ukuran partikel. 86 Penelitian Yusof, dkk menyebutkan ukuran partikel yang besar pada HAp yang dihasilkan terjadi karena adanya penggumpalan.87 Hal ini didukung dengan gambaran morfologi yang didapatkan dengan uji SEM-EDX, terlihat sampel III memiliki penggumpalan yang paling sedikit dengan ukuran partikel yang lebih merata
dibandingkan kedua sampel lainnya. Ukuran partikel yang paling besar terdapat pada sampel I sejalan dengan tingkat penggumpalan yang tampak paling banyak di antara ketiga sampel yang diuji.
Hasil uji SEM-EDX tidak hanya menggambarkan morfologi sampel, namun juga kandungan pada HAp yang dihasilkan. Penelitian ini menghasilkan HAp dengan karakteristik yang cukup murni. Hal ini ditinjau dari elemen yang terkandung pada sampel selain HAp (kalsium, fosfat, dan oksigen). Tampak ketiga sampel tidak mengandung elemen atau unsur C (karbon), namun ketiga sampel mengandung elemen Na (natrium) yang masing-masing persentase berat sampelnya adalah 8,06 wt%
(sampel I), 7,9 wt% (sampel II), dan 8,52 wt% (sampel III). Ditinjau dari hal tersebut dapat disimpulkan sampel II merupakan sampel yang paling murni dibanding kedua sampel lainnya, diikuti dengan sampel I, dan sampel III.
HAp merupakan alloplast dengan golongan kalsium-fosfat yang paling stabil dalam pH fisiologis mulut. Hal ini membuat rasio Ca/P menjadi aspek penting untuk diamati pada HAp. Hasil uji SEM-EDX menunjukkan sampel III dengan rasio Ca/P 2,18 memiliki kandungan Ca tertinggi (33,37 wt%) di antara ketiga sampel, diikuti dengan sampel II (21,57 wt%) dengan rasio Ca/P 1,78, dan sampel I (26,16 wt%) dengan rasio Ca/P 1,76. Semakin tinggi kandungan Ca pada HAp, rasio Ca/P juga semakin tinggi. Semakin rendah nilai rasio Ca/P membuat HAp yang dihasilkan bersifat asam sehingga bersifat lebih mudah larut. Oleh karena itu, rasio Ca/P harus berada di parameter lebih dari 1 agar tidak mudah larut dan dapat diterima oleh tulang dengan baik.12,83 Hasil penelitian menunjukkan ketiga sampel HAp memiliki rasio Ca/P lebih dari 1. Hal ini juga secara tidak langsung membuktikan kandungan kalsium pada cangkang keong unam tinggi sehingga sesuai digunakan sebagai sumber HAp.
Rasio Ca/P HAp yang ideal terletak pada angka 1,67. Beberapa studi juga telah membuktikan rasio ini merupakan rasio yang paling efektif dalam memicu regenerasi tulang. 46,64,66,67 Dengan demikian, rasio Ca/P hidroksiapatit yang paling mendekati rasio ideal pada penelitian ini adalah sampel I. Sampel I memiliki rasio Ca/P sebesar 1,76 dengan suhu kalsinasi sebesar 600oC. Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan semakin tinggi suhu kalsinasi yang digunakan semakin tinggi rasio Ca/P
HAp yang dihasilkan. Hal ini juga sejalan dengan pernyataan Wu SC, dkk bahwa semakin tinggi suhu kalsinasi, semakin tinggi rasio Ca/P pada HAp yang dihasilkan.30
Putri, Fadli, dan Akbar pada penelitiannya menyatakan terdapat hubungan antara rasio Ca/P dan gambaran morfologi HAp yang dihasilkan. Semakin besar rasio Ca/P pada HAp maka ukuran partikel semakin kecil dan tingkat aglomerasi semakin berkurang.88 Hal ini sejalan dengan hasil yang didapatkan pada penelitian ini. Sampel III memiliki ukuran partikel terkecil di antara ketiga sampel dengan rasio Ca/P terbesar.
Setelah itu diikuti dengan sampel II yang memiliki kisaran ukuran partikel lebih kecil dari sampel I dengan rasio Ca/P yang lebih besar. Dengan melihat karakteristik baik morfologi dan rasio Ca/P pada HAp yang dihasilkan, dapat disimpulkan sampel II (900oC) merupakan sampel dengan karakteristik terbaik. Hal ini ditinjau dari ukuran partikel sudah mendekati ukuran sampel III (hampir nanopartikel) dengan rasio Ca/P mendekati sampel I (1,76) yaitu 1,78 dan memiliki kandungan HAp yang paling murni di antara ketiga sampel.
BAB 6