KARAKTERISASI
BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE
BERPORI SEBELUM DAN SESUDAH DIIMPLAN KE
TULANG DOMBA
ASMARETA PANCA MARIAH
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Biphasic
Calcium Phosphate Berpori Sebelum dan Sesudah Diimplan ke Tulang Domba
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2015
Asmareta Panca Mariah
ABSTRAK
ASMARETA PANCA MARIAH. Karakterisasi Biphasic Calcium Phosphate
Berpori Sebelum dan Sesudah diimplan ke Tulang Domba. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN.
Biphasic Calcium Phosphate Berpori merupakan biomaterial yang
digunakan untuk pengimplanan tulang yang terdiri dari campuran HA, β-TCP dan alginat. BCP yang digunakan adalah senyawa apatit yang bersifat biokompatibel, bioresorbable, dan bioaktif. BCP yang diimplan menggunakan rasio 70% HA dan 30% β-TCP. BCP tersebut diujikan pada 4 ekor domba ovis aries. Dimana 3 ekor
domba merupakan domba uji, sedangkan 1 ekor domba berperan sebagai domba kontrol. Domba uji ialah domba yang diberi implan sedangkan domba kontrol ialah domba yang tidak diberi implan. 4 ekor domba tersebut diuji selama 90 hari. Setiap hari ke-10, 20 dan 30 pemeliharaan domba dilakukan guna untuk evaluasi kondisi hewan, pengamatan bentuk,tingkat degradasi implan, ikatan antara implan dengan tulang dan pertumbuhan tulang baru ke dalam implan. Setelah 90 hari, tulang domba yang diimplankan BCP Berpori maupun sebagai kontrol dikarakterisasi melalui analisis XRD, FTIR, SEM-EDX dan Uji kekerasan tulang.
Kata kunci: BCPBerpori, β-TCP,HA, implan
ABSTRACT
ASMARETA PANCA MARIAH. Karakterisasi Biphasic Calcium Phosphate
Berpori Sebelum dan Sesudah diimplan ke Tulang Domba. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN.
Biphasic Calcium Phosphate Porous is biomaterial used for bone implaned consisting of a mixture of HA, β-TCP and alginate. BCP consist from apatite compounds that are biocompatible, bioresorbable, and bioactive. BCP were implaned using a ratio of 70% HA and 30% β-TCP. The BCP was tested in four sheep ovis aries. Where three sheep are the sheep test, and one sheep as the control sheep. Test sheeps were given implans whereas control sheep was not given the implan. That four sheep were tested for 90 days. Every 30, 60 and 90 day sheep were breeding done in order to evaluate the condition of the animal, observation forms, the level of degradation of the implan, the bond between the implan with bone and new bone growth into the implan. After 90 days, the bone’s sheep were implaned as well as the control of BCP or Scaffold will be characterized by XRD, FTIR, SEM-EDX analysis and bone hardness test.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika
KARAKTERISASI
BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE
BERPORI SEBELUM DAN SESUDAH DIIMPLAN KE
TULANG DOMBA
ASMARETA PANCA MARIAH
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT dan shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Berkat rahmat dan hidayah Allah SWT, penulis dapat menyelesaikan usulan penelitian yang berjudul “Karakterisasi Biphasic Calsium Phosphate Berpori Sebelum dan Sesudah
Diimplankan ke Tulang Domba”. Tanpa bantuan dari orang lain, tidak mungkin
karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik, penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Ibu, Ayah, Cek Eko, Ak Anca, Ak Andi, Yuk Novi, Nyai Na dan Yai Cik yang selalu memberikan dukungan moril,inspirasi dan kasih sayang kepada penulis.
2. Bapak Dr. Kiagus Dahlan yang telah memberikan bimbingan, motivasi serta pengetahuannya kepada penulis.
3. Bapak Drs. Moh. Nur Indro, M.Sc, Bapak Ardian Arif, S.Si, M.Si, Bapak Erus Rustami M.Si, dan Ibu Dr. Yessie Widya Sari, M.Si selaku penguji dan pembimbing yang telah memberikan saran, kritik dan motivasi kepada penulis.
4. Bapak Dr. Husin Alatas selaku pembimbing akademik.
5. Seluruh Dosen Pengajar, dan seluruh staf di Departemen Fisika FMIPA IPB (Bapak Bambang, Bapak Tony, Bapak Firman, Bapak Jun).
6. Sahabat (Sri, Iim, Nadia), Partner penelitian saya (Maimuna), serta teman-teman biomaterial (Dena, Tisa, Kadek, Yuja, Jabal dan Arbay) yang selalu berbagi keceriaan dan canda tawanya.
7. Keluarga Besar Fisika 48, Fisika 47 dan Fisika 49 8. Kak Ryan Sugihakim yang telah memberikan doanya.
9. Keluarga Besar IKAMUSI 48, dan teman-teman Kost Pondok NN (Mba Bule, Uni Elin, Mba Aul, Mba Rizka, Endeh, Imas, Ghina, Venta) yang telah memberikan keceriaan.
10.Semua pihak yang belum disebutkan penulis mengucapkan terimakasih.
Keterbatasan manusia membuat penulis merasa perlu kritik dan saran dari rekan-rekan agar penelitian yang direncanakan dapat berjalan dengan baik dan selesai tepat waktu. Semoga usulan penelitian ini bermanfaat bagi semuanya.
Bogor, Maret 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
METODE 2
Bahan 3
Alat 3
Pengambilan Sampel BCP Berpori 3
Pengujian BCP secara in vivo 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Hasil Karakterisasi BCP 4
Pengujian BCP secara In vivo 9
SIMPULAN DAN SARAN 13
Simpulan 13
Saran 13
DAFTAR PUSTAKA 14
LAMPIRAN 15
DAFTAR TABEL
Derajat kristalinitas BCP sebelum dan sesudah diimplan ... 4
Makroskopis BCP setelah diimplan ... 10
Kandungan unsur setelah diimplan ... 11
Nilai kekerasan tulang tibia domba ... 12
DAFTAR GAMBAR
Pola XRD sampel BCP: (A) domba sebelum (B) domba 1 (C) domba 2
(D) domba 3 (E) domba kontrol 5
Pola XRD (A) domba kontrol (B) domba normal 6
Pola FTIR sampel BCP: (A) domba sebelum (B) domba 1 (C) domba 2
(D) domba 3 (E) domba kontrol 7
Pola FTIR: (A) domba kontrol (B) domba normal 9
Makroskopis sampel BCP: (A) domba 1 (B) domba 2 (C) domba 3 (D)
domba kontrol 10
Morfologi sampel BCP setelah diimplan 11
DAFTAR LAMPIRAN
Diagram Alir Penelitian 15
Dokumentasi Penelitian 16
Tabel Kekerasan Tulang 17
Perhitungan Derajat Kristalinitas 20
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Implan tulang merupakan penempatan tulang baru atau material pengganti untuk membantu proses penyembuhan tulang yang rusak atau fraktur.1 Jika
didefinisikan sebagai material implan tulang yang ideal, material harus bersifat biokompatibel yaitu dapat bertahan terhadap perubahan selama pemakaian bahan itu dilingkungan tubuh, bertahan terhadap korosi dan tidak menimbulkan penolakan dari jaringan tubuh.2 Selain itu, material yang digunakan untuk implan harus bersifat bioaktif yang mempunyai kemampuan untuk merangsang pertumbuhan tulang baru di sekitar implan.
Biphasic calcium phosphate (BCP) yang terdiri dari HA/β-TCP adalah
salah satu material yang sering digunakan di bidangimplan tulang. Hidroksiapatit adalah material keramik yang digunakan sebagai material yang baik untuk tulang karena bersifat bioaktif.2 Hidroksiapatit dianggap sebagai bahan yang ideal untuk
pengganti tulang karena kesamaan dengan mineral tulang dan sifat osteokonduktifnya. Akan tetapi, hidroksiapatit bersifat nonresorbable dan
bio-inert yaitu sifat kurang larut dalam air.3 Sedangkan β-TCP menunjukkan
biodegradasi yang cepat.4 Oleh karena itu, kombinasi dari HA dengan β-TCP akan
memberikan materi osteokonduktif dengan reaktivitas tinggi dan biodegradasi yang lebih baik.
Pada penelitian ini BCP yang digunakan adalah BCP dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP. BCP ditambahkan pori yang terbuat dari alginat agar material BCP dapat terdegradasi dengan cepat ketika diimplankan ke tubuh. BCP diimplankan pada empat domba lokal (ovis aries) yang berumur masing-masing 2
tahun. Material BCP yang telah diimplankan ke dalam tulang tibia kiri domba akan dilihat proses pembentukan tulangnya yang baru selama 90 hari melalui analisis XRD, FTIR, dan SEM-EDX.
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang, perumusan masalah penelitian ini adalah:
1. Bagaimana karakteristik BCP Berpori melalui karakterisasi XRD, FTIR, dan SEM-EDX sebelum diimplankan ke tulang domba.
2. Bagaimana karakteristik BCP Berpori melalui karakterisasi XRD, FTIR, dan SEM-EDX setelah diimplankan ke tulang domba.
3. Bagaimana kekerasan tulang domba setelah diimplankan pada domba tersebut. 4. Bagaimana kandungan dan morfologi tulang domba setelah diimplankan BCP
2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Karakterisasi BCP berpori dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP tersebut melalui analisis XRD, FTIR, dan SEM-EDX sebelum BCP berpori diimplankan ke tulang domba.
2. Karakterisasi BCP berpori dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP tersebut melalui analisis XRD, FTIR, dan SEM-EDX sesudah BCP berpori diimplankan ke tulang domba.
3. Menguji kekerasan tulang setelah BCP diimplankan ke dalam tulang domba.
4. Melihat proses penyembuhan tulang dan pembentukan tulang yang baru melalui karakterisasi XRD, FTIR dan SEM-EDX.
Manfaat Penelitian
BCP berpori dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP yang diimplankan ke tulang domba bermanfaat untuk proses penyembuhan tulang yang akan menghasilkan BCP yang bersifat bioaktif, biokompatibel, terdegradasi dengan baik, serta terbentuknya tulang yang baru secara cepat.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian ini adalah membuat suatu bahan material biokeramik yang dapat terdegradasi dengan baik di dalam tulang yang telah diimplankan dan dapat dimanfaatkan dalam bidang kesehatan.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Juli 2014 sampai Januari 2015 yang bertempat di:
1. Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Kampus IPB Darmaga.
2. Laboratorium Bedah dan Radiologi Fakultas Kedokteran Hewan IPB Darmaga untuk operasi dan kontrol domba.
3
Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah cangkang telur ayam, H3PO4, CaCl2, (NH4)2HPO4, aquabides, aquades, alginat, zylazine, antropin,
ketamin, fluxin. entrofluxaxin. Hewan percobaan yang digunakan domba lokal yang berjumlah 4 ekor dengan umur 2 tahun dan berat badan ± 29 kg (rata-rata 28,75±1,04).
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan analitik, labu takar, elenmayer, furnace, gelas piala, kertas saring, buret, magnetic stirrer, pipet tetes, hot plate, alumunium foil, XRD, FTIR, SEM-EDX, Vickers, alat bedah dan alat suntik.
Pengambilan Sampel Biphasic Calcium Phosphate Berpori
Pengambilan sampel BCP Berpori dengan rasio 70% HA dan 30% β–TCP oleh Hamdila, 2015 yang kemudian akan diimplankan kedalam tulang tibia kiri domba. Sebelum proses operasi BCP melalui sintesis terlebih dahulu. Sintesis BCP dimulai dari pencampuran HA dan β–TCP (rasio 70/30). BCP yang digunakan ialah BCP berpori yang dapat dilakukan dengan menggunakan bahan porogen salah satunya yaitu alginat. Sintesis BCP dimulai dari pembuatan HA dan β–TCP. Sintesis BCP Berpori tersebut dibuat dalam bentuk pelet karena penggunaannya secara in vivo. HA dan β–TCP tersebut distiring selama 30 menit
dengan kecepatan putar 300 rpm lalu dikeringkan dengan furnace pada suhu
110oC selama 5 jam. Kemudian setelah itu sintesis BCP/alginat dengan metode
freeze drying, BCP dipreparasi dengan mencampur serbuk alginat ke dalam
larutan BCP dengan rasio 70/30. Pencampuran tersebut dilakukan menggunakan
magnetic stirrer dengan kecepatan putar 300 rpm selama 1 jam pada suhu kamar
dan dihomogenisasi dengan kecepatan putar 600 rpm. Selanjutnya, larutan
crosslink CaCl2 0,03M ditambahkan ke dalam campuran BCP/alginat dan
dilakukan homogenisasi kembali sehingga berbentuk gel. Gel BCP/alginat yang dihasilkan pada proses tersebut kemudian di cetak di dalam plat kultur 48-well dan didiamkan selama 1 jam sehingga menjadi polimerisasi sempurna. Pembekuan gel BCP/alginat dilakukan di freezer selama satu malam dan
dilanjutkan dengan pengeringan beku menggunakan freezer dryer sehingga
BCP/alginat berbentuk pellet. BCP berpori yang telah dalam bentuk pellet dikarakterisasi melalui analisis XRD, FTIR, SEM-EDX.
Pengujian BCP secara In vivo
4
digunakan ialah empat domba lokal yang masing-masing berumur 2 tahun. Tiga ekor domba lokal tersebut diberi perlakuan yaitu diimplankan BCP berpori ke dalam tulang tibia, berbeda dengan satu ekor domba lokal lainnya karena sebagai domba kontrol yang tidak diberi perlakuan apa-apa. Selama 90 hari domba dipelihara dalam lingkungan kandang dengan sirkulasi udara, pencahayaan dan temperatur yang baik. Pemeliharaan domba dilakukan selama 10, 30, 60 dan sehari sebelum 90 hari guna untuk evaluasi kondisi hewan, pengamatan bentuk, tingkat degradasi implan, ikatan antara implan dengan tulang dan pertumbuhan tulang baru ke dalam implan. Setelah 90 hari, tulang domba yang diimplan BCP Berpori dan tulang yang tidak diimplan (kontrol) dikarakterisasi melalui analisis XRD, FTIR, SEM-EDX dan Uji kekerasan tulang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Karakterisasi BCP
Karakterisasi BCP Berpori dilakukan melalui 2 cara yaitu karakterisasi melalui XRD (X-Ray Diffraction) dan karakterisasi melalui FTIR (Fourier
Transform Infra Red). Karakterisasi XRD dilakukan guna mengetahui derajat
kristalinitas suatu material BCP. Sedangkan, karakterisasi FTIR dilakukan guna megetahui gugus fungsi suatu material yang dihasilkan. Pada karakterisasi XRD, pola yang dihasilkan diolah menggunakan software Powder-X untuk mendapatkan nilai derajat kristalinitasnya. Sehingga didapatkan nilai derajat kristalinitasnya seperti pada Tabel 1.
Tabel 1 Derajat kristalinitas BCP sebelum dan sesudah diimplan
Kode Sampel Keterangan Kristalinitas (%)
A BCP sebelum diimplan 27.61419
E Tulang domba kontrol
(tanpa implan) 48.43571
Derajat kristalinitas merupakan tingkat keteraturan penempatan atom-atom dalam unit sel dan kisi kristal. Apabila tingkat kristalinitas tinggi maka semakin teratur susunan atom dalam bahan tersebut.5 Derajat kristalinitas BCP yang
5 nilai kristalinitas didapatkan, maka pola XRD juga dapat terbentuk. Pola XRD yang dihasilkan menunjukkan tinggi rendahnya derajat kristalinitas. Pola XRD yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 1.
Kehadiran fase amorf dalam jaringan keras seperti tulang menunjukkan bahwa pembentukkan kristal apatit didahului oleh pembentukkan kristal non apatit. Pada Gambar 1 dihasilkan sampel BCP sebelum dengan pola amorf dan kristalin dikarenakan rasio BCP/alginat adalah 70/30. BCP menghasilkan pola kristalin sedangkan alginat menghasilkan pola amorf yang menyebabkan pola XRD yang didapat ialah hasil amorf dan kristalin. Pada sampel domba 1 pola yang dihasilkan hampir menyerupai pola XRD sampel sebelum diimplan, puncak-puncak yang dihasilkan hampir sama. Hal ini disebabkan BCP yang diimplan pada domba 1 belum terdegradasi sempurna pada saat pengujian in vivo yang dibuktikan dari
pasca panen domba, dimana BCP yang diimplankan pada tulang tibia domba masih banyak terdapat sisa.
Pada sampel domba 2 pola yang terbentuk adalah kristalin. Pola kristalin yang dihasilkan menunjukkan bahwa sampel telah berinteraksi dan terdegradasi secara menyeluruh di dalam tulang. Hal ini dibuktikan dari nilai derajat kristalinitas yang tinggi. Semakin tinggi nilai derajat kristalinitas maka semakin
6
cepat proses penyerapan senyawa apatit yang diimplankan ke tulang tibia domba tersebut. Pola XRD domba 2 mempunyai pola yang hampir sama dengan pola XRD domba kontrol. Hanya saja pada range sudut 30o peak yang dihasilkan
domba 2 tidak begitu tinggi seperti domba kontrol karena menunjukkan berinteraksinya senyawa yang terdapat di dalam BCP dengan tulang tibia domba yang telah diimplankan tersebut.
Pola XRD domba 3 sampel yang diimplan ke dalam tulang telah berinteraksi dengan tulang tetapi tidak terdegradasi secara sempurna seperti domba 2. Sampel domba 3 masih terdapat sedikit sisa BCP setelah proses invivo selesai, sehingga didapatkan pola XRD yang hampir menyerupai domba kontrol tetapi puncak yang dihasilkan domba 3 belum menyerupai domba kontrol karena sampel tidak terdegradasi menyeluruh.
Pola XRD domba normal mempunyai pola amorf yang sama seperti pola XRD tulang manusia, karena domba normal adalah domba yang tidak diimplan ataupun diberi perlakuan seperti domba kontrol. Hal inilah yang menyebabkan hasil karakterisasi XRD domba kontrol dan domba normal memiliki pola yang berbeda.
Pola XRD pada domba normal menghasilkan pola amorf yang sesuai dengan pola XRD tulang, sedangkan pola XRD domba kontrol tidak menghasilkan pola amorf. Domba kontrol tidak diberikan implan hanya saja diberi perlakuan berupa di bor tulangnya saja. Hasil XRD domba kontrol menyatakan pola yang terbentuk terdapat kristalin, hal tersebut jauh berbeda dengan hasil XRD domba normal dikarenakan domba kontrol awalnya diberi luka berupa bolongan bekas bor, lalu tulang domba kontrol melakukan proses penyembuhan sendiri, sehingga didapatkan hasil pola XRD berupa puncak-puncak yang kemudian menjadi amorf.
Karakterisasi FTIR dilakukan guna untuk mengetahui gugus fungsi dari senyawa BCP. Karakterisasi FTIR dilakukan dengan cara mencampurkan dua miligram sampel dengan 100 mg KBr, dibuat pelet lalu di IR dengan jangkauan bilangan gelombang 4000-400 cm-1.6 Hasil karakterisasi dapat dilihat pada
Gambar 2 Pola XRD: (A) domba kontrol (B) domba normal (A)
7
Bilangan gelombang (cm-1)
8
Berdasarkan Gambar 3 dapat diketahui bahwa sampel BCP sebelum diimplan mempunyai gugus fungsi hidroksil (OH) pada bilangan gelombang 3456 cm-1 yang berkaitan dengan hidrogen, gugus CO pada bilangan gelombang 2345
cm-1 yang di dapatkan dari senyawa yang terdapat pada tulang dan menyebabkan
sampel terdapat AKAB (Apatit Karbonat tipe-B). Gugus COO- pada bilangan gelombang 1605 cm-1 yang berasal dari alginat, gugus PO
4 asimetri stretching
pada bilangan gelombang 1049 cm-1 dan PO
4 asimetri bending pada bilangan
gelombang 571 cm-1.
Sampel BCP setelah diimplan menunjukkan banyaknya interaksi antar implan dan tulang, seperti yang terlihat pada pola FTIR sampel BCP domba 1, domba 2, dan domba 3 yang mempunyai gugus fungsi yang sama dan terjadi sedikit perubahan bilangan gelombang. Sampel BCP domba 1 mempunyai gugus
OH stretching pada bilangan gelombang 3780 cm-1 dan 3441 cm-1, gugus fungsi
CH stretching pada bilangan gelombang 2942 cm-1 dan 2854 cm-1, gugus C≡C
pada bilangan gelombang 2361 cm-1, gugus C=O pada bilangan gelombang 1651
cm-1, gugus CO3pada bilangan gelombang 1551 cm-1 yang menyebabkan sampel
terdapat AKAB (Apatit Karbonat tipe-B), gugus fungsi PO4 asimetri stretching
pada bilangan gelombang 1041 cm-1, gugus PO
4 asimetri bending pada bilangan
gelombang 602 cm-1, 563 cm-1 dan 447 cm-1. BCP yang diimplan ke domba 2 mempunyai gugus fungsi OH stretching pada bilangan gelombang 3919 cm-1,
3780 cm-1 dan 3456 cm-1, gugus fungsi CH stretching pada bilangan gelombang
2932 cm-1, gugus fungsi C=O pada bilangan gelombang 1651 cm-1, gugus fungsi
CO3 pada bilangan gelombang 1651 cm-1 dan 864 cm-1 yang menyebabkan sampel
terdapat AKAB (Apatit Karbonat tipe-B), gugus fungsi PO4 bending pada
bilangan gelombang 602 cm-1. BCP yang diimplan ke domba-3 mempunyai gugus
fungsi OH stretching pada bilangang gelombang 3780 cm-1 dan 3472 cm-1, gugus fungsi CH stretching pada bilangan gelombang 2916 cm-1 dan 2854 cm-1, gugus
fungsi C≡C pada bilangan gelombang 2129 cm-1, gugus fungsi C=O pada bilangan gelombang 1636 cm-1, gugus fungsi CO
3 pada bilangan gelombang 1435
cm-1, dan gugus fungsi PO
4 asimetri stretching pada bilangan gelombang 1049
cm-1.
9
Terdapat Perbedaan gugus fungsi yang didapatkan dari tulang domba kontrol maupun tulang domba normal yaitu gugus fungsi C-O pada pola FTIR tulang domba kontrol. Tulang domba kontrol mempunyai gugus fungsi C-O pada
range bilangan gelombang 1000 – 1250 cm-1. Sedangkan, tulang domba normal
tidak terdeteksi bilangan gelombang dengan range tersebut.Pola FTIR tulang domba kontrol mempunyai gugus fungsi OH stretching pada bilangan gelombang
3780 cm-1 dan 3502 cm-1, gugus fungsi CH stretching pada bilangan gelombang
2916 cm-1 dan 2854 cm-1, gugus fungsi C=O pada bilangan gelombang 1898 cm-1 dan 1666 cm-1, gugus fungsi CO
3 pada bilangan gelombang 1558 cm-1 dan 1420
cm-1, gugus fungsi C-O pada bilangan gelombang 1250 cm-1, 1111 cm-1 dan 1018
cm-1, gugus fungsi CO3 pada bilangan gelombang 864 cm-1 yang terdapat
kandungan Apatit Karbonat tipe-B, dan gugus fungsi PO4 asimetri bending pada
bilangan gelombang 571 cm-1. Sedangkan, tulang domba normal mempunyai
gugus fungsi OH stretching pada bilangan gelombang 3780 cm-1 dan 3502 cm-1,
gugus CH stretching pada bilangan gelombang 2854 cm-1, gugus fungsi C=O pada
bilangan gelombang 1651 cm-1, gugus fungsi CH pada bilangan 1450 cm-1, gugus
fungsi CO3 pada bilangan gelombang 1340 cm-1 yang terdapat kandungan Apatit
Karbonat tipe-B, dan gugus fungsi PO4 bending pada bilangan gelombang 571
cm-1.
Hasil Pengujian BCP secara In vivo
Setelah dilakukan hasil pengamatan secara invivo didapatkan hasil yang berbeda-beda di setiap masing-masing domba. Hal tersebut dapat dilihat dari Tabel 2 dan Gambar 5
Gambar 4 Pola FTIR: (A) domba kontrol (B) domba normal
T
Bilangan gelombang (cm-1)
10
Tabel 2 Makroskopis BCP setelah diimplan
Sampel Warna Kondisi
BCP diimplan ke Domba 1 Putih masih banyak terdapat sampel BCP diimplan ke Domba 2 Putih tidak tersisa sampel
BCP diimplan ke Domba 3 Putih tersisa sedikit sampel
BCP kontrol Putih Tanpa diimplan dan bekas luka tertutup sempurna
Gambar Makroskopis sampel BCP diambil menggunakan kamera iPad dengan resolusi HD menunjukan perbedaan yang cukup signifikan. Perbedaan yang dihasilkan dari setiap domba disebabkan oleh beberapa faktor, seperti faktor lingkungan, usia, keadaan fisik dan kesehatan domba itu sendiri, Semakin baik kondisi kesehatan domba maka akan semakin baik penyerapan sampel di dalam tubuh. Hal ini dapat dilihat pada gambar makroskopis domba 2, dimana sampel yang diimplan ke dalam tulang tibia mengalami penyerapan hampir sempurna yaitu tidak tersisa sampel dikarenakan kondisi fisik dan kesehatan domba kedua sangat baik, ini dibuktikan dari hasil panen domba ketika disembelih tidak mengalami muntah dan tidak mengeluarkan kotoran seperti ketiga domba lainnya.
Hasil pengamatan selama 3 bulan material BCP dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP menunjukkan sifat biokompatibel, bioresorable, dan bioaktif pada
domba. Hal tersebut dibuktikan dari tersisanya sampel BCP yang diimplan ke dalam tulang tibia domba, sampel menyerap ke dalam tulang dan menunjukkan interaksi dengan senyawa-senyawa didalam tulang yang dibuktikan dari hasil karakterisasi FTIR. Masih tersisanya sampel BCP setelah uji in vivo selesai
menunjukkan bahwa kurangnya waktu pengujian secara in vivo. Pada umumnya,
proses penyembuhan tulang adalah lebih dari 3 bulan atau 1 tahun tergantung faktor usia makhluk hidup itu sendiri.
Unsur yang terdapat dari material BCP Berpori setelah diimplan didapatkan dari identifikasi EDX. Sedangkan morfologi yang dihasilkan dari material BCP berpori didapatkan dari identifikasi SEM. Hasil SEM-EDX material BCP berpori dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP dapat dilihat dari Tabel 3 dan Gambar 6.
(A) (B) (C) (D)
11
Tabel 3 Kandungan unsur setelah diimplan
Unsur Massa (%)
C 22.5
O 32.32
Na 2
Al 0.21
P 12.74
Cl 1.28
K 0.84
Ca 28.11
Hasil EDX menunjukkan bahwa sampel BCP setelah diimplan terdapat unsur C, O, Na, Al, P, Cl, K, dan Ca. Hal ini menunjukkan bahwa sampel telah berinteraksi dengan ion tubuh, dibuktikan dari terdeteksinya kandungan Na dari alginate, kandungan C, Cl,K dan Al yang berasal dari ion tubuh.7 Hal ini
diperkuat dari hasil FTIR yang menunjukkan adanya CH dan CO3.
Gambar 6 Morfologi BCP setelah diimplan
12
seperti hasil SEM sebelum nya. Hal ini dikarenakan rasio yang terdapat dari material BCP itu sendiri yaitu lebih besarnya rasio HA dibandingkan β-TCP yang cenderung menyebabkan lamanya suatu material dapat terserap dalam tubuh. Selain itu juga, hasil SEM tersebut diujikan pada sampel domba 1 yang masih terdapat banyak sisa implan setelah proses in vivo selesai yang menunjukkan bahwa sampel belum sempat terdegradasi secara menyeluruh.
Tabel 4 Nilai kekerasan tulang tibia domba
Sampel Spot VHN (HV)
rata-rata Tulang Domba ke-1 Terjauh implan 23.44
Terdekat implan 12.33
Tulang Domba ke-2 Terjauh implan 17.28
Terdekat implan 8.06
Tulang Domba ke-3 Terjauh implan 19.55
Terdekat implan 8.42
Tulang Domba Kontrol Terjauh implan 17.55 `
Terdekat implan 11.99
Tulang Domba Normal Terjauh implan 21.79
Terdekat implan 19.93
Micro Hardness Tester merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
13 Nilai kekerasan tulang pada titik terjauh lebih besar dari pada sampel titik terdekat karena titik terjauh bukan merupakan daerah bekas pengimplanan berada. Titik terdekat mempunyai nilai kekerasan lebih kecil dikarenakan bekas pengimplanan masih belum tertutup sempurna. Hal ini disebabkan lamanya pengujian in vivo
yang hanya berlangsung singkat.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Karakterisasi BCP dengan rasio 70% HA dan 30% β-TCP dilakukan dengan dua cara yaitu karakterisasi XRD dan FTIR yang menunjukkan bahwa sampel BCP berpori telah berinteraksi dengan ion tubuh. Hal tersebut dibuktikan dari hasil yang terdapat dari karakterisasi tersebut dimana telah terdapat senyawa-senyawa tubuh. Terdegradasinya sampel BCP didalam tubuh menunjukkan sampel bersifat biokompatibel, bioresobabel dan bioaktif. Karakterisasi sebelum dan sesudah diimplan ke dalam tulang tibia domba di uji selama 90 hari, kemudian diuji melalui SEM-EDX untuk mengetahui morfologi tulang yang telah diimplan dan kandungan yang terdapat didalamnya. Kandungan tulang yang telah diimplan meunjukkan adanya kandungan C, Cl, K dan Al yang berasal dari ion tubuh. Kandungan Na didapatkan dari senyawa alginat. Uji vickers dilakukan
untuk mengetahui kekerasan tulang di daerah implan. Hasil vickers diidentifikasi
dari perbandingan daerah terdekat implan dan daerah terjauh implan. Nilai kekerasan tulang pada titik terjauh memiliki nilai yang lebih tinggi dari titik terdekat, karena titik terdekat merupakan tempat implan material BCP yang menujukkan bahwa tempat pengimplanan masih belum tertutup secara sempurna.
Saran
Perlu adanya perbaharuan metode lain untuk mengetahui hasil uji in vivo
dengan material selain BCP, baik BCP berpori atau tanpa pori. Selain itu pengujian in vivo dilakukan pada domba beragam jenis usia untuk mengetahui
sifat sampel yang akan diuji. Sampel untuk pengujian dapat berupa senyawa apatit yang lebih baik dari senyawa Biphasic Calcium Phosphate Berpori, yaitu senyawa
14
DAFTAR PUSTAKA
1. Paradisa GA. Evaluasi Gambara Klinis Persembuhan Tulang Implan Hidroksiapatit Kitosan (HA-Kitosan) dengan Hidroksiapatit Tri Kalsium Fosfat (HA-TKF) Pada Domba Lokal (Ovis Aries) Sebagai Hewan Model
untuk Manusia [skripsi], Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor, 2010. hal 1 2. Balgies, Dewi, SU., Dahlan KA. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit
Menggunakan Analisis X-Ray Diffraction. 2011.Prosiding Seminar
Nasional Hamburan Neutron dan Sinar-X ke 8
3. Pearce, AI., Richards, RG., Milz, S., Schneider, E., Pearce, SG. Animal
Models for Implan Biomaterial Research in Bone: A Review. European
Cells and Materials Vol.13. 2007, pp 1-10
4. E. Caroline Victoria and F. D. Gnanam, Synthesis and Characterisation of Biphasic Calcium Phosphate. Trends in Biomaterials & Artificial Organs,
Vol. 16, No.1. 2002, pp 12-14
5. H. Rojbani, M. Nyan, K. Ohya and S. Kasugai, “Evalua- tion of the Osteoconductivity of α-Tricalcium Phosphate, β-Tricalcium Phosphate, and Hydroxyapatite Combined with or without Simvastatin in Rat Calvarial Defect,” Journal of Biomedical Materials Research Part A, Vol.
98, No. 4, 2011, pp. 488-498. <doi:10.1002/jbm.a.33117>
6. Siregar HA. Sintesis Scaffold Hidroksiapatit dari Cangkang Telur Hijau
dengan Matriks Natrium Alginat dan Selulosa Bakteri Nata De Coco [skripsi], Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor, 2014, hal 9-13
7. Bahar R, Arief A, Sukriadi. Daya Hambat Ekstrak Na-Alginat dari Alga Coklat jenis Sargassum sp. Terhadap Proses Pengembangan Buah Mangga
dan Buah Jeruk. Indonesia Chimica Acia. 2012. Vol 5:2
8. Dhewi RT. Karakterisasi Biphasic Calcium Phosphate Sebelum dan Sesudah Diimplan Pada Domba [skripsi], Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. 2014, hal 8-10
9. Sugandi. Sintesis Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Telur Ayam dengan Matriks Selulosa Nata De Coco dan Natrium Alginat [skripsi], Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. 2014, hal 10-14
15 Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Persiapan sampel
BCP berupa pellet
Pengujian In vivo
Karakterisasi BCP dengan XRD, FTIR dan SEM-EDX
Uji kekuatan tulang
Analisis Data
Penyusuna laporan
16
Lampiran 2 Dokumentasi Penelitian
(c) BCP Pellet (b) XRD (a) Hardness Vickers
(f) SEM-EDX (d) FTIR
(e)
(a) Domba-1 (b) Domba-2 (c) Domba-3
17 Lampiran 3
1) Tabel Kekerasan Tulang
Sampel d1 d2 dr dr2 HVN
Domba-1 2.83 2.83 0.07075 0.00500556 9.2616964
2.88 2.8 0.071 0.005041 9.196588 2.49 1.49 0.04975 0.00247506 18.73084 2.46 2.48 0.06175 0.00381306 12.158206 1.86 1.86 0.0465 0.00216225 21.440629 1.86 1.86 0.0465 0.00216225 21.440629 1.77 1.77 0.04425 0.00195806 23.676466 1.69 1.61 0.04125 0.00170156 27.245546
Sampel d1 d2 dr dr2 HVN
Domba-2 3.3 3.3 0.0825 0.00680625 6.8113866
3.15 3.15 0.07875 0.00620156 7.4755354 3.1 3.1 0.0775 0.00600625 7.7186264 2.69 2.69 0.06725 0.00452256 10.250826 2.35 2.35 0.05875 0.00345156 13.431598 2.04 2.08 0.0515 0.00265225 17.479499
2 2 0.05 0.0025 18.544
1.94 1.94 0.0485 0.00235225 19.708789
Sampel d1 d2 dr dr2 HVN
Domba-3 3.18 3.18 0.0795 0.00632025 7.3351529
18
Sampel d1 d2 Dr dr2 HVN
Domba Kontrol 2.65 2.85 0.06875 0.004727 9.808397
2.65 2.65 0.06625 0.004389 10.56262 2.44 2.44 0.061 0.003721 12.45902 2.21 2.21 0.05525 0.003053 15.18724 2.21 2.21 0.05525 0.003053 15.18724 2.06 2.05 0.051375 0.002639 17.56466 2.02 2.02 0.0505 0.00255 18.17861 1.96 1.96 0.049 0.002401 19.30862
Sampel d1 d2 dr dr2 HVN
Domba Normal 1.99 1.99 0.04975 0.002475 18.73084
19
Terdekat implan 9.19 12.33 9.26
12.15 18.73
Tulang Domba ke-2 Terjauh implan 13.43 17.28
17.47
Tulang Domba ke-3 Terjauh implan 12.56 19.55
20.54
Terjauh implan 15.18 17.55
` 17.56
Terjauh implan 20.54 21.79 21.44
23.41
Terdekat implan 18.73 19.93 20.54
20
Lampiran 4 Perhitungan Derajat Kristalinitas Contoh : Sampel BCP pada domba-3
Perhitungan:
Luas Fraksi = FWHM (derajat) Height (cacahan) Total Luas Fraksi Kristalin = 195.0808
Total Luas Frsksi Amorf + Kristalin = 852.7573Puncak Kristalin+Amorf
2θ (derajat) Puncak Kristalin
In
te
n
sitas (c
ac
ah
an
)
2θ (derajat)
In
te
n
sitas (c
ac
ah
an
21
Derajat Kristalinitas = Derajat Kristalinitas = 22.87647
Lampiran 5 Pola FTIR Domba sebelum
Domba-1
Domba-2
Luas Fraksi Kristalin
22
Domba-3
Domba Kontrol
23
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 24 Maret 1994 dari pasangan Bapak Usman Effendi dan Ibu Nyayu Maimunah. Penulis adalah puteri kelima dari lima bersaudara. Pada tahun 2005, penulis menyelesaikan sekolah dasar di SDN 101 Palembang, menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Pertama pada tahun 2008 di SMP Patra Mandiri 1 dan tahun 2011 penulis lulus dari SMA Patra Mandiri 1 Palembang dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan sebagai Bendahara divisi Minat dan Bakat (HIMAFI) IPB 2012-2013, Dewan Asrama A4 TPB IPB, mengikuti berbagai kepanitaan organisasi mahasiswa FMIPA IPB. Penerima dana hibah oleh DIKTI dalam Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) tahun 2014. Freelancer Kementrian Kesejahteraan RI sebagai entry data Program Keluarga Harapan 2013. Pada tahun 2015 Penulis mendapatkan kesempatan menghadiri acara ASEAN Workshop X-Ray Spectroscopy di Nakhon Ratchasima,
