SINTESIS NANOSFER BERBASIS FERROFLUID DAN POLY LACTIC ACID (PLA) DENGAN METODE SONIKASI BRIGITA WIDYA HAPSARI

SINTESIS NANOSFER BERBASIS

FERROFLUID

DAN

POLY

LACTIC

ACID

(PLA) DENGAN METODE SONIKASI

BRIGITA WIDYA HAPSARI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ALHAMDULILLAH…

Puji syukur hanya kepada-Mu, Allah SWt…

Karena kasih sayang-Mu tak pernah terputus untukku…

Karena anugerah-Mu tak pernah berhenti, selalu datang

kepadaku…

Ketika aku lelah akan semua yang kulakukan…

Ketika aku terjatuh dan sulit untuk bangkit…

Ketika aku berpikir bahwa hal “itu” tak mungkin terjadi…

Namun aku masih tetap percaya bahwa Engkau mampu

mengubahnya…

Karya ini kupersembahkan untuk Mama dan Papa…

Yang menyayangiku tanpa syarat…

Yang menjadi alasan utamaku untuk menjadi kuat…

Yang paling kucintai…

ABSTRAK

BRIGITA WIDYA HAPSARI. Sintesis Nanosfer Berbasis Ferrofluid dan Poly Lactic Acid

(PLA) dengan Metode Sonikasi. Dibimbing oleh MERSI KURNIATI dan MUJAMILAH

Pemanfaatan nanopartikel magnetik telah meluas di berbagai bidang, salah satu aplikasi nanopartikel magnetik yang sedang dikembangkan yaitu dalam bidang biomedis. Untuk dapat digunakan dalam bidang biomedis, nanopartikel magnetik harus bersifat biokompatibel dan biodegradabel. PLA digunakan untuk melapisi nanosfer sehingga dapat bersifat biokompatibel dan biodegradabel. Ukuran dalam skala nano dan distribusi ukuran yang homogen menjadikan nanopartikel magnetik dapat terdispersi stabil dalam tubuh, sehingga lebih efektif dalam pemanfaatannya. Komposisi yang terkontrol antara pelapis PLA dengan partikel magnetik oksida Fe (dalam penelitian ini digunakan ferrofluid sebagai sumber oksida Fe) juga merupakan hal yang perlu diperhatikan, hal ini terkait dengan sifat magnet nanopartikel yang harus cukup tinggi untuk aplikasi biomedis (misalnya sebagai pengontras MRI) namun juga masih harus dalam jangkauan yang dapat diterima tubuh. Dalam proses pembuatan nanopartikel magnetik ini melibatkan proses

pembasahan (wetting), emulsifikasi dengan proses sonikasi dan evaporasi. Pada proses

pembasahan ferrofluid dilarutkan dengan PLA sebagai fasa minyak, emulsifikasi yang terjadi dalam sonikasi merupakan proses mikroemulsi di mana fasa minyak terkungkung dalam fasa air, yang terdiri dari PVA (sebagai pengemulsi/stabilizer) dan aquadest. PVA kemudian dihilangkan melalui proses evaporasi, sehingga partikel yang terbentuk yaitu nanosfer dengan ferrofluid

terlapis PLA dan berbentuk sphere. Parameter yang divariasikan adalah waktu sonikasi dalam proses emulsifikasi, yaitu 3, 4, 5, 6 dan 7 menit. Dari hasil analisis fasa dengan XRD, menunjukkan bahwa terjadi perubahan intensitas PLA menuju ketakteraturan, namun pergeseran fasa tidak terjadi pada PLA maupun Fe3O4/ -Fe2O3 ferrofluid. Analisis distribusi ukuran dengan

SEM menunjukkan bahwa semakin lama waktu sonikasi, distribusi ukuran nanopartikel cenderung mengecil dan semakin homogen. Dari analisis sifat magnetik dengan kurva histeresis VSM, terlihat bahwa nanopartikel magnetik memang sudah terlapisi polimer PLA, dengan adanya

loading factor. Semakin lama waktu sonikasi, maka loading factor juga menurun, hal ini menunjukkan bahwa tidak semua nanopartikel terkungkung polimer PLA. Secara garis besar dari ketiga hasil karakterisasi tersebut, sampel dengan waktu sonikasi 4 menit paling optimal, dari segi

ukuran, kehomogenan dan sifat magnetiknya, di mana loading factor-nya mencapai 40 %.

Kata kunci : biokompatibel, biodegradabel, ferrofluid, emulsifikasi, evaporasi, peak, loading factor

SINTESIS NANOSFER BERBASIS

FERROFLUID

DAN

POLY

LACTIC

ACID

(PLA) DENGAN METODE SONIKASI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sajana Sains

pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

Brigita Widya Hapsari

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Pembimbing I

Mersi Kurniati, M.Si

NIP. 19681117 199802 2 001

Pembimbing II

Dra. Mujamilah, M.Sc

NIP. 19640311 198810 2 001

Judul

: Sintesis Nanosfer Berbasis

Ferrofluid

dan

Poly Lactic Acid

(PLA)

dengan Metode Sonikasi

Nama

: Brigita Widya Hapsari

NRP

: G74050919

Menyetujui,

Mengetahui,

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Dr. drh. Hasim, DEA

NIP. 19610328 198601 1 002

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Rabb yang telah melimpahkan nikmat iman dan islam. Sholawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada suri tauladan, Rosulullah Muhammad SAW.

Merupakan suatu anugerah yang berlimpah, karya ini akhirnya dapat diselesaikan. Skripsi

ini berjudul Sintesis Nanosfer Berbasis Ferrofluid dan Poly Lactic Acid (PLA) dengan Metode

Sonikasi. Dalam prosesnya, penulis tidak lepas dari peran berbagai pihak, dalam kesempatan ini penulis ingin menghaturkan terima kasih kepada :

1.

Mama dan Papa yang doa, nasehat, kasih sayang dan motivasinya tidak pernah terputus untuk

penulis.

2.

Ibu Mersi Kurniati, M. Si. selaku pembimbing I yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran. Terima kasih atas nasehat dan motivasinya.

3.

Ibu Dra. Mujamilah, M. Sc., pembimbing II atas bimbingan, nasehat, keceriaan, senyum yang

selalu bersemangat. Terima kasih sudah diberi kesempatan untuk belajar banyak hal dari Ibu.

4.

Ibu Dra. Grace, M. Sc dan bapak Dr. Ridwan atas ilmu dan pengalaman tak terlupakan di lab.

5.

Bapak Drs. M. Nur Indro, M. Sc atas nasehat, bimbingan dan motivasinya.

6.

Bapak Faozan Ahmad, M.Si atas bimbingan dan kesabarannya dalam menghadapi penulis.

7.

Bapak/Ibu dosen fisika, Bapak Irzaman, Bapak Dahlan, Bapak Irmansyah, Bapak Husin,

Bapak Indro, Bapak Sidik, Bapak Faozan, Bapak Jamil, Bapak Akhir, Ibu Mersi, Ibu Anik, Ibu Yessie, Bapak Agus, Bapak Mahfuddin, Bapak Hanedi, Bapak Edward, Bapak Jajang, Bapak Umar, Bapak Ardian, Bapak Amin, Bapak Doddy terima kasih atas ilmunya.

8.

PTBIN-BATAN, atas ijin dan bantuan bagi penulis dari awal hingga akhir.

9.

Staff Batan yang telah banyak membantu : Bapak Yosef (XRD), Bapak Adel (VSM), Ibu Ari

(SEM), Bapak Sumardjo (Freeze Drying), dan segenap staff Batan di gedung 42, 43 dan 71,

Keluarga besar bis Batan. Terima kasih atas ilmu, keceriaan dan pengalamannya.

10.

Departemen Fisika IPB, terutama kepada Bapak Firman, Bapak Maulana, Bapak Asep, Bapak

Jun, Ibu Dini.

11.

Mba Lina, yang membuka jalan bagi penulis, yang juga merupakan tempat sandaran bagi penulis, terima kasih atas doa, motivasi dan keceriaannya.

12.

Mba Fina dan si kecil yang belum bernama, yang senantiasa mendoakan penulis.

13.

Mas Igun, terima kasih atas kasih sayang, doa, motivasi, dan kesabarannya untuk

mendampingi penulis.

14.

Teman seperjuangan di Batan : Amel, Eka dan Sary, terima kasih motivasi dan kerja samanya.

15.

Fisika 42 : ais, wenny, nanny, neneng, dewi, eka, nita, linda, mena, lili, jessi, amel, mitha, oby, astri, niken, faiz, pipit, cinot, ahmad, agung, ario, aji, andri, fahmi, azam, dahrul, hasan, deni, mahe, cucu, dhian, roni, andre, hartip, radot, azki, izal, terima kasih atas keceriaannya.

16.

Harmony home family: pungky, niken, resty, nisa, mba ine dan mba wid atas motivasi dan

keceriaannya.

17.

Fisika 40, fisika 41 khususnya mba rahmi, ka TB, ka Aep terima kasih ilmunya, fisika 43 terima kasih keceriaannya.

18.

Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih dan mohon maaf atas perbuatan yang kurang berkenan.

Semoga karya ini dapat bermanfaat.

Bogor, Juli 2009

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Gresik pada tanggal 8 April 1987 sebagai putri kedua dari pasangan Tri Siwi Hermanu Adji dan Tinuk Atminiati. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri II Randuagung Gresik pada tahun 1999, pendidikan menengah tingkat pertama di SLTP Negeri 1 Gresik 2002, dan melanjutkan ke SMA Negeri 1 Gresik. Pada tahun 2005, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Pada tahun kedua penulis masuk jurusan mayor Fisika, Fakultas Matemetika dan Ilmu Pengetahuan Alam dengan minor Tumbuh Kembang Anak, IKK. Selama menempuh pendidikan di IPB, penulis sempat

mengikuti beberapa kegiatan kepanitiaan, seperti Event Organizer (EO) tingkat Nasional

diantaranya Pesta Sains Nasional (Kompetisi Fisika)2006-2007, The 2007 Regional Symposium on

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL... viii

DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... x PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Hipotesis... 2 Perumusan Masalah... 2 Tujuan Penelitian... Manfaat Penelitian... 2 3 . TINJAUAN PUSTAKA... 3 Ferrofluid………. 3

Polimer Polilaktat (PLA)…….……… 4

Polimer Polyvinil Alkohol (PVA)………... 5

Metode Emulsi……… 5

Metode Sonikasi……… 6

Identifikasi Fasa dengan XRD……….……….. 7

Mikrostruktur Fasa dengan SEM………. 7

Identifikasi Sifat Magnetik dengan VSM….………... 8

BAHAN DAN METODE ... 8

Waktu dan Tempat Penelitian... 8

Alat dan Bahan... 8

Metode Penelitian... 9

Sintesis... 9

Ferrofluid... 9

Nanosfer berbasis Ferrofluid dan PLA... 9

Karakterisasi... 9

Karakterisasi Fasa dengan XRD... 9

Karakterisasi Morfologi dan Distribusi Ukuran dengan SEM.. 10

Karakterisasi Sifat Magnetik dengan VSM... 10

HASIL DAN PEMBAHASAN... 10

Sintesis Partikel Magnetik Terlapis Polilaktat (PLA)... 10

Analisis Fasa Nanopartikel Magnetik Menggunakan XRD... 11

Analisis Distribusi Ukuran dengan SEM... 12

Kurva Histeresis dan Analisis Sifat Magnetik dengan VSM... 16

KESIMPULAN... 18 SARAN... 19 DAFTAR PUSTAKA... 19 LAMPIRAN... . 21

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Respon Magnetik beberapa Fasa Oksida Fe... 3 2. Sifat kristal dan magnetik dari -Fe2O3 dan Fe3O4...

3. Perlakuan sampel dengan karakterisasi... 3 9 4. Ukuran Nanosfer pada berbagai variasi waktu Sonikasi... ₁₆ 5. Nilai Magnetisasi Saturasi (Ms) dan Medan Koersiv (Hc) pada berbagai

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Inovasi baru dalam Drug Delivery System menggunakan mikrosfer, yang

dikontrol dengan medan magnet menuju sel sasaran (tumor atau kanker)... 1

2. Foto TEM ferrofluid dengan perbesaran 150.000 x... ₃

3. Ferrofluid dengan surfaktan... ₄

4. Kurva Histeresis... ₄

5. Skema Domain terkait Ukuran Partikel... ₄

6. Struktur PLA... ₄

7. Struktur PVA... ₅

8. Asam oleat menstabilkan permukaan nanopartikel magnetik... ₅

9. _{Skema Proses Emulsifikasi... 5}

10. Proses rapatan dan regangan dalam kaitannya dengan osilasi kavitasi... ₆

11. Prinsip pada Tabung Sinar-X... ₇

12. Hukum Bragg... ₇

13. Skema SEM... ₈

14. Skema Prinsip Kerja VSM... ₈

15. Hubungan persentase tiap gram massa dengan waktu sonikasi... ₁₁

16. Pola XRD ferrofluid sebelum proses pelapisan... ₁₂

17. Pola XRD komposit (Fe3O4/ -Fe2O3ferrofluid)–PLA dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 1000 rpm... 12 18. Pola XRD komposit (Fe3O4/ -Fe2O3ferrofluid)–PLA dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 5000 rpm... 12 19. SEM Nanopartikel Magnetik dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 1000 rpm dengan perbesaran 10.000 x... 13

20. SEM Nanopartikel Magnetik dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 5000 rpm dengan perbesaran 20.000 x... 14

21. SEM Nanopartikel Magnetik dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 9000 rpm dengan perbesaran 20.000 x... 15

22. _{Hubungan waktu Sonikasi dengan diameter Nanosfer... 16}

23. Kurva Histeresis Ferrofluid_{... 17}

24. Kurva Histeresis komposit (Fe3O4/ -Fe2O3ferrofluid)–PLA dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 1000 rpm... ₁₇

25. Kurva Histeresis komposit (Fe3O4/ -Fe2O3ferrofluid)–PLA dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 5000 rpm... 17 26. Kurva Histeresis komposit (Fe3O4/ -Fe2O3ferrofluid)–PLA dengan variasi waktu sonikasi pada kecepatan sentrifugasi 9000 rpm... 17