314
E-Prodenta Journal of Dentistry. 2020. 4(2): 314-320DOI : http://dx.doi.org/10.21776/ub.eprodenta.2020.004.02.2 E-ISSN : 2597-4912
PERBANDINGAN MORFOLOGI DAN RASIO CA/P SERBUK HIDROKSIAPATIT DARI TULANG IKAN CAKALANG (KATSUWONUS PELAMIS) DENGAN HIDROKSIAPATIT SISIK IKAN
Sinta Candra Wardani1, Diwya Nugrahini Hapsari1, Fatima1
1 Departemen Prostodonsia, Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Brawijaya, Malang 65145
Korespondensi: Sinta Candra Wardani, Email: sinta.candra@ub.ac.id
ABSTRAK
Latar Belakang: Hidroksiapatit merupakan salah satu bahan alloplast yang digunakan untuk
meningkatkan regenerasi tulang. Bahan kalsium fosfat (CaP) ini dapat dibuat dari biomaterial alami yaitu tulang ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) dengan metode presipitasi. Tujuan : untuk membandingkan morfologi mikrostruktur, ukuran partikel. serta rasio kalsium (Ca) dan fosfat (P) antara serbuk hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) dengan serbuk hidroksiapatit dari sisik ikan. Metode: serbuk hidroksiapatit disintesa menggunakan metode presipitasi. Analisa dilakukan menggunakan FESEM (FEI Quanta FEG 650) dan SEM EDAX FEI Inspect S50. Serbuk hidroksiapatit yang terbuat dari sisik ikan digunakan sebagai pembanding. Hasil : Morfologi permukaan partikel pembanding tampak tidak beraturan sedangkan pada serbuk hidroksiapatit tulang ikan cakalang permukaannya granular. Partikel hidroksiapatit tulang ikan cakalang lebih homogen dengan rata-rata 60,598μm dibandingkan dengan partikel pembanding dengan rata-rata 99,104μm. Keduanya terdiri dari unsur-unsur Ca, P dan O. Nilai rata-rata rasio Ca / P bubuk hidroksiapatit dalam pembanding adalah 2,27 sedangkan pada hidroksiapatit tulang ikan cakalang 1,99. Kesimpulan: Hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang lebih baik daripada pembanding dilihat dari morfologi permukaan, ukuran partikel yang lebih homogen dan lebih kecil, juga dari rasio Ca/P.
Kata kunci : morfologi, rasio Ca/P, ukuran partikel, hidroksiapatit cakalang
COMPARISON OF MORPHOLOGY AND CA/P RATIO BETWEEN HYDROXYAPATITE POWDER FROM CAKALANG FISH BONES (KATSUWONUS PELAMIS) AND HYDROXYAPATITE FROM FISH
SCALES ABSTRACT
Background: Hydroxyapatite is one of the alloplast ingredients used to increase bone regeneration. This
calcium phosphate (CaP) material can be made from natural biomaterials of skipjack fish bones (Katsuwonus pelamis) with the precipitation method. Purpose: to compare microstructure morphology, particle size. and the ratio of calcium (Ca) phosphate (P) between hydroxyapatite powder from skipjack fish bones (Katsuwonus pelamis) and hydroxyapatite powder from fish scales. Method: hydroxyapatite powder was synthesized using the precipitation method. Analysis was performed using FESEM (FEI Quanta FEG 650) and SEM EDAX FEI Inspect S50. Hydroxyapatite powder made from snapper scales is used as a comparison. Results: The surface morphology of the comparative particles appeared to be irregular, whereas the surface hydroxyapatite powder of skipjack fish was granular. The hydroxyapatite particles of skipjack fish bones are more homogeneous with an average of 60.598μm compared to the comparison particles with an average of 99.104μm. Both of them consist of elements of Ca, P and O. The average value of the Ca / P ratio of hydroxyapatite powder in comparison is 2.27 while that of tuna bone hydroxyapatite is 1.99. Conclusion: Hydroxyapatite from skipjack fish bones is better than comparator seen from surface morphology, particle size which is more homogeneous and smaller, also from Ca/P ratio.
315
PENDAHULUAN
Resorbsi tulang merupakan hal yang umum ditemui paska pencabutan gigi. Resorbsi sering terjadi pada sisi bukal dan juga menyebabkan berkurangnya tinggi vertikal ridge sehingga menyulitkan perawatan rehabilitasi menggunakan gigi tiruan lepasan.1 Oleh karena
itu, dilakukan pengaplikasian graft atau transplantasi dari bahan autogenous, allograft atau xenograft untuk mengatasi kondisi tersebut. Autograft merupakan prosedur ideal, tapi berpotensi menimbulkan kerusakan pada jaringan donor.2 Allograft yang berasal dari jaringan
manusia dan xenograft dari koral maupun tulang sapi memerlukan pemrosesan yang rumit untuk mengeliminasi potensi imunogenik.3
Demi memenuhi kebutuhan graft tersebut, dikembangkan suatu material alloplast. Material sintetik ini tidak membutuhkan jaringan donor, tetapi memiliki karakteristik seperti tulang alami.4 Salah satu bahan alloplast yang digunakan
untuk meningkatkan proses regenerasi tulang adalah Hidroksiapatit (HAp).5 Hidroksiapatit dapat
dimanfaatkan sebagai bone graft karena mamiliki sifat biokompatibel dan osteokonduktif. Bahan ini termasuk golongan kalsium fosfat (CaP) dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 yang memiliki
kandungan mineral yang sama dengan tulang manusia dan gigi.6
Hidroksiapatit dapat dibuat dari meterial sintetik secara kimia atau dari biomaterial alami seperti cangkang, gypsum dan tulang.7
Penggunaan sumber biomaterial seperti ikan dinilai lebih aman dari resiko penularan penyakit.5
Selain itu, dengan menggunakan produk samping ikan yang berlimpah maka akan dapat mengurangi limbah tulang ikan sehingga juga akan berdampak positif pada lingkungan.8
Sintesa hidroksiapatit dapat dilakukan melalui metode basah, metode kering atau proses temperatur tinggi. Pemilihan metode akan menentukan morfologi dan kemurnian hidroksiapatit yang dihasilkan.9 Pada penelitian
ini, hidroksiapatit disintesa dari tulang ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) dengan metode presipitasi yang termasuk metode basah. Pada penelitian sebelumnya, metode presipitasi telah berhasil digunakan pada tulang ikan tuna sirip kuning sehingga menghasilkan serbuk hidroksiapatit berukuran nano dengan struktur heksagonal.10 Metode presipitasi merupakan salah
satu metode kimia basah yang telah banyak digunakan. Kelebihan metode presipitasi adalah bahan yang digunakan dapat dengan mudah ditemukan dengan biaya yang tidak terlalu mahal.3
Penelitian ini bertujuan untuk untuk membandingkan morfologi mikrostruktur, termasuk ukuran partike serta rasio kalsium (Ca) dan fosfor (P) antara serbuk hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) dengan serbuk hidroksiapatit dari sisik ikan.
METODE
Pembuatan serbuk hidroksiapatit dilakukan sesuai penelitian Mutmainnah pada tahun 2017.10
Tulang ikan yang telah dibersihkan, dikeringkan di bawah sinar matahari lalu direndam dalam aseton 98% selama 3 hari. Tahap berikutnya, dikeringkan hingga aseton menguap dan aromanya hilang dan dikalsinasi dalam tanur pada suhu 900C selama 5 jam. Selanjutnya, tulang dihaluskan secara manual hingga menjadi serbuk lalu diayak dengan ayakan 125 mesh menghasilkan serbuk CaO. Serbuk CaO dimasukkan dalam gelas kimia untuk diproses menjadi hidroksiapatit. Serbuk ditambah aquades
316
100 ml diaduk selama 1 jam pada 90Cmenggunakan magnetic stirrer. Setelah 1 jam, ditambahkan larutan asam fosfat 0,6 M dengan buret dan diaduk kembali selama 1 jam pada suhu yang sama. Pengaturan pH larutan dilakukan dengan menambahkan larutan natrium hidroksida 1M hingga pH 10. Larutan diendapkan selama 24 jam, disaring dan endapan dipanaskan selama 2 jam dengan suhu 105C. Proses berikutnya dipanaskan dalam tanur selama 5 jam dalam suhu 900C.10 Serbuk hidroksiapatit yang dihasilkan
tersebut yang kemudian dianalisa.
Analisa dilakukan menggunakan alat FESEM (FEI Quanta FEG 650) untuk melihat karakterisasi morfologi mikrostruktur termasuk ukuran partikel hidroksiapatit. Selain itu juga menggunakan SEM EDAX FEI Inspect S50 untuk mengetahui unsur penyusunnya. Dari hasil tersebut kemudian dapat dihitung rasio Ca / P yang terkandung dalam serbuk hidroksiapatit.11
Sebagai pembanding, digunakan serbuk hidroksiapatit PAIR BATAN yang disintesa dari sisik ikan dengan tingkat kemurnian ± 98%.12
HASIL
Hasil Uji FESEM
Uji FESEM dilakukan pada dua spot dengan pembesaran 100 kali. Partikel diukur pada pembesaran 100 kali dan pembesaran 1000 kali. Pengujian dilakukan pada hidroksiapatit yang disintesa dari tulang ikan cakalang dan hidroksiapatit pembanding.
Tabel 1. Ukuran Partikel Hidroksiapatit (µm)
Partikel HAp pembanding HAp Tulang Ikan Cakalang 1 331,5 164,9 2 264,1 103,3 3 149,9 100,9 4 89,50 78,17 5 70,76 74,62 6 39,24 27,22 7 19,93 24,41 8 16,55 15,90 9 5,797 8,492 10 3,765 8,069 Rata-rata 99,104 60,598 Standar deviasi 115,07 52,42
Selain ukuran, dilihat juga morfologi atau bentuk partikel pada pembesaran 100 kali, 1000 kali kemudian diperbesar kembali hingga 10000 kali.
Gambar 1. Gambar Hasil FESEM hidroksiapatit
pembanding (A) dan hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang (B) pembesaran 100x
A
317
Gambar 2. Gambar Hasil SEM hidroksiapatit
pembanding (A) dan hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang (B) pembesaran 1000x
Gambar 3. Gambar Hasil SEM hidroksiapatit pembanding (A) dan hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang (B) pembesaran 10000x
Hasil Uji SEM EDAX
Uji SEM EDAX dilakukan pada tiga spot masing-masing pada hidroksiapatit pembanding dan hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang. Hasilnya menunjukkan bahwa serbuk hidroksiapatit terdiri dari unsur oksigen (O), natrium (Na), magnesium (Mg), fosfor (P) dan kalsium (Ca). Dari prosentase tersebut kemudian dihitung rasio Ca/P.
Gambar 4. Spektrum EDAX serbuk pembanding
(A) dan tulang ikan cakalang (bawah)
DISKUSI
SEM atau Scanning Electron Microscope merupakan alat yang dapat digunakan untuk melihat morfologi permukaan suatu bahan. Alat ini bekerja dengan menggunaan elektron untuk sumber pencitraan serta medan elektromagnetik untuk lensanya. SEM dapat dilengkapi dengan EDAX atau Energy Dispersive X-ray untuk mengetahui komposisi unsur penyusun bahan.
A
B
A
B
A
B
318
Hasil SEM-EDAX berupa grafik yang dianalisiskarakterisasinya berdasarkan puncak intensitas atau kuantitas unsur. Kemudian dihitung nilai perbandingan atau rasio unsur yang terkandung di dalamnya.13
Berdasarkan hasil SEM pada pembesaran 100x terlihat bahwa kedua serbuk terdiri dari partikel dengan berbagai ukuran. Gambar kemudian diperbesar hingga 10000x sehingga terlihat gambaran permukaan yang lebih jelas. Pada serbuk hidroksiapatit pembanding, permukaan nampak irregular sedangkan pada serbuk tulang ikan cakalang permukaan berbentuk granular yang teratur. Bentuk granular tersebut yang menunjukkan adanya pertumbuhan kristal hidroksiapatit. Selain permukaan, diamati juga ukuran partikelnya. Partikel serbuk tulang ikan cakalang nampak lebih homogen dengan partikel terbesar 164,9µm, sedangkan ukuran terbesar partikel pembanding adalah 331,5µm. Dari rata-rata ukurannya terlihat bahwa serbuk tulang ikan cakalang juga lebih kecil. Ukuran partikel yang lebih kecil ini akan bermanfaat untuk meningkatkan bioaktivitas hidroksiapatit.14
Semakin kecil ukuran partikel, maka luas permukaan akan semakin besar. Dengan demikian maka ikatan antara hidroksiapatit dengan jaringan sekitar saat diaplikasikan juga akan meningkat.15
Tabel 2. Rasio Ca/P Hidroksiapatit berdasarkan
nilai Wt%
Pada penelitian ini juga digunakan uji SEM-EDAX untuk memperoleh informasi tentang unsur kimia penyusun serbuk tulang ikan cakalang. Hasil yang diperoleh adalah data bahwa serbuk merupakan senyawa kalsium ortofosfat yang tersusun oleh unsur Ca, P dan O. Serbuk hidroksiapatit tulang ikan cakalang lebih murni daripada serbuk hidroksiapatit pembanding, karena pada hidroksiapatit pembanding terdapat juga unsur magnesium dan natrium. Keduanya merupakan unsur pengotor yang kemungkinan berasal dari material awalnya.16
Rasio Ca/P serbuk hidroksiapatit diperoleh dari nilai Wt%. Nilai ini adalah persentase berat elemen yang diukur dalam sampel dibagi dengan berat keseluruhan elemen. Nilai Wt% kalsium terhadap fosfat dapat memberikan perkiraan Ca/P dalam serbuk hidroksiapatit.17 Nilai rata-rata rasio Ca/P serbuk
Penguku ran
HAp Pembanding
HAp Tulang Ikan Cakalang Ca (Wt %) P (Wt %) Ras io Ca/ P Ca (Wt %) P (Wt %) Ras io Ca/ P 1 33, 57 16, 13 2,0 8 39, 72 19, 48 2,0 4 2 34, 53 14, 89 2,3 1 38, 77 20, 02 1,9 3 3 34, 62 14, 40 2,4 0 38, 51 19, 30 1,9 9 Rata-rata 34, 24 15, 14 2,2 7 39 19, 60 1,9 9 Standar Deviasi 0,5 8 0,8 9 0,1 6 0,6 3 0,3 7 0,0 5
319
hidroksiapatit pada pembanding sebesar2,270,16 dan pada tulang ikan cakalang 1,990,05. Kedua nilai in mendekati nilai teoretis hidroksiapatit yaitu 1,67.18 Rasio Ca/P merupakan
salah satu parameter yang penting dalam senyawa kalsium ortofosfat. Semakin rendah nilai rasio Ca/P maka akan semakin bersifat asam dan mudah larut. Oleh karena itu, serbuk tulang ikan cakalang dapat digunakan untuk aplikasi biomedik karena memiliki rasio Ca/P yang lebih dari 1 sehingga tidak mudah larut dan dapat diterima oleh tubuh.3 Akan tetapi, keduanya memiliki nilai
rasio Ca/P diatas nilai teoretis 1,67. Hal ini disebabkan karena kedua serbuk tersebut masih mengandung CaO yang akan memperbesar nilai kalsium dalam hasil sintesis tersebut.19 Oleh
karena itu, disarankan untuk menaikkan suhu dan memperlama waktu reaksi untuk mendapatkan hidroksiapatit yang lebih murni.20
KESIMPULAN
Hidroksiapatit dari tulang ikan cakalang lebih
baik daripada kontrol dilihat dari morfologi permukaannya yang berbentuk kristal, ukuran partikel yang lebih homogen dan lebih kecil serta dari nilai rasio Ca / P yang lebih mendekati nilai teoretis.
DAFTAR PUSTAKA
1. Cohen N, Cohen-Lévy J. Healing processes following tooth extraction in orthodontic cases. J Dentofac Anomalies Orthod. 2014;17(3):304.
doi:10.1051/odfen/2014006
2. Milla L El, Indrani DJ, Irawan B. Sintesis Dan Uji Porositas Scaffold Hidroksiapatit/Alginat. ODONTO Dent J. 2018;5(1):49. doi:10.30659/odj.5.1.49-53
3. Mozartha M. Hidroksiapatit dan Aplikasinya di Bidang Kedokteran Gigi. Cakradonya Dent J. 2015;7(2):807-868.
4. Ardhiyanto HB. Peran hidroksiapatit sebagai bone graft dalam proses penyembuhan tulang. Stomatognatik J Kedokt Gigi UNEJ. 2011;8(2):118-121. 5. Venkatesan J, Lowe B, Manivasagan P, et
al. Isolation and characterization of nano-hydroxyapatite from salmon fish bone. Materials (Basel). 2015;8(8):5426-5439. doi:10.3390/ma8085253
6. Ardhiyanto HB. Peran hidroksiapatit sebagai material bonde graft dalam menstimulasi kepadatan kolagen tipe L pada proses penyembuhan tulang. Stomatognatik J Kedokt Gigi UNEJ. 2012;9(1):16-18.
7. Kumar P, Vinitha B, Fathima G. Bone grafts in dentistry. J Pharm Bioallied Sci. 2013;5(SUPPL.1):5-9. doi:10.4103/0975-7406.113312
8. Chadijah S, Hardiyanti, Sappewali. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit Dari Tulang Ikan Tuna (Thunnus albacores) Dengan XRF, FTIR, dan XRD. Al-Kimia. 2018;6(2).
9. Sadat-Shojai M, Khorasani MT, Dinpanah-Khoshdargi E, Jamshidi A. Synthesis methods for nanosized hydroxyapatite with diverse structures. Acta Biomater. 2013;9(8):7591-7621.
doi:10.1016/j.actbio.2013.04.012
10. Mutmainnah M, Chadijah S, Rustiah WO. Hidroksiapatit dari Tulang Ikan Tuna Sirip Kuning (Tunnus albacores) dengan Metode Presipitasi. Al-Kimia.
320
2017;5(2):119-126.doi:10.24252/al-kimia.v5i2.3422
11. Costescu A, Pasuk I, Ungureanu F, et al. Physico-Chemical Properties Of Nano-Sized Hexagonal Hydroxyapatite Powder Synthesized By Sol-Gel. Dig J Nanomater Biostructures. 2010;5(4):989-1000. 12. Warastuti Y, Perkasa DP, Erizal, Abbas B,
Sudirman. Pembuatan dan Karakterisasi Hidrogel Biokomposit Polivinil Alkohol-Nano Hidroksiapatit menggunakan Iradiasi Gamma sebagai Bahan Biomaterial. J Keramik dan Gelas Indones. 2018;27(1):51-65.
13. Rianita Y, Widodo CS, Masruroh. Studi Identifikasi Komposisi Obat Dan Limbah Balur Benzoquinon (Bq) Hasil Terapi Pembaluran Dengan Scanning Electron Microscopy (Sem). Brawijaya Phys Student J. 2014.
14. Setiawan D, F MB. Sintesis dan karakterisasi hidroksiapatit untuk aplikasi sinovektomi radiasi. JFN. 2012;6(2):120-126.
15. Oberbek P, Bolek T, Chlanda A, et al. Characterization and influence of hydroxyapatite nanopowders on living cells. Beilstein J Nanotechnol. 2018;9(1):3079-3094.
doi:10.3762/bjnano.9.286
16. Haris A, Fadli A, Yenti SR. Sintesis Hidroksiapatit dari Limbah Tulang Sapi menggunakan Metode Presipitasi dengan Variasi Rasio Ca/P dan Konsentrasi H3PO4. J Online Mhs Fak Tek. 2016;3(2).
17. Abifarin JK, Obada DO, Dauda ET, Dodoo-Arhin D. Experimental data on the
characterization of hydroxyapatite synthesized from biowastes. Data Br. 2019;26. doi:10.1016/j.dib.2019.104485 18. Eliaz N, Metoki N. Calcium phosphate
bioceramics: A review of their history, structure, properties, coating technologies and biomedical applications. Materials
(Basel). 2017;10(4).
doi:10.3390/ma10040334
19. Ansari M, Naghib S, Moztarzadeh F, Salati A. Synthesis and characterization of hydroxyapatitecalcium hydroxide for dental composites. Ceram - Silikaty. 2011;55(2):123-126.
20. Khoirudin M, Yelmida, Zultiniar. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit (HAp) dari Kulit Kerang Darah (Anadara granosa) dengan Proses Hidrotermal. J Online Mhs Fak Tek. 2015;2(2).
