Biosintesis Nanopartikel Perak Menggunakan Ekstrak Metanol Daun Manggis (Garcinia mangostana L.)
Biosynthesis of Silver Nanoparticles using Leaves Methanol Extract of Mangosteen Leaves (Garcinia mangostana L.)
1)Yalkhin Masakke, 2)Muhaedah Rasyid, 3) Sulfikar
1, 2, 3)
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Makassar, Jl. Dg Tata Raya Makassar, Makassar 90224
Email: eladhwaf@gmail.com
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan ekstrak daun manggis dalam proses biosintesis nanopartikel perak serta karakteristik nanopartikel perak yang dihasilkan. Larutan AgNO3
4 mM direduksi menggunakan ekstrak daun manggis selama 90 menit pada suhu 70 oC. Penentuan waktu reduksi optimum dilakukan dengan analisis spektrum UV-Vis larutan setiap 30 menit dengan larutan ekstrak daun manggis sebagai kontrol. Analisis karakteristik nanopartikel perak yang dihasilkan, dianalisis dengan menggunakan instrumen SEM-EDS, dan PSA. Hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan waktu reaksi optimum adalah 60 menit pada suhu 70 oC berdasarkan hasil analisis spektrum UV-Vis larutan nanopartikel perak, bentuk nanopartikel yang dihasilkan berbentuk acak serta cenderung untuk beragregasi dengan distribusi ukuran nanopartikel yang bervariasi antara 204,23 nm – 562,49 nm dan diameter rata-rata 339,44 nm.
Kata kunci: Biosintesis nanopartikel, Daun manggis, Nanopartikel perak
ABSTRACT
This Research aimed to know the ability of methanol extract of mangosteen leaves in biosynthesis of silver nanoparticles and characteristics of the product. 180 ml of 4 mM AgNO3 solution is reduced using 20 ml of mangosteen leaves methanol extract and heated at 70 oC for 90 minutes. Determination of optimum reduction time was done by UV-Vis analysis every 30 minutes with mangosteen leaves methanol extract as control. Characteristics of nanoparticles analyzed by SEM-EDS, and PSA. The research result showed optimum reaction time is 60 minutes at 70 oC based on analysis of UV-Vis spectrum, nanoparticles shape of silver nanoparticles is obtained in random shapes and tend to agregated with size distribution ranging from 204,23 nm – 562,49 nm with average diameter 339,44 nm.
Keywords: Biosynthesis of nanoparticles, Mangosteen leaves, Silver Nanoparticles
PENDAHULUAN
Produksi nanopartikel telah berkembang pesat selama beberapa tahun terakhir dan menjadi topik yang sangat populer. Nanopartikel didefinisikan sebagai material dengan ukuran panjang partikel primernya (partikel tunggal) kurang dari 100 nm. Partikel primer, nanopartikel, dapat berupa bola, batang atau tabung, serat, atau berbentuk acak (Elzey, 2010).
Sekarang ini, nanopartikel logam telah menarik banyak perhatian oleh karena keunikan sifat kimia, optik, magnetis, mekanik, dan elektrik, serta aplikasinya dalam bidang elektronik, optikal, dan medis salah satunya ialah nanopartikel perak.
Beberapa karakteristik dari nanopartikel relatif terhadap logamnya yang berukuran besar (bulk) disimpulkan di bawah ini:
a) Fungsi optik: Absorpsi plasmon (osilasi plasma kuantum) permukaan dari Au dan Ag dapat menghasilkan berbagai macam warna dengan mengubah ukuran partikel, bentuk atau potongan dari partikel, dan laju kondensasi.
Sebuah jenis cat baru yang memiliki ketahanan yang diperoleh dari pigmen anorganik dan warna cerah dari substrat organik dapat diproduksi.
Nanopartikel yang berukuran lebih kecil dari panjang gelombang cahaya tampak (390- 750 nm) dapat digunakan untuk membuat material dengan penetrasi konduktivitas tinggi (terdapat sedikit absorpsi, dispersi, dan refleksi).
b) Fungsi elektrik: transisi temperatur superkonduktor meningkat seiring dengan mengecilnya diameter partikel (kurang dari 1nm), oleh karena itu material ini dapat digunakan untuk membuat material superkonduktor temperatur tinggi.
c) Fungsi medis: dengan membungkus permukaan sel kanker dimungkinkan untuk membedakan sel sehat dari sel kanker dengan kehadiran antibodi yang digabungkan dengan nanopartikel Au (Horikoshi &
Serpone, 2013).
d) Nanopartikel perak digunakan pada pakaian, alas kaki, cat, perban, peralatan rumah tangga, kosmetik, dan plastik karena sifat antibakteri (Oldenburg,2014).
Nanopartikel logam dapat dipreparasi/disintesis melalui dua metode, pertama yaitu metode fisika (top-down) yang menggunakan beberapa cara seperti evaporasi/kondensasi dan penyinaran sinar laser. Metode yang kedua yaitu metode kimia (bottom-up) yaitu ion logam dalam larutan direduksi dan mengontrol secara seksama penggumpalan logam atau aggregat (Kholoud dkk, 2009).
Metode-metode yang disebutkan di atas biasanya menggunakan berbagai bahan kimia seperti natrium borohidrid (NaBH4), hidrazin (N2H4), dan dimetil formamid ((CH3)2NC(O)H) yang digunakan sebagai agen pereduksi.
Senyawa-senyawa tersebut merupakan bahan kimia yang sangat reaktif dan berpotensi membahayakan lingkungan. Oleh karena itu perlu dikembangkan
sebuah metode yang ramah lingkungan, sehingga muncullah metode biosintesis nanopartikel dengan menggunakan ekstrak tanaman. Metode ini dapat menjadi alternatif dalam sintesis nanopartikel yang ramah lingkungan.
Salah satu logam nanopartikel yang marak dikembangkan saat ini ialah logam nanopartikel perak, karena pengaplikasiannya yang luas diberbagai bidang. Nanopartikel perak memiliki sifat optik, elektrik, dan termal yang unik dan sedang diaplikasikan dalam produk di bidang fotovoltaik, biologis, dan sensor kimiawi. Contohnya tinta konduktif, pasta yang memanfaatkan nanopartikel perak karena memiliki koduktivitas listrik yang tinggi, stabilitas, dan titik leleh yang rendah.
Aplikasi lain dari nanopartikel perak termasuk diagnosa molekuler dan alat fotonik, dengan memanfaatkan sifat optis nanopartikel. Aplikasi yang semakin umum adalah penggunaan nanopartikel perak sebagai bahan pelapis antimikroba, beberapa tekstil, keyboard, perban, dan perangkat medis sekarang ini mengandung nanopartikel perak yang secara terus menerus melepas sejumlah kecil ion-ion perak untuk memberikan perlindungan terhadap bakteri di mana perak bekerja dengan cara mengganggu proses kerja jaringan seluler bakteri (Oldenburg, 2014).
Banyak tumbuhan seperti Alfalfa (Medicago sativa), Mimba (Azadirachta indica), Serai (Lemongrass), Lidah Buaya (Aloe vera), pohon laurel kamper (Cinnamomum Camphora), Malaka (Emblica officinalis), Paprika
(Capsicum annuum), Kesemek (Diospyros kaki), Pepaya (Carica papaya), Ketumbar (Coriandrum sp), Gletang (Tridax procumbens), Jarak Pagar (Jatropha curcas), Terung (Solanum melongena), Kecubung (Datura metel), dan Jeruk Pahit (Citrus aurantium) telah menunjukkan potensi untuk mereduksi senyawa AgNO3 menjadi nanopartikel perak (Ramteke dkk., 2013).
Penelitian biosintesis nanopartikel perak telah dilakukan oleh Yasin dkk. (2013). Dalam penelitian yang mereka lakukan, ekstrak daun bambu digunakan sebagai pereduksi ion perak dari senyawa AgNO3 menjadi nanopartikel perak yang dilakukan pada suhu 65oC. Hasil analisis menggunakan UV-Vis dan TEM mengkonfirmasi terbentuknya nanopartikel perak dengan ukuran kurang dari 100 nm. Srinivas dkk.
(2013) juga berhasil mensintesis nanopartikel perak dengan menggunakan ekstrak daun stroberi.
Nanopartikel yang dihasilkan memiliki ukuran 9-15 nm dengan bentuk morfologi berbentuk bola.
Selain itu Ahmad dan Seema (2012) juga berhasil mensintesis nanopartikel perak dari AgNO3 dengan menggunakan ekstrak buah nenas.
Hasil analisis FTIR yang telah dilakukan oleh Ghosh dkk.
(2012) menemukan bahwa poliol yang terdapat dalam ekstrak akar Gembolo (Dioscorea bulbifera) berperan dalam reduksi Ag+menjadi Ag nanopartikel. Awwad dkk. (2013) menemukan bahwa gugus hidroksil (-OH), amina (-NH), serta protein yang terdapat dalam ekstrak daun
Kacang Karob (Ceratonia siliqua) berperan dalam proses reduksi ion Ag+ menjadi Ag nanopartikel. Gugus fungsi dalam senyawa metabolit sekunder bekeja dengan cara mendonorkan elektron ke ion Ag+ untuk menghasilkan Ag nanopartikel.
Penelitian yang dilakukan oleh Chaverri dkk. (2008) menemukan bahwa tanaman manggis mengandung senyawa mangostin yang merupakan senyawa turunan xanton. Senyawa mangostin ini memiliki gugus hidroksil (-OH) yang dapat berperan dalam proses reduksi ion Ag+ menjadi Ag nanopartikel.
Uraian di atas menjadi dasar pemikiran peneliti untuk mensintesis nanopartikel perak dengan menggunakan ekstrak metanol daun manggis dengan memperhatikan banyaknya penelitian sintesis nanopartikel menggunakan ekstrak tanaman dengan mengambil keuntungan dari kandungan senyawa metabolit sekunder yang mampu mensintesis nanopartikel.
METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah wadah maserasi, alat-alat gelas, neraca analitik, magnetic stirer, centrifuge, stopwatch, blender, oven, Spektrofotometer UV-Vis merk Shimadzu tipe UV 2450, Scanning Electron Microscopy (SEM) merk TESCAN tipe VEGA 3SB, dan Particle Size Analyzer (PSA) merk Cordouan tipe Vasco.
Bahan-bahan digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk halus daun manggis (Garcinia mangostana L.), air nir-ion, metanol,
AgNO3 padat, kertas saring whatman, aluminium foil.
B. Prosedur Kerja 1. Persiapan Bahan
Daun manggis (Garcinia mangostana L.) yang telah dibersihkan kemudian dikeringkan dengan cara diangin-anginkan pada suhu kamar. Daun yang telah kering dipotong kecil-kecil kemudian dihaluskan dengan menggunakan blender, setelah itu ditimbang sebanyak 50 g.
2. Ekstraksi
Sebanyak 50 gram daun manggis halus dimaserasi dengan 500 ml metanol. Maserasi dilakukan sebanyak 2 kali 48 jam disertai pengocokan/pengadukan setiap 12 jam. Kemudian didekantasi dan disaring dengan corong Buchner yang dilapisi kertas saring Whatman.
Ekstrak yang diperoleh kemudian dipekatkan dengan menggunakan evaporator hingga tersisa seperlima dari volume awal. Ekstrak kental yang diperoleh selanjutnya dapat langsung digunakan untuk proses biosintesis nanopartikel perak.
Ekstrak daun manggis disimpan dalam lemari es ketika tidak dipakai.
3. Pembuatan Larutan AgNO3 4 mM
Larutan stok AgNO3 dibuat dengan menimbang 0,17 gram AgNO3 kemudian dilarutkan dengan aquabides dalam labu ukur 250 ml hingga tanda batas pada labu ukur 250 ml hingga diperoleh larutan AgNO3 4mM.
4. Biosintesis Nanopartikel Perak Biosintesis nanopartikel perak dilakukan secara triplo di mana dalam proses pengerjaannya 20 ml ekstrak daun manggis ditambahkan kedalam 180 ml AgNO3 4 mM dalam labu erlenmeyer 250 ml. Larutan kemudian dipanaskan di atas magnetic stirer pada suhu 70 oC selama 90 menit, dan setiap 30 menit dilakukan analisis dengan spektrofotometer UV-Vis untuk melacak saat terbentuknya nanopartikel perak yang ditandai dengan munculnya puncak absorbansi pada panjang gelombang 395-515 nm (Yasin dkk., 2013).
Formasi/pembentukan nanopartikel juga ditandai dengan terjadinya perubahan warna larutan.
5. Pengukuran Spektrum UV-Vis Sebelum dilakukan analisis terhadap larutan sampel (larutan hasil reaksi eksrak daun manggis dengan AgNO3 4 mM), dilakukan standarisasi (pemindaian serapan panjang gelombang larutan AgNO3 4mM dan ekstrak daun manggis) instrumen UV-Vis dengan menggunakan blanko (Yasin, dkk.
2013). Blanko yang digunakan adalah larutan ekstrak daun manggis yang tidak ditambahkan AgNO3. Pemindaian larutan blanko serta sampel dipindai pada panjang gelombang 190-900 nm.
Pembentukan nanopartikel perak dikonfirmasi dengan adanya serapan lambda maksimum pada panjang gelombang 395-515 nm.
6. Karakterisasi Nanopartikel Perak
Analisis bentuk serta morfologi nanopartikel perak dianalisis dengan menggunakan instrumen Scanning Electron Microscopy (SEM). Larutan sampel yang diperoleh disentrifugasi pada 8900 rpm selama 45 menit, endapan yang dihasilkan lalu dicuci dengan aquabides sebanyak 10 ml lalu disentrifugasi kembali, proses ini dilakukan sebanyak 4-5 kali, endapan yang diperoleh kemudian dikeringkan di oven pada suhu 100
oC. Serbuk yang diperoleh kemudian dianalisis dengan menggunakan SEM (Naik, dkk. 2013).
7. Analisis Ukuran Nanopartikel Ukuran dari nanopartikel perak dianalisis dengan instrumen Particle Size Analyzer (PSA).
Larutan hasil sentrifugasi terakhir yang berisi endapan nanopartikel dikocok hingga endapan homogen dengan larutan, kemudian diambil sebanyak 2 ml dan diencerkan hingga 25 ml. larutan yang diperoleh kemudian dianalisis dengan instrumen PSA untuk mengetahui distribusi ukuran nanopartikel.
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian
1. Ekstraksi Daun Manggis Daun manggis kering yang telah dihaluskan diekstraksi menggunakan pelarut metanol dengan metode maserasi selama 2x48 jam untuk mengestrak senyawa metabolit yang terdapat dalam daun manggis.
Ekstrak yang diperoleh kemudian disaring dan diuapkan pelarunya menggunakan rotary evaporator sehingga diperoleh ekstrak kental sebanyak 200 ml dari volume awal sebanyak 1000 ml, ekstrak tersebut kemudian digunakan sebagai bioreduktor dalam proses sintesis nanopartikel perak.
2. Spektrum UV-Vis
Nanopartikel Perak
Nanopartikel perak yang dihasilkan dengan menggunakan metode biosintesis yang dianalisis dengan menggunakan instrumen UV- Vis dapat dilihat pada Gambar 1 dan Tabel 1. Hasil yang diperoleh digunakan sebagai analisis awal terbentuknya nanopartikel perak dari
hasil reduksi ion perak dalam larutan menjadi nanopartikel perak dengan menggunakan ekstrak metanol daun manggis.
Gambar 1. Grafik Spektrum UV-Vis Biosintesis Nanopartikel Perak pada Berbagai Rentang Waktu
Tabel 1. Hubungan antara Spektrum Absorbansi UV-Vis Nanopartikel Perak Terhadap Waktu Reaksi.
Waktu (menit) Kontrol
(Ekstrak)
0 30 60 90
Panjang Gelombang
() 449 477 469 438 731 754 193
Absorbansi 0,397 1,622 1,766 1,832 1,230 1,232 5,000
Gambar 1 memperlihatkan perubahan absorbansi serta puncak panjang gelombang larutan nanopartikel seiring bertambahnya waktu dengan panjang gelombang ekstrak daun manggis sebagai kontrol.
Tabel 1 dan Gambar 1 memperlihatkan bahwa seiring bertambahnya waktu, absorbansi larutan semakin meningkat, dengan puncak panjang gelombang yang masuk dalam rentang absorbansi larutan nanopartikel perak yaitu 395- 515 nm. Hal ini menandakan terbentuknya nanopartikel perak.
Nilai absorbansi larutan berbanding
lurus dengan konsentrasi nanopartikel perak dalam larutan.
Semakin tinggi nilai absorbansi, maka konsentrasi nanopartikel dalam larutan semakin tinggi. Pada menit ke 90 muncul dua puncak pada daerah inframerah (>700 nm) yaitu 731 nm dan 754 nm yang menandakan bahwa terjadi agregasi nanopartikel. Bentuk puncak absorbansi nanopartikel yang landai menandakan bahwa partikelnya polydisperse (ukuran partikel tidak seragam).
3. Karakterisasi Nanopartikel Perak
Nanopartikel perak yang dihasilkan dari reduksi ion perak dikarakterisasi dengan instrumen Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Particle Size Analyzer (PSA) untuk menentukan morfologi, ukuran, dispersitas, serta agregasi nanopartikel. Nanopartikel juga dianalisis dengan instrumen Energy- dispersive X-ray spectroscopy (EDS) bertujuan untuk menganalisis komposisi kimia dari nanopartikel perak.
Analisis nanopartikel dengan instrumen SEM dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui morfologi nanopartikel. Gambar 2 merupakan gambar bentuk serta ukuran nanopartikel yang diperoleh melalui hasil pengamatan menggunakan SEM, dari gambar yang diperoleh dapat dilihat bahwa nanopartikel perak yang disintesis berbentuk acak, dengan ukuran yang
cenderung bervariasi akibat efek dari agregasi nanopartikel.
Gambar 2. Morfologi Nanopartikel Perak
Komposisi kimia dari nanopartikel perak hasil biosintesis dapat diketahui melalui hasil analisis instrumen Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Komposisi kimia nanopartikel perak ditampilkan dalam bentuk spektrum seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Spektrum EDS Nanopartikel Perak
Berdasarkan spektrum diatas, persentase komposisi kimia nanopartikel perak dapat diketahui.
Persentase komposisi kimia sampel diperoleh menggunakan alogaritma ZAF, dimana Z adalah nomor atom
unsur, A adalah absorbansi, dan F adalah nilai fluoresence. Persen komposisi kimia nanopartikel perak yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 2.
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
keV 0.0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
cps/eV
O Na Al Si Cl Cl
Cd Cd
Cd
Ag Ag
Ag Mg
Ru Ru
Ru
Cr Cr
Tabel 2. Komposisi Kimia Hasil Biosintesis Nanopartikel Perak
Unsur/Elemen Atom (%)
Berat (%)
Oksigen (O) 6,27 1,20
Silikon (Si) 0,35 0,12
Aluminium (Al) 0,75 0,24
Natrium (Na) 3,09 0,85
Klor (Cl) 18,10 7,70
Kadmium (Cd) 2,61 3,52
Perak (Ag) 63,79 82,53
Magnesium (Mg) 2,15 0,63 Rutenium (Ru) 2,39 2,89
Krom (Cr) 0,50 0,31
Berdasarkan hasil dari Gambar 4 dan Tabel 2 nampak bahwa komposisi utama dari nanopartikel perak hasil biosintesis adalah Perak (Ag) yaitu sebesar 82,53 % dari berat sampel nanopartikel yaitu sebanyak 0,0724
g. Untuk mengetahui
ukuran/diameter nanopartikel dilakukan analisis lebih lanjut dengan menggunakan instrumen PSA. Ukuran/diameter nanopartikel perak hasil biosintesis dapat dilihat pada Gambar 4 dan Tabel 3.
Gambar 4. Grafik Distribusi Ukuran Hasil Biosintesis Nanopartikel Perak Berdasarkan: (A) Intensitas, (B) Volume, (C) Jumlah
Grafik yang ditampilkan pada Gambar 4 adalah merupakan distribusi diameter nanopartikel perak hasil biosintesis berdasarkan intensitas, volume, dan jumlah. Dari
grafik terlihat bahwa dimater nanopartikel perak tidak merata atau bervariasi. Diameter nanopartikel perak dapat dilihat secara mendetail pada Tabel 3.
C A
B
Tabel 3. Distribusi Ukuran Nanopartikel Perak Berdasarkan Intensitas, Volume, dan Jumlah
Ukuran
(nm) Intensitas Jumlah Volume
204,23 0,01 0,00 0,00
213,85 0,02 0,00 0,00
223,93 0,04 0,01 0,00
234,49 0,08 0,02 0,01
245,54 0,15 0,03 0,01
257,11 0,24 0,05 0,03
269,22 0,37 0,08 0,05
281,91 0,52 0,11 0,07
295,20 0,68 0,12 0,09
309,11 0,82 0,12 0,10
323,68 0,92 0,10 0,10
338,93 0,96 0,09 0,10
354,91 0,93 0,07 0,09
371,63 0,83 0,06 0,08
389,15 0,69 0,04 0,07
407,49 0,53 0,03 0,07
426,69 0,38 0,03 0,06
446,80 0,25 0,02 0,04
467,86 0,15 0,01 0,02
489,91 0,09 0,00 0,01
513,00 0,05 0,00 0,00
537,17 0,02 0,00 0,00
562,49 0,01 0,00 0,00
Tabel 3 memperlihatkan variasi diameter nanopartikel perak hasil biosintesis. Hasil pengukuran PSA menggunakan cumulants method, diperoleh diameter rata-rata nanopartikel yaitu 339,44 nm yang diperoleh dari hasil perhitungan Zaverage instrumen. Zaverage atau cumulants mean adalah nilai rata-rata dari distribusi intensitas partikel.
B. Pembahasan
1. Biosintesis Nanopartikel Perak Biosintesis nanopartikel perak pada penelitian ini dilakukan dengan mereaksikan 20 ml ekstrak metanol daun manggis dengan 180 ml larutan perak nitrat (AgNO3) dan
dipanaskan pada suhu 70 oC selama 90 menit.
Secara umum indikator terbentuknya nanopartikel perak dapat dilihat dari perubahan warna larutan menjadi coklat kehitaman, pada penelitian yang dilakukan larutan berubah warna dari kuning menjadi coklat pada menit ke 30.
Seiring bertambahnya waktu, warna larutan semakin pekat diakibatkan oleh terjadinya reaksi reduksi antara ion perak dengan senyawa dalam ekstrak daun manggis yang mereduksi ion perak (Ag+) menjadi nanopartikel perak (Ag). Perubahan warna larutan seiring bertambahnya waktu, dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Perubahan Warna Larutan yang Terjadi Seiring Bertambahnya Waktu
Untuk membuktikan bahwa reaksi reduksi sedang berlangsung maka dilakukan pengukuran absorbansi panjang gelombang dengan UV-Vis. Indikasi terbentuknya nanopartikel diketahui dengan terbentuknya puncak
0 menit 30 menit
60 menit 90 menit
absorbansi pada kisaran panjang gelombang 395-515 nm. Berdasarkan hasil pengukuran UV-Vis diperoleh kondisi optimum reaksi pembentukan nanopartikel perak yaitu pada 60 menit dengan nilai absorbansi 1,766 pada = 469 nm.
Walaupun menit 90 menunjukkan nilai absorbansi yang lebih besar yaitu 1,832 pada = 438 nm, namun pada menit ke 90 muncul dua puncak pada daerah inframerah (>700nm) yaitu 731 nm dan 754 nm yang
menandakan aglomerasi
nanopartikel. Munculnya puncak kedua pada spektrum UV-Vis disebabkan oleh ketika nanopartikel perak beragregat, elektron konduksi pada setiap permukaan partikel menjadi terdelokalisasi dan dibagi di antara partikel tetangga. Ketika hal ini terjadi, resonansi plasmon
permukaan bergeser ke energi yang lebih rendah, menyebabkan puncak absorbansi bergeser ke panjang gelombang ke panjang gelombang yang lebih panjang yaitu pada wilayah inframerah (>700 nm).
Hasil analisis spektrum UV- Vis larutan menandakan bahwa ekstrak daun manggis berpotensi sebagai bioreduktor dalam proses sintesis nanopartikel, senyawa metanolit sekunder yang terkandung dalam daun manggis yaitu xanton berpotensi sebagai agen pereduksi dalam proses biosintesis nanopartikel perak. Beberapa perbandingan karakteristik nanopartikel perak yang disintesis dengan menggunakan metode kimia (bottom-up) maupun metode biosintesis dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perbandingan Karakteristik Hasil Sintesis Nanopartikel Perak Menggunakan Beberapa Agen Pereduksi yang Berbeda.
Agen Pereduksi Stabilizer Waktu Reaksi
Karakteristik Nanopartikel Perak Diameter
(nm) Bentuk Agregasi
Natrium Sitrat &
Natrium Borohidrida
PVP - 25-400 Bulat/Bola &
triangular
Cenderung Beragregasi
Hidrazin Hidrat
Natrium Dodesil Sulfat
(SDS) &
Natrium Sitrat
- 40-60 Bulat/Bola -
Switchgrass (Panicum virgatum)
- 2 Jam 20-40
Bola, Batang, Triangular, Pentagonal, Heksagonal
Cenderung Beragregasi Ekstrak Etanol
Daun Wijaya Kusuma (Pisonia
grandis R.Br)
- 3 Jam 20-150 Bulat/Bola -
Ekstrak Metanol Daun Manggis
(Garcinia Mangostana L.)
- 1 Jam 200-560 Acak Cenderung
Beragregasi
1Dong, P.V, dkk (2012), 2Guzmán, M.G, dkk (2009), 3Mason, C, dkk (2012),
4Firdhouse, M.J, dkk, (2012).
Larutan coklat yang terbentuk juga memberikan efek cermin perak, hal ini juga menandakan bahwa Ag+ telah tereduksi menjadi nanopartikel Ag.
Larutan nanopartikel kemudian disentrifugasi selama 45 menit pada kecepatan 8900 rpm untuk mengendapkan nanopartikel perak.
Endapan nanopartikel yang diperoleh dari hasil sentrifugasi berwana coklat. Endapan serta Larutan nanopartikel perak yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 6.
(a) (b)
Gambar 6. (a) Endapan Nanopartikel Perak, (b) Larutan Nanopartikel Perak
Endapan nanopartikel yang diperoleh dicuci beberapa kali menggunakan aquabides untuk memperoleh nanopartikel murni.
Endapan yang diperoleh dari hasil sentrifugasi kemudian dikeringkan untuk memperoleh serbuk nanopartikel perak. Dari hasil bioreduksi Ag+ menjadi nanopartikel Ag, diperoleh serbuk nanopartikel perak sebanyak 0,0724 gram dengan rendemen sebesar 93,29%. Serbuk nanopartikel perak yang diperoleh dari hasil biosintesis dapat dilihat pada Gambar 7.
(a) (b)
Gambar 7. (a) Serbuk Nanopartikel Perak Hasil Biosintesis, (b) Serbuk Nanopartikel Produksi Industri.
2. Identifikasi dan Karakterisasi Nanopartikel Perak
Nanopartikel perak yang diperoleh melalui metode biosintesis selanjutnya dianalisis lebih lanjut dengan instrumen SEM-EDS dan PSA untuk menganalisis morfologi, aglomerasi, diameter, dan komposisi kimia nanopartikel perak. Hasil analisis SEM diperoleh bahwa nanopartikel hasil biosintesis berbentuk acak. Bentuk serta ukuran nanopartikel memiliki peran penting dalam menentukan sifat nanopartikel seperti sifat optik, mekanik, konduktif, dan toksisitas.
Hasil pengamatan juga memperlihatkan bahwa nanopartikel cenderung beragregasi, di mana pada gambar hasil analisis terlihat bahwa mayoritas partikel-partikel yang terlihat di bawah pengamatan mikroskop cenderung menggumpal menandakan bahwa partikel nanopartikel beragregasi.
Kecenderungan nanopartikel untuk beragregasi disebabkan oleh efek gerak brown dan gaya van der waals dalam larutan nanopartikel. Adanya kecenderungan nanopartikel untuk beragregasi menyebabkan ukuran/
diameter nanopartikel tidak seragam.
Agregasi nanopartikel tersebut dapat diamati dari hasil analisis PSA yang mana diperoleh ukuran nanopartikel B
bervariasi dari 204,23 nm – 562,49 nm dengan rata-rata ukuran nanopartikel yaitu pada kisaran sebesar ~300 nm. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 3 yang memperlihatkan distribusi ukuran nanopartikel perak, dari tabel terlihat intensitas tertinggi berada pada kisaran 300 nm juga dari hasil perhitungan Zaverage instrumen diperoleh nilai rata-rata sebesar 339,44 nm.
Agregasi nanopartikel dapat merubah sifat fisik maupun kimia nanopartikel, agregasi nanopartikel mengurangi rasio luas permukaan nanopartikel. Agregasi nanopartikel menyebabkan pergeseran energi SPR nanopartikel ke tingkat energi yang lebih rendah yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat optik nanopartikel. Selain itu agregasi dapat merubah reaktivitas nanopartikel serta dapat merubah interaksi nanopartikel terhadap suatu organisme. Agregasi nanopartikel dapat dikatakan sebagai proses dua langkah. Langkah pertama, partikel saling mendekat dan saling bertubrukan (transport step).
Langkah kedua, partikel yang bertubrukan saling melekat (attachment step). Untuk mencegah nanopatikel saling melekat dan mengendap dalam larutan, nanopartikel harus distabilkan.
Terdapat dua metode utama dalam stabilisasi nanopartikel dalam larutan yaitu stabilisasi elektrostatik dan stabilisasi sterik.
Stabilisasi elektrostatik adalah suatu mekasime di mana atraksi gaya van der waals diimbangi oleh gaya columb repulsif antara partikel yang bermuatan negatif.
Larutan ionik ditambahkan ke dalam
media untuk memberikan efek columb repulsif dengan cara membentuk lapisan bermuatan disekeliling partikel (Shi, 2002).
Metode lain yang dapat digunakan adalah Stabilisasi sterik, stabilisasi sterik atau stabilisasi polimerik menggunakan molekul polymer yang ditambahkan kedalam media dengan tujuan untuk mencegah agregasi partikel. Molekul polimer bekerja dengan cara membentuk gaya repulsif disekeliling nanopartikel untuk mengimbangi gaya van der waals yang terdapat dalam larutan (Kopeliovich, 2013).
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat disimpulkan:
1. Senyawa metabolit sekunder dari ekstrak metanol daun manggis berpotensi sebagai agen pereduksi dalam proses biosintesis nanopartikel perak.
2. Karakteristik nanopartikel yang dihasilkan dari proses biosintesis adalah nanopartikel berbentuk acak dengan diameter rata-rata 339,44 nm dan cenderung beragregasi.
B. Saran
Berdasarkan hasil yang telah diperoleh melalui penelitian ini, maka penulis menyarankan:
1. Dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai optimasi biosintesis nanopartikel perak menggunakan ekstrak daun manggis.
2. Dilakukan penelitian mengenai penambahan stabilizer dalam proses biosintesis untuk mencegah agregasi nanopartikel.
3. Dilakukan penelitian lain mengenai kontrol bentuk serta ukuran nanopartikel dengan menggunakan ekstrak daun manggis.
DAFTAR PUSTAKA
Chaverri, J.P., dkk. 2008. Medicinal Properties of Mangosteen (Garcinia mangostana). Food and Chemical Toxicology 46 (2008) 3227–3239.
Dong, P.V., dkk. 2012. Chemical synthesis and antibacterial activity of novel-shaped silver nanoparticles. Van Dong et al.
International Nano Letters 2012, 2:9.
Elzy, S.R. 2010. Applications and physicochemical
characterization of
nanomaterials in
environmental, health, and safety studies. Iowa: University of Iowa.
Firdhouse, M.J., Lalitha, P., &
Sripathi, S.K. 2012. Novel synthesis of silver nanoparticles using leaf ethanol extract of Pisoniagrandis (R. Br). Der Pharma Chemica, 2012, 4 (6):2320-2326.
Ghosh, S., dkk. 2012. International Journal of Nanomedicine 2012:7 483–496.
Guzmán, M.G., Dille, J., Godet, S.
2009. Synthesis of silver nanoparticles by chemical reduction method and their antibacterial activity.
International Journal of Chemical and Biomolecular Engineering 2:3 2009.
Kholoud, M. M., dkk. 2009.
Synthesis and applications of silver nanoparticles. Arabian Journal of Chemistry (2010) 3, 135–140.
Kopeliovich, D. 2013. Stabilization of colloids. (online):
www.substech.com/
dokuwiki/doku.php?id=stabiliz ation_of_colloids&DokuWiki=
da35aeb9ca4189bce21697c877 2a48a3. Diakses tanggal 05 April 2015.
Mason, C., dkk. 2012. Switchgrass (Panicum virgatum) Extract Mediated Green Synthesis of Silver Nanoparticles. World Journal of Nano Science and Engineering, 2012, 2, 47-52.
Oldenburg, S.J. 2014. Silver Nanoparticles: Properties and Applications. (Online):
www.sigmaaldrich.com/materi als-
science/nanomaterials/silver- nanoparticles.html. diakses tanggal 15 Maret 2014.
Ramteke, C., dkk. 2013. Synthesis of Silver Nanoparticles from the Aqueous Extract of Leaves of Ocimum sanctum for Enhanced Antibacterial Activity. Journal of Chemistry Volume 2013, Article ID 278925, 7 pages.
Shi, J. 2002. Steric Stabilization.
USA: The Ohio State University.
Yasin, S., Liu, L., & Yao, J. 2013.
Biosynthesis of Silver Nanoparticles by Bamboo Leaves Extract and Their Antimicrobial Activity. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics 6:1 (2013) 77-84.
