Sintesis dan Karakterisasi Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid dengan Penambahan Asam Laurat Sebagai Plasticizer Untuk Aplikasi Penutup Luka
Dina Fitrina Alifa, Djoni Izak Rudyardjo, Jan Ady
Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Email: dinafitrina@yahoo.com
Abstract.
The research has been done about the synthesis and characterization of hydrogel chitosan-glutaraldehyde by adding lauric acid as a plasticizer for wound dressing application. This study aimed to determine the effect of variations in the composition of the chitosan-glutaraldehyde-lauric acid on mechanical properties and good physical properties that can be applied as a wound dressing. Chitosan derived from crab shell waste extraction which is chemically through deproteinasi stage, demineralization, and deacetylation. Hydrogels of chitosan-glutaraldehyde-lauric acid are made by mixing chitosan which is dissolved in 1% acetic acid and 1% lauric acid with 1% glutaraldehyde solution. The addition of glutaraldehyde serves to improve the mechanical properties of chitosan. Variation of the mass ratio of chitosan-glutaraldehyde-lauric acid are at 50:0:1, 50:3:1, 50:4:1, 50:5:1 and 50:6:1. The results were obtained with a degree of deacetylation of chitosan 86.377%. Characterization of the mechanical properties of the test results (tensile strength and elongation at break) the hydrogels showed that chitosan hydrogel-glutaraldehyde-lauric acid has characteristics that appropriate the standards of the mechanical properties of human skin. chitosan hydrogel lauric acid-glutaraldehyde-best demonstrated by varying the mass ratio of chitosan-glutaraldehyde-lauric acid at 50:4:1 which has a value of 120.233 ± 0.015 m thickness, tensile strength of 23.6 ± 10.8 MPa, elongation at 17, 93 ± 0,97 %, the surface structure is flat, there are no bubbles and has the ability to absorb the value of 245.75 ± 2,99 % by soaking in a solution of PBS about 45 minutes. Keywords: Hydrogels, chitosan, glutaraldehyde, lauric acid, crosslinking, plasticizer, wound dressing.
Abstrak.
Telah dilakukan penelitian sintesis dan karakterisasi hidrogel kitosan-glutaraldehid dengan penambahan asam laurat sebagai plasticizer untuk aplikasi penutup luka. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi kitosan-glutaraldehid-asam laurat terhadap sifat mekanik dan sifat fisik yang baik sehingga dapat diaplikasikan sebagai penutup luka. Kitosan diperoleh dari ekstraksi limbah cangkang kepiting secara kimiawi melalui tahap deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi. Hidrogel dari kitosan-glutaraldehid-asam laurat dibuat dengan cara mencampurkan kitosan yang dilarutkan dalam 1% asam asetat dan 1% asam laurat dengan 1% larutan glutaraldehid. Penambahan glutaraldehid berfungsi untuk memperbaiki sifat mekanik dari kitosan. Variasi perbandingan massa kitosan-glutaraldehid-asam laurat sebesar 50:0:1, 50:3:1, 50:4:1, 50:5:1 dan 50:6:1. Dari hasil penelitian diperoleh kitosan dengan derajat deasetilasi 86,377 %. Hasil karakterisasi uji sifat mekanik (Tensile strength dan Elongation at break) pada hidrogel menunjukkan bahwa hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat memiliki karakteristik yang memenuhi standar sifat mekanik kulit manusia. hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat terbaik ditunjukkan dengan memvariasi perbandingan massa kitosan-glutaraldehid-asam laurat sebesar 50:4:1 yang memiliki nilai ketebalan 120,233 ± 0,015 , kuat tarik sebesar 23,6 ± 10,8 MPa, elongasi sebesar 17,93 ± 0,97 %, struktur permukaannya yang rata, tidak terdapat gelembung serta memiliki nilai kemampuan absorbsi sebesar 245,75 ± 2,99 % dengan perendaman didalam larutan PBS sekitar 45 menit.
Kata kunci: Hidrogel, kitosan, glutaraldehid, asam laurat, crosslinking, plasticizer, penutup luka.
Pendahuluan
Hidrogel Superabsorben adalah suatu istilah mencakup jenis polimer yang berbasis kemampuan mengabsorbsi sejumlah kuantitas cairan biologis. Hidrogel superabsorben ini sangat efektif mengabsorbsi cairan biologis (Erizal., & Redja, I Wayan. 2010; Spagnola, Cristiane., et al, 2012). Pada hakikatnya hidrogel superabsorben adalah polimer berikatan silang yang mempunyai kemampuan mengabsorbsi cairan biologis ratusan kali beratnya, tidak larut dalam cairan karena adanya struktur tiga dimensi pada jaringan polimernya. Hidrogel superabsorben merupakan materi yang sangat menarik karena sifat kelarutannya dan daya angkut cairan biologis yang unik. Karena sifat unik tersebut, pada beberapa tahun belakangan ini dilakukan penelitian dan pengembangan hidrogel superabsorben secara intensif untuk aplikasi dibidang kesehatan, farmasi, kimia, pengemas makanan, pembuatan kertas, industri holtikultura, dan pengeboran minyak (Erizal.,& Redja, I Wayan, 2010).
Hidrogel superabsorben dapat diaplikasikan dibidang kesehatan sebagai penutup luka (Istiqomah, N., 2012). Disamping itu perawatan luka berkaitan dengan perubahan jaringan kulit, misalnya lecet, luka iris, dan menghilangkan kelebihan eksudat. Berbagai cara dilakukan oleh manusia untuk menyembuhkan luka dengan mencuci luka, menutup luka dengan penutup luka, hingga memberi obat antiseptik seperti povidone iodine. Penelitian tentang penutup luka difokuskan pada percepatan perbaikan luka dengan perancangan secara sistematis pada bahan penutup. Penelitian tersebut mengarah kepada penggunaan bahan biologis seperti kitin dan turunannya kitosan, yang mana kitosan sendiri memiliki kegunaan yang cukup luas dalam medis (Goosen, 1997).
Salah satu bahan yang berpotensi sebagai absorben adalah kitosan yang merupakan sebuah kopolimer dari 2-glukosamin dan N-asetil-2 glukosamin, senyawa turunan dari kitin yang bersifat ramah lingkungan, diantaranya biodegradabel, biokompatibel, biofungsional dan bioadsorbabel (Chunyu Chang, et al, 2011; Chengjun Zhou, et al, 2011; Shu-Guang Wang, et al, 2008). Kitosan merupakan hemostat, yang membantu dalam pembekuan darah secara alami.
menunjukkan bahwa pencampuran kitosan dengan glutaraldehid dapat diaplikasikan sebagai hidrogel. Hidrogel merupakan suatu jaringan rantai polimer hidrofilik yang saling terikat silang satu sama lain dan memiliki kemampuan absorbsi yang tinggi, hingga lebih dari 99,9% (Erizal.,& Redja, I Wayan, 2010). Hidrogel dapat terurai melalui pembusukan oleh mikroba sehingga aman digunakan. Untuk menghasilkan kualitas hidrogel kitosan-glutaraldehid yang baik tidak terlepas dari penggunaan zat pemlastis yang ditambahkan. Zat pemlastis adalah bahan organik yang ditambahkan ke dalam material hidrogel kitosan-glutaraldehid dengan maksud untuk meningkatkan sifat mekanik yang memenuhi standar pada kulit manusia sehingga dapat diaplikasikan untuk penutup luka pada kulit serta meningkatkan fleksibilitas dari hidrogel kitosan-glutaraldehid.
Penelitian mengenai hidrogel komposit dari kitosan-glutaraldehid yang telah dilakukan sebelumnya menunjukkan bahwa pencampuran kitosan dengan glutaraldehid dapat diaplikasikan sebagai penutup luka (Istiqomah, N., 2012). Tetapi pada penelitian ini tidak dapat dilakukan uji sifat mekanik dikarenakan hidrogel terlalu rapuh sehingga mudah robek (Istiqomah, N., 2012). Hal itu yang mendasari penulis untuk memperbaiki sifat mekanik dengan menambahkan agen pengikat silang glutaraldehid disertai dengan penambahan zat pemlastis. Di mana salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai zat pemlastis (plasticizer) adalah asam laurat (Kurnia, 2010). Asam laurat merupakan asam lemak jenuh rantai sedang yang mudah dimetabolisme dan bersifat antimikroba (antivirus, antibakteri dan antijamur) sehingga mempercepat metabolisme sel di kulit (Suhirman, 2004).
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka penelitian yang akan dilakukan adalah sintesis dan karakterisasi hidrogel kitosan-glutaraldehid dengan penambahan asam laurat sebagai plasticizer untuk aplikasi penutup luka. Dengan adanya upaya perbaikan tersebut diharapkan nantinya dapat dihasilkan kualitas material hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dengan kinerja yang lebih baik dalam sifat mekanik yang memenuhi standar pada kulit manusia dan kemampuan daya absorb yang sesuai sehingga dapat bekerja secara optimal sebagai material medis.
Metode Penelitian
Dalam penelitian ini bahan-bahan yang digunakan sebagai berikut:
cangkang kepiting, glutaraldehid, asam laurat, larutan NaOH, HCl, asam asetat, KBr, PBS, etanol 96% dan aquades.. Sedangkan alat-alat yang digunakan adalah
blender, neraca digital, gelas beaker, termometer, cawan porselin, saringan kertas, gelas ukur, pipet, pengaduk, oven, heater, magnetic stirrer, plat kaca, selotip, screen mesh, cutter, nampan dan ember. Peralatan untuk keperluan analisis kuantitatif dan kualitatif adalah Coating Thickness Gauge tipe TT 210, FTIR tipe Bruker tensor 27, mesin Tensile merk IMADA tipe HV-1000N, dan mikroskop optik merk OLYMPUS tipe CX41.
Pada penelitian dilakukan pembuatan kitosan dari bahan dasar cangkang kepiting yang diproses dalam tiga tahap yaitu tahap deproteinasi, tahap demineralisasi, dan tahap deasetilasi. Pada tahap deproteinasi Cangkang kepiting yang sudah dihaluskan dimasukkan ke dalam gelas beker ditambahkan dengan natrium hidroksida 3,5 % perbandingan 1:10 (w/v). Proses deproteinasi dilakukan selama ± 2 jam pada suhu 75 °C dengan pengadukan magnetik stirrer. Kemudian cangkang kepiting dicuci dengan menggunakan aquades hingga pH air cucian netral, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 80 °C sampai kering sehingga dalam proses ini didapatkan crude kitin. Crude kitin yang diperoleh ditimbang dan dicatat. Sedangkan pada tahap demineralisasi dimana Crude kitin hasil deproteinasi dimasukkan ke dalam gelas beker kemudian ditambahkan larutan HCl 2N dengan perbandingan antara crude kitin dengan larutan HCl 1:15 (w/v). Pada proses ini dilakukan dengan pengadukan menggunakan magnetik stirrer selama 30 menit pada suhu kamar. Setelah itu crude kitin dicuci dengan aquades hingga pH air cucian netral, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 80 oC sampai kering sehingga dalam proses ini dihasilkan kitin. Kitin yang diperoleh kemudian ditimbang dan dicatat. Proses transformasi kitin menjadi kitosan (Deasetilasi) ini dilakukan dengan cara memasukkan kitin ke dalam gelas beaker, kemudian ditambahkan larutan NaOH 60% dengan perbandingan kitin dan larutan NaOH 1:10 (w/v). Campuran direbus dengan suhu 110oC selama 2 jam dengan pengadukan dengan magnetik stirer. Setelah itu menyaring campuran, kemudian
mencucinya dengan aquades hingga didapatkan pH air cucian netral. Langkah selanjutnya adalah dengan mengeringkan di dalam oven pada suhu 80oC sampai kering, sehingga diperoleh kitosan. Kitosan yang diperoleh, kemudian ditimbang dan dicatat.
Prosedur pembuatan larutan kitosan adalah sebagai berikut : kitosan dilarutkan ke dalam asam asetat 1% pada temperatur ruang dan dibiarkan semalam dengan pengadukan mekanik terus menerus untuk mendapatkan larutan 1% (w/v). Larutan kitosan kental berwarna kuning pucat disaring untuk menghilangkan materi yang tidak larut.Dimana pembuatan hidrogel sebagai berikut : larutan glutaraldehid 1 % ditambahkan ke dalam larutan kitosan dengan rasio 50:0, 50:3, 50:4 ,50:5 dan 50:6 Larutan tersebut diaduk selama 60 menit dalam suhu ruang sampai viskositasnya meningkat. Larutan kemudian ditambahkan asam laurat (plasticizer) 1% w/v yang telah dilelehkan pada suhu 44 °C karena titik leleh asam laurat berada pada suhu 44 °C. Asam laurat merupakan asam lemak jenuh sehingga untuk melarutkannya dibutuhkan etanol 96%. Setelah semua bahan tercampur, dilakukan pengadukan selama 30 menit supaya diperoleh larutan yang homogen . Larutan hidrogel Kitosan:glutaraldehid:asam laurat dengan rasio 50:0:1, 50:3:1, 50:4:1 ,50:5:1 dan 50:6:1 yang terbentuk, didiamkan selama 24 jam pada suhu kamar dengan tujuan menghilangkan gelembung udara yang terperangkap saat proses pengadukan. Larutan tersebut kemudian dituang pada plat kaca yang telah dibersihkan dan sisi-sisinya diberi selotip. Kemudian dikeringkan pada suhu ruang selama 7 hari (proses dilakukan dengan keadaan lingkungan steril). Hidrogel yang telah kering tersebut kemudian dicelupkan ke dalam larutan NaOH 4% untuk membantu melepaskan hidrogel yang masih melekat pada kaca. Larutan NaOH dalam hal ini berfungsi sebagai larutan non pelarut yang dapat berdifusi ke bawah lapisan hidrogel sehingga hidrogel tidak melekat pada plat kaca dan mudah untuk dilepas.
Uji Ketebalan
Uji ketebalan pada sampel uji dilakukan menggunakan alat Coating Thickness Gauge tipe TT 210. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi kitosan-glutaraldehid dengan penambahan asam laurat
terhadap ketebalan sampel uji yang dihasilkan. Uji Kekuatan Tarik Hidrogel
Parameter penting karakteristik mekanik yang diukur dan diamati dari sebuah material hidrogel kitosan-glutaraldehid dengan penambahan plasticizer asam laurat adalah uji tarik dengan menggunakan mesin tensile merk IMADA tipe HV-1000N. Uji tarik ini untuk mengetahui sifat-sifat mekanik seperti kekuatan, kekenyalan, kekakuan dan plastisitas. Hidrogel ditarik dengan kecepatan tertentu hingga putus. Besar beban penarik maksimum (Fmax ) dan perubahan panjang
Hidrogel pada saat putus dicatat. Berdasarkan hasil ini diperoleh nilai stress dan elongation at break dengan menggunakan persamaan (Van Vlack, 1991) :
(1)
Dengan σ = Stress ( N/m2 ), F = Beban ( N ), A = Luas permukaan ( m2 )
(2)
Dengan ε = Elongation ( % ), L = Panjang akhir spesimen uji ( cm ), Lo = Panjang awal spesimen uji ( cm )
Sehingga akan diperoleh nilai kuat tarik (Ultimate Tensile Strength) dan elongation. Hidrogel dari kitosan, glutaraldehid dan asam laurat sebagai pemlastis dapat digunakan sebagai penutup luka (Wound Dressing) apabila memenuhi standar sifat mekanik kulit manusia.
Tabel 1 Perbandingan Standar Sifat Mekanik Kulit Manusia (Annaidh et al, 2011)
Uji Kemampuan Absorbsi
Kemampuan absorbsi dari hidrogel ditentukan dengan menginkubasi hidrogel pada pH 7,4 di Phosphate Buffer Saline (PBS) pada suhu ruang. Berat basah hidrogel dihitung selama beberapa kali dengan memberi sponge filter paper untuk menghilangkan air yang diserap pada permukaan kemudian segera ditimbang dengan timbangan digital.Banyaknya air yang terserap pada hidrogel dapat dihitung (Istiqomah, N., 2012) :
(3)
Dimana E adalah persentase absorbsi air pada hidrogel. me menunjukkan
berat hidrogel yang telah menyerap PBS dan mo adalah berat mula-mula.
Uji Morfologi Hidrogel
Pengujian dilakukan dengan cara memotong hidrogel dengan ukuran 1cm x 1cm, kemudian meletakkan sampel di atas preparat setelah itu diamati dengan menggunakan mikroskop sehingga dapat terlihat struktur permukaan hidrogel. Uji Spektrofotometer FT-IR
Hasil FT-IR diperoleh dalam bentuk spektrum yang menggambarkan besarnya nilai % transmitan dan bilangan gelombang, sehingga dapat diketahui gugus fungsi apa saja yang terdapat pada hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat. Analisa kuantitatif dari spektroskopi IR dapat dilakukan berdasarkan spektra inframerah yang dihasilkan, salah satu contohnya adalah penentuan derajat deasetilasi dari kitin dan kitosan menggunakan persamaan Domszy dan Robers.
(4)
Dengan A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1, A3450=
absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1, 1,33= tetapan yang diperoleh dari perbandingan A1655/A3450 untuk kitosan dengan asetilasi penuh
Metode yang digunakan untuk menentukan absorbsi pada spektra inframerah adalah metode garis dasar (base line). Dengan metode ini, transmitan pada bilangan gelombang yang diinginkan ditentukan dengan memperbandingkan jarak antara dasar pita dan puncak pita pada bilangan gelombang yang diinginkan
tersebut. Kitosan memiliki derajat deasetilasi > 70% sedangkan kitin memiliki derajat deasetilasi < 70%. Dengan mengetahui derajat deasetilasi maka polimer kitin dan kitosan dapat dibedakan.
Hasil Dan Pembahasan Hasil Pembuatan Kitosan
Pada proses pembuatan kitosan dari cangkang kepiting terdiri dari proses deproteinasi, demineralisasi dan deasetilasi.
Tabel 2 Data Pembuatan Kitosan dari Cangkang Kepiting proses Cangkang kepiting (gram)
Awal 95,0024 Deproteinasi 85,3981 Demineralisasi 19,4056 Deasetilasi 12,8811
Hasil Proses Karakterisasi Kitin dan Kitosan Hasil Uji Kelarutan terhadap Asam 0,75%
Uji sederhana untuk mengetahui bahwa kitosan yang telah dibuat benar-benar telah terbentuk adalah dengan melakukan uji kelarutan menggunakan larutan asam asetat 0,75%. Dalam asam asetat encer kitosan hasil deasetilasi akan larut, sedangkan kitin tidak dapat larut dalam asam asetat encer (Kurnia, 2010). Pada uji kelarutan dengan menggunakan asam asetat telah diketahui bahwa kitosan larut dalam asam asetat 0,75%, sehingga dapat dipastikan hasil dari proses deasetilasi kitin telah menjadi kitosan .
Hasil Uji spektroskopi IR Penentuan Derajat Deasetilasi pada Kitosan
Hasil IR diperoleh dalam bentuk spektrum yang menggambarkan besarnya nilai % transmitan dan bilangan gelombang untuk kitosan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Spektrum IR Kitosan
Perhitungan derajat deasetilasi menggunakan spektra IR ditentukan dengan absorbansi dari gugus amida (1659,12 cm-1) dan gugus hidroksil (3425,31 cm-1). Dari hasil penelitian berdasarkan analisis spektra IR dengan menggunakan metoda base-line, maka didapatkan nilai perhitungan untuk derajat deasetilasi dari kitosan dari cangkang kepiting sebesar 86,377 %. Dengan derajat deasetilasi lebih dari 70%, maka sampel ini dapat disimpulkan sebagai kitosan (Thate ,2004). Derajat deasetilasi menentukan banyaknya gugus asetil yang telah dihilangkan selama proses transformasi dari kitin menjadi kitosan.
Hasil Karakterisasi Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Secara umum parameter penting karakteristik mekanik yang diukur dan diamati dari sebuah material adalah kuat tarik (Tensile strength) dan perpanjangan (Elongation at break). Sifat fisik dan morfologi yang digunakan sebagai parameter kualitas hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat adalah ketebalan hidrogel, struktur morfologi, FT-IR dan kemampuan absorb.
Hasil Uji Ketebalan Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Uji ketebalan pada sampel dilakukan pada tiga titik, yaitu bagian atas, tengah dan bawah, kemudian dihitung ketebalan rata-ratanya tiap variasi komposisi glutaraldehid.
Tabel 3 Data pengukuran ketebalan hidrogel pada variasi komposisi glutaraldehid
Gambar 2 Grafik Ketebalan Rata-Rata Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Berdasarkan Tabel 3, hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dengan variasi komposisi glutaraldehid mempunyai ketebalan yang berbeda. Hal di atas dapat dijelaskan bahwa dengan variasi penambahan agen pengikat silang (crosslinking) glutaraldehid yang ditambahkan, ketebalan hidrogel mempunyai kecenderungan meningkat dengan bertambahnya agen pengikat silang (crosslingking) glutaraldehid yang mengikat molekul kitosan . Hal ini disebabkan oleh semakin bertambahnya agen pengikat silang (crosslingking) glutaraldehid yang digunakan sehingga total padatan yang ada pada hidrogel setelah pengeringan semakin besar. Ketebalan hidrogel juga dipengaruhi oleh luas cetakan, volume larutan, dan banyaknya total padatan dalam larutan (Astuti, 2008).
Hasil Uji Tarik Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Data dari hasil uji tarik hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam laurat digunakan untuk memperoleh nilai kuat tarik (Ultimate Tensile Strength) dan elongation at break hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat. Nilai kuat tarik
dan elongasi hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat pada variasi komposisi glutaraldehid dapat dilihat pada Tabel 4, Gambar 3 dan Gambar 4.
Tabel 4 Data Pengukuran Sifat Mekanik Hidrogel pada Variasi Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Gambar 3 Grafik Elongasi Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Pada hasil elongasi dan kuat tarik terlihat adanya peningkatan nilai kuat tarik seiring dengan bertambahnya massa glutaraldehid. Hal ini disebabkan karena molekul agen pengikat silang glutaraldehid mengikat molekul kitosan yang bersifat amorf sehingga struktur hidrogel semakin rapat dan kuat. Semakin rapat struktur hidrogel, berarti jarak antara molekul dalam hidrogel semakin rapat sehingga mempunyai kekuatan tarik dan jebol yang kuat (Meriatna,2008). Selain itu hal tersebut terjadi karena sifat asam laurat sebagai plasticizer yang dapat menurunkan kekakuan supaya lebih fleksibel sehingga kekuatan dan kekakuan hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat juga menurun. Menurut Rhim (1999) umumnya kenaikan tensile strength juga disertai dengan penurunan nilai elongasi yang menghasilkan hidrogel yang kurang elastis dimana nilai elongasi semakin turun dan nilai tensile strength semakin meningkat. Besarnya elongation menentukan keuletan (ductility) suatu material, bila nilainya mendekati nol maka material tersebut merupakan material yang rapuh (Van Vlack, 2004).
Hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dapat digunakan sebagai material medis jika memenuhi standart sifat mekanik tertentu. Berdasarkan pada Tabel 1 pada penelitian Jansen and Rottier(1958) material medis yang dihasilkan yaitu dengan nilai kuat tarik antara 1 MPa – 24 MPa, sedangkan elongasi antara 17% - 207%. Dari analisis data yang telah dilakukan, maka hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dengan perbandingan 50:0:1 , 50:3:1, dan 50:4:1 (v/v) dipilih sebagai sampel terbaik karena memiliki nilai kuat tarik sebesar 20,4 ± 10,6 ; 21,4 ± 9,5 dan 23,6 ± 10,8 dengan elongasi 22,12 ± 0,98 ; 19,55 ± 0,97 ; dan 17,93 ± 0,97 sehingga masuk dalam range sebagai material medis penutup luka yang mendekati sifat mekanik kulit menurut Jansen and Rottier (1958), dimana penutup luka tersebut dapat diaplikasikan pada bagian perut (Abdomen) manusia.
Hasil Uji Kemampuan Absorbsi Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Gambar 5 Grafik Kemampuan Absorbsi HidrogelKitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Pada hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dengan variasi penambahan 0 ml, 3 ml, 4 ml, 5 ml, dan 6 ml memberikan nilai kemampuan absorb yang ditunjukkan pada Tabel 6. Dari data gambar di atas dapat dilihat semakin banyak ikatan silang dapat memperbaiki sifat mekanik, hal ini terbukti bahwa semakin banyak glutaraldehid yang ditambahkan semakin menurun kemampuan absorbsinya dikarenakan rantai NH2 dipakai untuk mengikat gugus
aldehid pada glutaraldehid. Dapat dianalogikan, semakin banyak jumlah glutaraldehid yang ditambahkan, struktur hidrogel semakin padat (pori-pori rongga mengecil), jika struktur hidrogel semakin padat maka dapat dipastikan sifat mekanik semakin meningkat. Hal ini sesuai dengan pernyataan Gooch, Jan W (2002) bahwa semakin banyak rantai yang berikatan silang dalam suatu polimer, kemampuan mengembangnya akan menurun dan hidrogel menjadi semakin keras/kuat. Hal ini dapat disimpulkan bahwa hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat merupakan hidrogel dengan karakteristik yang baik, dibuktikan dengan uji kemampuan absorbsi yang mempunyai nilai kemampuan absorb yang mampu menyerap air atau cairan biologis hingga 99 % kandungannya (Erizal & Redja, I Wayan, 2010).
Hasil Morfologi Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 6 Hasil Uji Mikroskop Optik Permukaan Atas Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat dengan Variasi Glutaraldehid (a) 0 ml, (b) 3 ml, (c) 4
ml, (d) 5 ml, (e) 6 ml, Perbesaran 600x
Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bahwa pada penampang atas hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat yang terdiri dari campuran kitosan dan asam laurat dengan penambahan variasi agen pengikat silang glutaraldehid 0 ml, 3 ml, 4 ml, 5 ml, dan 6 ml menunjukkan struktur permukaan yang rata dan tidak bergelembung. Hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat dengan penambahan glutaraldehid 0 ml, 4 ml dan 5 ml menunjukkan struktur permukaan yang halus, rata, dan tidak adanya kerutan bila dibandingkan dengan penambahan gluaraldehid 3ml dan 6ml. Dapat dijelaskan bahwa agen pengikat silang (crosslinking) bekerja dengan cara melekatkan dirinya sendiri diantara rantai-rantai polimer. Terjadi hal lain ketika penambahan glutaraldehid 3 ml dan 6 ml yang menunjukkan pada penampang atas hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat yang kurang merata yang ditunjukkan dengan adanya kerutan-kerutan, padahal seharusnya glutaraldehid berada diantara kitosan dan asam laurat. Hal ini terjadi karena penambahan glutaraldehid telah melewati batas sehingga molekul agen pengikat silang berlebih berada pada fase tersendiri di luar fase kitosan dan asam laurat sehingga mengakibatkan glutaraldehid pada hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat semakin terlihat kurang merata (Wardhani, 2012).
Hasil Uji FTIR Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid-Asam Laurat
Hasil uji kimia fisik dari pencampuran antara kitosan dengan agen pengikat silang glutaraldehid dan dengan plasticizer asam laurat dengan menggunakan Spektroskopi FTIR secara kualitatif dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional yang terdapat dalam suatu senyawa berdasarkan absorbsinya terhadap sinar inframerah.
Gambar 7 Spektrum IR Hidrogel dengan Penambahan Glutaraldehid (a) 0 ml, (b) 3 ml, (c) 4 ml, (d) 5 ml, (e) 6 ml
Analisis spektroskopi IR yang didapat dari berbagai variasi komposisi glutaraldehid dapat dilihat adanya interaksi antara kitosan-glutaraldehid-asam laurat. Hasil uji kimia fisik menggunakan spektrofotometer FT-IR diketahui bahwa untuk bahan kitosan menunjukkan gugus serapan karakteristik. Intensitas serapan pada bilangan gelombang 3445,11 cm-1 ; 3444,76 cm-1 ; 3445,21 cm-1 ; 3445,25 cm-1 ; dan 3444,46 cm-1 (terdapat pada tiap penambahan variasi glutaraldehid) menunjukkan adanya gugus –OH intermolekuler dan bilangan gelombang 1650,36 cm-1 ; 1649,94 cm-1 ; 1650,74 cm-1 ; 1650,59 cm-1 ; dan 1650,07 cm-1 (terdapat pada tiap penambahan variasi glutaraldehid) menunjukkan gugus fungsi NH2. Hal ini menunjukkan adanya interaksi antara kitosan dengan
glutaraldehid. Semakin meningkatnya volume glutaraldehid (crosslinking) yang ditambahkan maka persen gugus O-H yang ditransmisikan semakin berkurang, yang berarti gugus tersebut banyak mengalami ikat silang. Pada gambar di atas juga terdapat adanya interaksi kitosan-glutaraldehid dengan plasticizer asam lurat yang ditunjukkan adanya bilangan gelombang gugus ester C=O. Asam laurat terletak pada bilangan 1558,31 cm-1 ; 1558,12 cm-1 ; 1558,97 cm-1 ; 1558,44 cm-1 ; dan 1541,66 cm-1 (terdapat pada tiap penambahan variasi glutaraldehid) adalah ikatan C=O yang menunjukkan gugus asam karboksilat. Analisa tersebut menunjukkan gugus fungsional COOH menjadi gugus –COOC- (Nirwana, 2012). Hal ini memungkinkan karena selain kitosan mengalami ikat silang dengan glutaraldehid ikat silang terjadi pada gugus C=O dan gugus NH2 (Rohindra et al.,
2004). Dengan dimilikinya gugus fungsi karbonil (C=O) dan ester (C-O) tersebut maka hidrogel dapat terdegradasi (Darni et al, 2009). Dari agen pengikat silang (crosslinking) glutaraldehid tersebut, glutaraldehid memiliki dua gugus fungsi karbonil (C=O) yang disukai oleh gugus amina pada kitosan untuk membentuk ikat silang. Dengan demikian , reaksi pembentukan ikat silang antara hidrogel kitosan dan agen pengikat silang glutaraldehid berlangsung lebih cepat sehingga struktur yang dihasilkan menjadi lebih rapat dan rigid. Penambahan variasi komposisi glutaraldehid bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi yang terbentuk akibat dari pencampuran antara kitosan-glutaraldehid-asam laurat. Namun jika dilihat dari panjang gelombang yang terbaca belum ada gugus fungsi baru yang
terbentuk. Hal tersebut berarti hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat yang dihasilkan merupakan proses blending secara fisika karena tidak ditemukannya gugus fungsi baru sehingga hidrogel memiliki sifat seperti komponen penyusunnya.
Kesimpulan
Variasi komposisi kitosan-glutaraldehid-asam laurat pada hidrogel memberikan pengaruh pada karakteristik sifat mekanik dan sifat fisik material. Semakin banyak penambahan agen pengikat silang (crosslinking) glutaraldehid dan asam laurat (plasticizer) membuat struktur penampang hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat semakin halus, rapat, dan fleksibel. Kekuatan meningkat, elongasi menurun dan kemampuan absorb menurun. Hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat komposit hasil sintesis dari bahan dasar kitosan, glutaraldehid dan asam laurat dapat digunakan sebagai salah satu keperluan pengobatan dalam bidang medis karena memenuhi standart sifat mekanik kulit manusia. Karakteristik hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat yang terbaik diberikan variasi perbandingan massa kitosan-glutaraldehid-asam laurat sebesar 50:4:1 yang memiliki nilai ketebalan 120,233 ± 0,015 , kuat tarik sebesar 23,6 ± 10,8 MPa, elongasi sebesar 17,93 ± 0,97 %, struktur permukaannya yang halus, rata, tidak terdapat gelembung serta memiliki nilai kemampuan absorbsi sebesar 245,75 ± 2,99% dengan perendaman didalam larutan PBS sekitar 45 menit.
Saran
Berdasarkan hasil yang diperoleh pada penelitian ini, dapat disarankan perlu dilakukan uji SEM, uji invitro (MTT Assay) dan uji invivo untuk mendapatkan kualitas hidrogel kitosan-glutaraldehid-asam laurat yang lebih baik dan produk yang dihasilkan dapat digunakan dalam bidang kesehatan atau keperluan lainnya.
Ucapan Terima Kasih
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah membantu sehingga penelitian ini dapat terselesaikan.
Daftar Pustaka
[1] Annaidh, A.N. et al, 2011, Characterization of the anisotropic mechanical properties of excised human skin, Journal of The Mechanical Behavior of Biomedical Materials, University College Dublind, Ireland: Elsevier Science Ltd.
[2] Astuti, Beti Cahyaning, 2008, Pengembangan Edible Film Kitosan Dengan Penambahan Asam Lemak Dan Esensial Oil: Upaya Perbaikan Sifat Barrier Dan Aktivitas Antimikroba, Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor
[3] Chunyu Chang., Si Chen., Lina Zang ., 2011, Novel hydrogels prepared via direct dissolution of chitin at low temperature : structure and biocompatibility. J Mater Chem, 21, 3865-3871.
[4] Rohindra, D.R., Ashveen V. Nand., Jagjit R. Khurma, 2004, Swelling properties of chitosan hydrogel. The South Pacific Journal of Natural Science 22(1) 32-35.
[5] Darni, Yuli et al, 2009, Peningkatan Hidrofobisitas Dan Sifat Fisik Plastik Biodegradabel Pati Tapioka Dengan Penambahan Selulosa Residu Rumput Laut Euchema Spinossum, Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat, Universitas Lampung, Lampung.
[6] Erizal., & Redja , I Wayan., 2010. Sintesis Hidrogel Superabsorben Poietilen Oksida-Alginat dengan Teknik Radiasi Gamma dan Karakterisasinya. Jurnal Ilmu Kefarmasian Indonesia,8, 11-17.
[7] Gooch, Jan W., 2010, Emulsification and Polymerization of alkyd Resins, Georgia Institude of Technology,Atlanta Georgia.
[8] Goosen, M.F.A., 1997, Applications of chittin and Chitosan, Techonimic Publishing Co.Inc., Lancaster.
[9] Istiqomah, N., 2012, Pembuatan Hidrogel Kitosan-Glutaraldehid untuk Aplikasi Penutup Luka secara In Vivo,Skripsi, Teknobiomedik, FST UNAIR, Surabaya.
[10] Kurnia, W., 2010, Sintesis dan karakterisasi Edible Film Komposit dari Bahan Dasar Kitosan, Pati dan Asam Laurat, Skripsi, Progam Studi
Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, UNAIR, Surabaya
[11] Meriatna, 2008, penggunaan membran kitosan untuk menurunkan kadar logam krom (Cr) dan nikel (Ni) dalam limbah cair industry pelapisan logam, Tesis, Progam Studi Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara, Medan.
[12] Rhim, J.W., Y. Wu, C.L. Weller dan M. Schnepf, 1999. Physical Characteristics of a Composite Film of Soy Protein Isolate and Propyleneglycol Alginate. J. Food Science 64 (1) : 149 – 152.
[13] Rohindra, D.R., Ashveen V. Nand., Jagjit R. Khurma, 2004, Swelling properties of chitosan hydrogel. The South Pacific Journal of Natural Science 22(1) 32-35.
[14] Shu-Guang Wang., Xeu-Fei Sun., Xian-Wei Liu., Wen-Xing Gong., Bao-Yu Gao., Nan Bao ., 2008, Chitosan hydrogel beads for fulvic acid adsorption: Behaviors and mechanisms. Chemical Engineering Journal, 142, 239-247.
[15] Spagnola, Cristiane., Rodrigues, Franscisco H.A., Pereira, Antonio G.B., Fajardo, Andre R, Rubira, Adley F., Muniz, Edvani C., 2012, Superabsorbent hidrogel composite made of cellulosa nanofibrils and chitosan-graft-poly(acrylic acid). Carbohydrate Polymers, 87, 2038-2045. [16] Suhirman, 2004. Manfaat VCO bagi Kesehatan Masyarakat. Harian
Kompas. Selasa 13 april, Hal.33.
[17] Thate MR. 2004. Synthesis and Antibacterial Assessment of Water-Soluble Hydrophobic Chitosan Derivatives Bearing Quaternary Ammonium Functionality. Louisiana: Disertasi
[18] Van Vlack, L.H., 1991, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi ke-5, Alih Bahasa : Japrie Sriati, Erlangga : Jakarta.
[19] Van Vlack, L.H., 2004, Elemen-Elemen Ilmu dan Rekayasa Material edisi ke-6, terjemah Sriati Djaprie, Erlangga, Jakarta.
[20] Wardhani, R.A.K., 2012, Sintesis dan karakterisasi Bioselulosa-Kitosan dengan penambahan Gliserol sebagai plasticizer, Skripsi, Progam Studi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, UNAIR, Surabaya
