Polimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata, yaitu yang berarti banyak dan yang berarti bagian atau unit sehingga polimer didefinisikan sebagai molekul besar (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulang unit kimia yang kecil dan sederhana (Billmeyer 1984). Molekul sederhana penyusun polimer dinamakan monomer. Berdasarkan strukturnya, polimer dibagi menjadi tiga macam, yaitu polimer rantai lurus, polimer rantai cabang, dan polimer jaringan (Stevens 2001). Klasifikasi polimer berdasarkan sifat termalnya dibagi menjadi dua, yaitu polimer termoset dan polimer termoplastik (Egen & Zentel 2004).
Polimer termoplastik dapat meleleh bila dipanaskan di atas suhu transisi gelas (Tg) dan akan mengeras kembali bila didinginkan, sedangkan polimer termoset tidak dapat meleleh jika dipanaskan (Egen dan Zentel 2004). Contoh polimer termoset, yaitu fenol formaldehida (PF), urea formaldehida (UF), epoksi, poliester tidak jenuh, dan melamin formaldehida (MF). Contoh polimer termoplastik, yaitu polietilena kerapatan rendah (LDPE), HDPE, polipropilena (PP), polivinilklorida (PVC), dan polistirena (PS) (Stevens 2001).
UHMWPE
UHMWPE adalah material yang sudah umum digunakan sebagai dalam
PE DAHULUA
Peradangan sendi lutut (osteoarthritis) merupakan penyakit yang sering menyerang orang1orang berusia di atas 40 tahun baik laki1 laki maupun perempuan sehingga perlu adanya upaya untuk mengembalikan fungsi normal dari sendi tersebut. Salah satu upaya yang dilakukan adalah operasi penggantian sendi lutut menggunakan sendi lutut tiruan (Wang dan Ge 2007). Operasi ini membutuhkan polimer sebagai komponen . adalah suatu komponen yang termasuk ke dalam komponen tibial dalam sendi lutut tiruan. Komponen ini terdiri dari suatu bidang ( ) yang membatasi antara permukaan yang lebih kuat dan lebih lemah. Bahan1bahan yang digunakan sebagai harus memiliki sifat1sifat tertentu sebagai biomaterial agar memiliki kekuatan mekanik yang baik. Sifat1sifat utama biomaterial adalah biokompatibel, tahan terhadap korosi, biofungsional, memiliki kemampuan proses, dan ketersediaan yang baik (Batista . 2004).
Telah banyak penelitian yang melaporkan pembuatan dari polietilena bobot molekul ultra tinggi (UHMWPE) dengan memodifikasi metode agar dapat meningkatkan ketahanan mekaniknya, diantaranya metode pemanasan dengan iradiasi sinar gamma, metode hamburan
elektron ( ) (McKellop .
1999), serta metode kempa panas tanpa iradiasi gamma (Wang dan Ge 2007). McKellop . (1999) melaporkan bahwa jumlah massa UHMWPE yang hilang terendah menggunakan metode iradiasi sinar gamma dapat mencapai 0.12 mg/106 siklus, sedangkan menggunakan metode hamburan elektron dapat mencapai 8.5 mg/106 siklus. Wang dan Ge (2007) melaporkan bahwa jumlah massa yang hilang pada UHMWPE setelah 10000 siklus dalam uji keausan, yaitu 0.93 mg.
Keausan yang rendah pada UHMWPE hasil iradiasi sinar gamma menyebabkan peningkatan ketahanan mekaniknya menjadi lebih baik dibandingkan dengan metode1 metode yang lain. Rosario dan Silva (2006) melaporkan bahwa kekerasan UHMWPE semakin meningkat seiring bertambahnya dosis iradiasi pada kisaran 01500 kGy dengan nilai kekerasan 64168 shore D. Wang dan Ge (2007) menyatakan bahwa pemberian tekanan dalam metode kempa panas dapat meningkatkan kekerasan dalam UHMWPE. McKellop . (1999) juga menyatakan
bahwa keausan UHMWPE hasil metode pemanasan dengan iradiasi sinar gamma berkurang seiring bertambahnya dosis iradiasi sehingga kekerasan semakin meningkat. Modifikasi metode dengan iradiasi sinar gamma telah luas digunakan dalam bidang kesehatan dan obat1obatan (Gupta dan Anjum 2003). Selain itu, iradiasi sinar gamma juga dapat digunakan untuk sterilisasi.
Dengan demikian, berdasarkan kemiripan sifat, seperti bobot jenis dan titik leleh pada polietilena kerapatan tinggi (HDPE) dibandingkan dengan UHMWPE, serta harganya yang relatif murah dan mudah diperoleh, maka penelitian ini bertujuan memodifikasi metode, seperti metode kempa panas dan metode pemanasan dengan iradiasi sinar gamma terhadap permukaan HDPE dan UHMWPE agar HDPE dapat digunakan
sebagai .
TI JAUA PUSTAKA
PolimerPolimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata, yaitu yang berarti banyak dan yang berarti bagian atau unit sehingga polimer didefinisikan sebagai molekul besar (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulang unit kimia yang kecil dan sederhana (Billmeyer 1984). Molekul sederhana penyusun polimer dinamakan monomer. Berdasarkan strukturnya, polimer dibagi menjadi tiga macam, yaitu polimer rantai lurus, polimer rantai cabang, dan polimer jaringan (Stevens 2001). Klasifikasi polimer berdasarkan sifat termalnya dibagi menjadi dua, yaitu polimer termoset dan polimer termoplastik (Egen & Zentel 2004).
Polimer termoplastik dapat meleleh bila dipanaskan di atas suhu transisi gelas (Tg) dan akan mengeras kembali bila didinginkan, sedangkan polimer termoset tidak dapat meleleh jika dipanaskan (Egen dan Zentel 2004). Contoh polimer termoset, yaitu fenol formaldehida (PF), urea formaldehida (UF), epoksi, poliester tidak jenuh, dan melamin formaldehida (MF). Contoh polimer termoplastik, yaitu polietilena kerapatan rendah (LDPE), HDPE, polipropilena (PP), polivinilklorida (PVC), dan polistirena (PS) (Stevens 2001).
UHMWPE
UHMWPE adalah material yang sudah umum digunakan sebagai dalam
komponen sendi karena bersifat fleksibel, keras, dan halus. UHMWPE yang banyak digunakan pada komponen sendi lutut tiruan mempunyai berat molekul antara 3 juta dan 6 juta g/mol dengan bobot jenis 0.940 g/cm3 dan titik leleh 138 °C (Batista . 2004). Permukaan yang halus dari UHMWPE dapat menghasilkan gesekan yang rendah dengan material lain sehingga dapat meningkatkan ketahanan mekaniknya. Polimer UHMWPE telah digunakan di bidang ortopedi sebagai selama lebih dari 40 tahun (Wahyudianto 2006). Gambar 1 menunjukkan anatomi dalam sendi lutut tiruan.
Gambar 1 Anatomi dalam sendi lutut tiruan (Beyer 2011).
HDPE
HDPE merupakan polietilena kerapatan tinggi yang mempunyai jumlah rantai cabang sangat sedikit dibandingkan dengan LDPE dan LLDPE sehingga HDPE bersifat semikristalin. Polimer ini memiliki bobot jenis minimum 0.940 g/cm3, bobot molekulnya berkisar 1041106 g/mol, dan titik lelehnya sebesar 135 °C (Surdia dan Saito 1995). Polietilena kerapatan tinggi ini akan meleleh pada suhu tinggi dan akan memadat jika suhu lingkungan diturunkan. HDPE juga memiliki kecenderungan untuk mengkerut dan getas selama dicetak sehingga termasuk material yang kritis terhadap cetakan (Sulchan dan Endang 2007).
Iradiasi Sinar Gamma
Iradiasi sinar gamma merupakan pancaran gelombang elektromagnetik energi tinggi dalam bentuk paket energi (foton) (Ivanov 1992). Sinar gamma umumnya bersumber dari isotop kobalt160 (60Co) dan mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar UV, yaitu sebesar 0.0111016 nm (Harten 1998). Interaksi radiasi gamma dengan materi atau penyerapan energi oleh materi menyebabkan terjadinya efek fotolistrik, hamburan Compton, dan produksi pasangan. Ketiga proses tersebut dapat menghasilkan elektron yang dapat mengeksitasi molekul.
Ion yang terbentuk akan cepat berinteraksi dengan elektron yang menyebabkan eksitasi molekul. Molekul yang tereksitasi akan terdisosiasi menjadi radikal bebas. Spesi radikal bebas yang dihasilkan dari iradiasi sinar gamma terhadap polimer memegang peranan penting dalam reaksi seterusnya, yaitu polimer dapat mengalami pemutusan rantai ( ) dan polimer dapat membentuk ikatan silang ( ).
Ikatan silang terbentuk dari suatu proses pemutusan ikatan C1H dalam satu rantai polimer pada fase amorf sehingga membentuk radikal bebas yang mudah bergerak untuk berikatan dengan radikal bebas yang terdapat pada rantai polimer lain, tetapi dalam keadaan yang tidak ada oksigen (Blunn . 2002). Ikatan silang pada polimer dapat menghasilkan struktur tiga dimensi sehingga akan meningkatkan kekuatan mekanik, titik leleh, dan bobot molekul seiring meningkatnya dosis iradiasi yang diberikan (Ivanov 1992). Pemutusan rantai adalah suatu proses pemutusan ikatan C1C dengan adanya oksigen sehingga oksigen tersebut berikatan atau menangkap radikal bebas yang dihasilkan (Blunn . 2002).