S KIM 0905828 Chapter1

(1)

Dewiyanti Hermadytha Catyandaru, 2016

SINTESIS HIDROGEL POLI (VINIL ALKOHOL)-GLUTARALDEHID (PVA-GA) DAN KAJIAN PERILAKU PELEPASAN KALIUM KLORIDA DARI HIDROGEL KE DALAM MEDIA AQUADEST

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Aplikasi hidrogel belakangan ini banyak dilakukan diberbagai bidang, baik di bidang pangan maupun nonpangan, seperti sebagai disposable diapers, hygienic napkins, membran pervaporasi, dan media tanaman pengganti tanah. Di dunia kedokteran, hydrogel dimanfaatkan sebagai matrik media

penyimpan-pengontrol pelepasan bahan aktif seperti obat dan sel, serta di bidang “tissue engineering” hidrogel digunakan sebagai matrik untuk memperbaiki dan

meregenerasi berbagai macam jaringan dan organ tubuh manusia (Hoffman, 2002). Kemampuan menyimpan biomakromolekul termasuk protein dan DNA merupakan sifat unik hidrogel yang banyak dimanfaatkan di bidang biomedis (Buhus et al., 2009; Samchenko et al., 2011).

Di bidang pertanian, hilangnya unsur hara merupakan salah satu masalah besar. Hal ini menyebabkan tidak cukupnya nutrisi tanaman, meningkatkan biaya proses dan kemungkinan mencemari lingkungan. Controlled release adalah

metode yang digunakan untuk memecahkan masalah ini. Dengan penggunaan controlled-release system, nutrisi dilepaskan pada kecepatan yang lebih lambat

sepanjang musim, tanaman mampu mengambil sebagian besar nutrisi tanpa menghasilkan limbah akibat pencucian (Douglas et al., 2005; Liang et al., 2007).

(2)

Dewiyanti Hermadytha Catyandaru, 2016

Terdapat enam belas unsur-unsur hara yang penting untuk pertumbuhan dan reproduksi tanaman. Tanaman memperoleh nutrisi paling berlimpah yaitu karbon, hidrogen dan oksigen dari air dan udara. 13 unsur lain dibagi menjadi tiga kategori: primer, sekunder dan mikronutrien. Nitrogen (N), fosfor (P) dan kalium (K) adalah nutrisi utama yang dibutuhkan dalam jumlah yang cukup besar dibandingkan dengan nutrisi lainnya. Kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan sulfur (S) adalah nutrisi sekunder dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang lebih kecil daripada primer nutrisi. Zinc (Zn), mangan (Mn), besi (Fe), boron (B), tembaga (Cu), molibdenum (Mo) dan klorin (Cl) adalah nutrisi mikro yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang sangat kecil. Nutrisi primer dan sekunder dibutuhkan dalam jumlah besar dan dikenal sebagai nutrisi makro. KCl adalah nutrisi penting yang diterapkan pada persawahan dimana KCl mudah menghilang melalui aliran air karena sifat alami disosiasi dan mobilitasnya yang tinggi. Sebagian pupuk KCl juga hilang melalui rembesan. Untuk mempertahankan pupuk KCl untuk waktu yang lebih lama di lapangan, diperlukan controlled release fertilizer. (Bharathi et al., 2011).

Hidrogel sendiri telah digunakan untuk pertanian sebagai controlled

release fertilizer (Jarosiewicz & Tomaszewska, 2004). Dalam beberapa tahun

terakhir, penelitian tentang slow release dan controlled release telah terutama difokuskan pada pengaturan tingkat pelepasan nutrisi dan pelapisan slow release dan controlled release fertilizer. CRF menunjukkan banyak keunggulan seperti menurunkan tingkat kehilangan pupuk dari tanah akibat hujan atau air irigasi, mempertahankan persediaan air dan mineral untuk waktu yang cukup lama, sehingga meningkatkan efisiensi pupuk, mengurangi potensi efek negatif dari kelebihan dosis, mengurangi tingkat toksisitas dan berpotensi sebagai media alternatif tumbuh pada tanaman (Shaviv, 2005). Mengingat hidrogel memiliki karakteristik yang unik dimana material ini responsif terhadap perubahan kondisi lingkungan seperti pH, konduktifitas, konsentrasi ionik dan suhu, maka hidrogel dapat digunakan sebagai agen CRF.

(3)

Dewiyanti Hermadytha Catyandaru, 2016

yang dapat mempertahankan sejumlah besar air dalam struktur mereka, dan mengembang tanpa larut dalam air (Kaewpirom & Boonsang, 2006).

PVA adalah polimer sintetis hidrofilik yang larut dalam air. Sifat dasar PVA tergantung pada derajat polimerisasi atau pada tingkat hidrolisisnya. PVA telah banyak digunakan dalam perekat, emulsi, dalam aplikasi industri tekstil dan kertas dan dalam pencapaian membran amfifilik untuk imobilisasi enzim (Mansur et al., 2000). Baru-baru ini, PVA telah digunakan dalam farmasi dan aplikasi biomedis untuk tes pelepasan obat terkontrol karena sifatnya yang degradable dan non-toksik (Peppas et al., 2000). PVA yang dipolimerisasi dengan cara pemanasan, menghasilkan gel yang jika dikeringkan pada suhu kamar menghasilkan film transparan. Namun demikian, film ini dapat menggembung kembali dalam air berupa gel yang rapuh.

PVA harus mengalami reaksi crosslink agar dapat digunakan dalam berbagai macam aplikasi hidrogel. PVA dapat disilangkan dengan menggunakan crosslinking agent. Beberapa crosslinking agent yang telah digunakan untuk

persiapan hidrogel PVA meliputi: glutaraldehid, asetaldehida, formaldehida, dan monoaldehid lainnya. Metode crosslinking adalah metode yang sangat fleksibel

untuk membuat dan memodifikasi polimer, di mana sifat dapat ditingkatkan, seperti mekanik, termal dan stabilitas kimia (Mansur et al., 2000; Mansur et al., 2005). Metode crosslinking telah banyak diterapkan untuk meningkatkan sifat polimer alam yang berpotensi sebagai matrik pengontrol pelepasan. Glutaraldehid sebagai crosslinking agent telah banyak dimanfaatkan dalam sintesis hidrogel dan mudah diperoleh di Indonesia.

Telah disebutkan sebelumnya bahwa kondisi lingkungan dapat mempengaruhi sifat dan karakteristik dari hidrogel, sehingga kemampuan hidrogel baik dalam swelling maupun ketika mengabsorpsi dan melepas suatu material dapat berubah-ubah, maka diperlukan adanya pemahaman lebih mengenai sifat release KCl dari hidrogel. Pemahaman tersebut diperlukan agar faktor-faktor yang mempengaruhi sifat release KCl dapat diteliti lebih lanjut sehingga pelepasan material tersebut dapat dikontrol.

(4)

Dewiyanti Hermadytha Catyandaru, 2016

keberadaannya cukup melimpah, dan dikombinasikan dengan polimer sintetis dan agen crosslinker seperti glutaraldehid. Namun penelitian-penelitian terdahulu masih jarang membahas mengenai pengaruh kondisi lingkungan terhadap sifat release KCl dari hidrogel.

Pengaruh konsentrasi material yang digunakan terhadap sifat release hidrogel berbasis polivinil alkohol dengan crosslinker glutaraldehid akan dipelajari lebih lanjut pada penelitian yang akan diusung kali ini. Selain itu dilakukan juga studi mengenai pengaruh pH atau tingkat keasaman terhadap karakteristik dari hidrogel. Studi mengenai karakteristik hidrogel ini diperlukan untuk melihat apakah kondisi pH yang terlalu asam atau basa dapat mendegradasi atau merusak hidrogel.

Studi mengenai pengaruh konsentrasi material yang digunakan dan tingkat keasaman terhadap karakteristik hidrogel ini dapat diterapkan pada berbagai macam bidang. Untuk pengaruh tingkat keasaman dan konsentrasi material, misalnya dalam bidang kesehatan, studi ini berguna jika diaplikasikan untuk melepaskan obat kedalam tubuh secara terkontrol, dengan menggunakan basis hidrogel sebagai sistem pengantar obat. Seperti yang diketahui, kondisi pH dalam

tubuh tentu berbeda dengan lingkungan luar, maka dari itu sifat release hidrogel di dalam tubuh tentu saja berbeda dengan sifat release hidrogel di luar tubuh. Begitu pula dengan konsentrasi obat yang digunakan tiap indvidu tentunya berbeda-beda, sehingga sifat release hidrogel sendiri dapat berbeda-beda untuk tiap individu. Penerapan studi ini juga dapat dilakukan untuk bidang lain misalnya bidang pertanian. Kondisi lingkungan yang sudah mulai tidak seimbang membuat pH atau tingkat keasaman suatu tanah menjadi sangat bervariasi. Ada kondisi tanah yang tingkat keasamannya diatas rata-rata namun masih bisa dilakukan penanaman, misalnya tanah bekas rawa. Pada kondisi lingkungan yang seperti inilah diperlukan pemahaman mengenai pengaruh pH terhadap karakteristik dari hidrogel tersebut.

1.2. Rumusan Masalah

(5)

Dewiyanti Hermadytha Catyandaru, 2016

a. Bagaimana karakteristik hidrogel yang dibuat dari polivinil alkohol dengan crosslinker glutaraldehid kemudian direndam dalam ragam tingkat keasaman larutan?

b. Bagaimana swelling ratio hidrogel yang terbuat dari polivinilalkohol dengan crosslinker glutaraldehid?

c. Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan KCl yang digunakan pada perendaman terhadap release behavior KCl dari hidrogel PVA-GA kedalam media aquadest?

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

a. Menentukan karakteristik hidrogel polivinilalkohol dengan crosslinker glutaraldehid (FTIR).

b. Menentukan swelling ratio hidrogel berbasis polivinilakohol dengan crosslinker glutaraldehid.

c. Menentukan release behavior KCl dari hidrogel pada berbagai konsentrasi larutan KCl perendaman.

1.4. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan memiliki manfaat antara lain:

a. Memberikan pengetahuan tentang profil release hidrogel PVA-GA dengan adanya pengaruh konsentrasi larutan KCl yang digunakan untuk perendaman sehingga sifat pelepasan dari hidrogel dapat dikontrol dan pemanfaatan hidrogel dapat disesuaikan dengan keinginan sehingga menjadi lebih efektif dan efisien.

b. _{Mengetahui pengaruh tingkat keasamaan dari lingkungan terhadap} karakteristik struktur hidrogel PVA-GA sehingga dapat diketahui apakah hidrogel tersebut dapat digunakan dalam suatu keadaan lingkungan yang