3 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian memiliki informasi tentang peluang pemanfaatan cangkang tutut. Cangkang tutut merupakan limbah dari bahan pangan tutut yang akhir-akhir ini banyak dikonsumsi. Kalsium hidroksida [Ca(OH)2] yang diekstrak dari cangkang tutut telah dimanfaatkan untuk membuat hidroksiapatit dengan cara presipitasi dan hidrotermal.
Ruang Lingkup Penelitian
Pada penelitian ini, kajian akan dibatasi dengan menitikberatkan pada sintesis bahan hidroksiapatit dengan metode presipitasi dan hidrotermal dari bahan baku ekstrak cangkang tutut. Karakterisasi difokuskan pada penentuan struktur kristal, morfologi, gugus fungsi dan ukuran partikel dengan menggunakan XRD, SEM, FTIR, PSA dan TEM. Sedangkan pembahasan akan difokuskan pada tinjauan perbandingan hasil yang diperoleh dari metode presipitasi dan hidrotermal.
TINJAUAN PUSTAKA
Hidroksiapatit
Hidroksiapatit adalah biokeramik yang paling banyak diteliti dan digunakan dalam berbagai aplikasi biomedis, terutama dalam bidang ortopedi dan kedokteran gigi (Nayak 2010). HAp sangat mirip dengan komponen mineral anorganik dalam tulang dan gigi. Material ini memiliki biokompatibilitas yang sangat baik dan bioaktivitas yang unik (Chen et al. 2004). HAp alami memiliki struktur heksagonal dengan rumus kimia satu unit selnya Ca10(PO4)6(OH)2 (Nath
et al. 2006). Ion hidroksil pada HAp dapat diganti dengan ion F-, Cl-, CO32-,O 2-dalam matriks serat kolagen (Nayak 2010).
Hidroksiapatit merupakan kalsium fosfat yang mengandung hidroksida yang merupakan anggota dari kelompok mineral tulang dengan rasio Ca/P dicirikan sebesar 1.67 (Tabel 1). Kalsium fosfat memiliki sifat alami yang kompleks seperti keberadaannya dalam berbagai fase, dapat dalam bentuk nonstoikhiometris dengan hadirnya impuritis yang mengganti ion kisi dalam kristal. Berbagai fase kalsium fosfat dapat digunakan dalam bidang medis tergantung pada bioaktivitas atau kemampuan penyerapan material yang diperlukan (Chow 2009).
4
Tabel 1 Jenis kalsium fosfat dan kelarutan produk pada suhu 25 oC
No Senyawa Rumus Senyawa Ca/P Ksp
1. Monocalcium phosphate monohydrate (MCPM) Ca(H2PO4)2.H2O 0.5 Kelarutan tinggi 2. Monocalcium phosphate anhydrous (MCPA) Ca(H2PO4)2 0.5 Kelarutan tinggi 3. Dicalcium phosphate anhydrous (DCPA) CaHPO4 1 10-6.90 4. Dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) CaHPO4.2H2O 1 10-6.59 5. Octacalcium phosphate (OCP) Ca8H2(PO4)6.5H2O 1.33 10-96.6 6. α-Tricalcium phosphate (α-TCP) α-Ca3(PO4)2 1.5 10-25.5 7. β-Tricalcium phosphate (β-TCP) β-Ca3(PO4)2 1.5 10-28.9 8. Amorphous calcium phosphate (ACP) Ca3(PO4)2 1.5 10-25.2 -10-24.8 9. Hydroxyapatite (HAp) Ca10(PO4)6(OH)2 1.67 10-116.8 10. Tetracalcium phosphate
(TTCP)
Ca4(PO4)2O 2 10-38 Sumber : Chow (2009)
Kalsium fosfat berada dalam bentuk campuran amorf maupun berbagai kristal atau dapat berada dalam berbagai fasa. Jenis kalsium fosfat dalam setiap fasa diperlihatkan pada Tabel 1. ( Chow 2009 ) :
1. Kalsium fosfat amorf, memiliki rumus kima yang bervariasi, kaya akan HPO42- dan mempunyai rasio molar Ca dan P rendah. Selain ion kalsium dan fosfat, ion lain seperti CO32-, HCO3-, Mg2+ dapat masuk dan mengganggu struktur kalsium fosfat amorf.
2. Kalsium hidrogen fosfat dihidrat merupakan tahap awal proses pertumbuhan kristal hidroksiapatit. Kristal ini memiliki ukuran yang kecil sehingga dalam profil XRD masih tampak seperti amorf dan dihasilkan dari medium dengan pH dibawah 6.6 yang kemudian mengalami hidrolisis dan berubah menjadi oktakalsium fosfat.
3. Oktakalsium fosfat mempunyai struktur yang mirip dengan hidroksiapatit. 4. Trikalsium fosfat memiliki kemungkinan yang kecil sebagai salah satu
komponen mineral jaringan keras.
5. Hidroksiapatit merupakan fasa kristal senyawa fosfat yang paling stabil. Struktur HAp disajikan pada Gambar 1.
5 Hidroksiapatit yaitu senyawa mineral apatit yang mempunyai struktur heksagonal. HAp memiliki parameter kisi a = b = 9.418 Å dan c = 6.884 Å. Unit sel terdiri dari dua subsel prisma segitiga rombik. Terdapat dua kaca horizontal yaitu, Z = ¼ dan Z = ¾ dan sebagai tambahan terdapat bidang tengah inversi, tepatnya disetiap tengah muka vertikal dari setiap subsel. Atom Ca ditunjukkan oleh lingkaran berwarna hijau, atom O ditunjukkan oleh lingkaran berwarna biru dan atom P ditunjukkan oleh lingkaran berwarna merah. Unit sel memiliki dua atom Ca yaitu, 1). Ca1 : memiliki tiga pusat, puncak dan dasar dihitung sebagai ½ Ca1. Masing-masing subsel memiliki dua atom Ca dari Ca1 dan Ca2). Ca2 : memiliki enam atom Ca2, total atom Ca dalam setiap unit sel adalah sepuluh (terdiri dari 4 Ca1 dan 6 atom Ca2). Atom-atom Ca2 membentuk dua segitiga normal hingga sumbu C dan berotasi sebesar 60o (Aoki 1991).
Partikel HAp yang merupakan suatu biomaterial memiliki sifat biokompatibilitas dan bioaktifitas yang baik terhadap tubuh. Selain itu, secara kristalografi dan sifat kimianya, HAp mendekati struktur yang dimiliki oleh tulang dan gigi dan dapat terikat secara langsung dengan jaringan sehingga dapat merangsang tumbuhnya jaringan. Hal ini menyebabkan HAp dapat diaplikasikan dalam bidang biomedis, terutama untuk aplikasi tulang dan gigi (Miranda, 2011).
HAp termasuk ke dalam jenis biokeramik. Dalam dunia medis, bahan keramik dibagi menjadi dua golongan yaitu keramik bioinert dan keramik bioaktif. Keramik bioinert merupakan keramik yang tidak berpengaruh dan berinteraksi dengan jaringan tubuh, misalnya alumina, sedangkan keramik bioaktif merupakan keramik yang dapat berikatan dengan jaringan tulang yang hidup seperti HAp dan kalsium fosfat (Cahyanto 2009).
Hidroksiapatit adalah biokeramik yang paling banyak diteliti dan digunakan dalam berbagai aplikasi biomedis, terutama dalam bidang ortopedi dan kedokteran gigi. HAp sangat mirip dengan komponen mineral anorganik dalam tulang dan gigi. Material ini memiliki biokompatibilitas yang sangat baik dan bioaktivitas yang unik (Chen et al. 2004). HAp alami memiliki struktur heksagonal dengan rumus kimia satu unit selnya Ca10(PO4)6(OH)2 (Nath et al. 2006). Ion hidroksil pada HAp dapat diganti dengan ion F-, Cl-, CO32-, dan O 2-dalam matriks serat kolagen (Nayak 2010).
Reaktivitas material dengan lingkungannya terjadi akibat adanya fenomena bioaktivitas sedangkan fenomena bioinert memiliki kinetika reaksi yang sangat lambat, kebalikannya keramik bioaktif memiliki kinetika reaksi yang sangat cepat sehingga dapat bereaksi dengan cairan tubuh menghasilkan bahan tulang baru. Oleh karena itu keramik bioaktif dapat digunakan untuk memperbaiki bagian tulang, yaitu dengan melalui cara mengganti bagian tulang yang rusak atau meregenerasi tulang. Dari sudut pandang strukturnya, keramik dibedakan menjadi tiga yaitu padatan kristal keramik, padatan glass amorf, serta padatan amorf dengan inti kristal glass-keramik yang dapat dipertimbangkan sebagai material inert (Miranda et al. 2013).
Metode untuk memperoleh hidroksiapatit dalam bentuk padat, kristalin, atau senyawa lain dengan nisbah Ca-P tertentu dapat dilakukan melalui metode basah (yakni reaksi kimia untuk mengendapkan padatan dari larutannya), metode kering (yakni dengan memanfaatkan perubahan fase senyawa padatan), dan reaksi hidrotermal untuk memperoleh kristal-kristal tunggal. Dalam proses basah, ion kalsium dapat diperoleh dari senyawa garam klorida atau nitrat, sedangkan ion
6
fosfatnya dari garam potasium fosfat atau amonium fosfat. Secara umum, hidroksiapatit biasanya tidak serta merta langsung terbentuk, melainkan akan diawali dengan terbentuk serangkaian senyawa awal seperti dikalsium fosfat dihidrat dan oktakalsium fosfat, atau mungkin senyawa kalsium fosfat amorf. Perubahan senyawa-senyawa itu untuk bisa menjadi hidroksiapatit berdasarkan jumlah total konsentrasi ion kalsium dan ion fosfat, pH, dan suhu (Wahl dan Czernuszka 2006).
Reaksi hidrotermal telah berhasil digunakan sebagai cara memproduksi nanopowder, kristal tunggal, dan nanostruktur. Teknik hidrotermal dikembangkan untuk pembentukan HAp berstruktur nano. Proses dengan metoda hidrotermal menggunakan air sebagai pelarut dan dilakukan pada sistem tertutup untuk mencegah hilangnya pelarut saat dipanaskan diatas titik didihnya, yang merupakan salah satu kelebihan dari metoda hidrotermal. (Fernandez 2011). Pada teknik ini HAp amorf berubah menjadi HAp kristal pada kondisi tekanan dan suhu yang tinggi . Pada suhu yang lebih tinggi dari 200 °C HAp menunjukkan kristalisasi yang baik dibandingkan dengan HAp yang terbentuk pada suhu 150°C (Manafi et al. 2008).
HAp yang memiliki sifat mekanis yang baik perlu diperluas lagi penggunaannya dalam bidang kedokteran pada masa depan. Umumnya faktor yang mempengaruhi sifat mekanis HAp adalah bentuk serbuk, pori-pori, ukuran butir dan juga metode pembuatannya. Serbuk HAp yang memiliki stoikhiometri yang tepat yaitu rasio molar Ca/P sebanyak 1.67 dapat menghasilkan sifat mekanis HAp yang unggul (Chow 2009). Pori-pori HAp yang letaknya tidak teratur dan tidak saling berhubungan satu sama lain (tidak rekat) menyebabkan pori-pori menjadi faktor yang melemahkan kekuatan bahan HAp. Ukuran butir juga menurunkan kekuatan bahan HAp dengan mempengaruhi ikatan antar butir. Pembuatan HAp menggunakan penekan isostatik dapat menghasilkan HAp yang memiliki densitas tinggi dan seragam (Young et al. 2011).
Nano Partikel
Nanopartikel adalah bagian dari nanoteknologi yang mempelajari partikel dengan ukuran 0.1 sampai 100 nanometer, biasanya disebut juga sebagai ultrafine
particles. Dalam SI, unit nanometer berskala satu milyar meter atau 10–9 m. Satu nanometer sama dengan ikatan 6 atom karbon dan akan sama dengan kira-kira 1/40000 dari diameter rambut manusia. Material berukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material berukuran besar (bulk). Dalam istilah teknis, kata "nano" berarti 10-9 m atau sepermilyar. Istilah nanoteknologi umumnya digunakan ketika mengacu pada bahan-bahan dengan ukuran 0,1 sampai 100 nanometer (Winarno 2009).
Metode sintesis nanopartikel secara umum yang dapat digunakan dalam sintesis nanomaterial, yaitu secara top down dan bottom up. Pendekatan top-down adalah memecah partikel berukuran besar menjadi partikel berukuran nanometer sedangkan bottom up merupakan cara merangkai atom atau molekul dan menggabungkannya melalui reaksi kimia untuk membentuk nano struktur. Contoh metode top down adalah penggerusan dengan alat milling, sedangkan teknologi
7
bottom up yaitu menggunakan teknik sol-gel, presipitasi kimia, dan aglomerasi
fasa gas. Sintesis nanopartikel dengan metode top down dan bottom up dapat dilihat pada Gambar 2 (Abdullah et al. 2008).
Gambar 2 Sintesis nanopartikel metode top-down dan bottom-up (sumber : Abdullah et al. 2008)
Ultrasonikasi merupakan salah satu teknik paling efektif dalam pencampuran, proses reaksi, dan pemecahan bahan dengan bantuan energi tinggi (Pirrung 2007). Ultrasonikasi dengan intensitas tinggi dapat menginduksi secara fisik dan kimia. Efek fisik dari ultrasonikasi intensitas tinggi salah satunya adalah emulsifikasi. Efek kimia pada ultrasonikasi ini menyebabkan molekul-molekul berinteraksi sehingga terjadi perubahan kimia. Interaksi tersebut disebabkan panjang gelombang ultrasonik lebih tinggi dibandingkan panjang gelombang molekul-molekul. Interaksi gelombang ultrasonik dengan molekul molekul terjadi melalui media cairan. Gelombang yang dihasilkan oleh tenaga listrik diteruskan oleh media cair ke medan yang dituju melalui fenomena kavitasi akustik yang menyebabkan kenaikan suhu dan tekanan lokal dalam cairan (Abdullah et al. 2008).
Cangkang Tutut
Tutut (Bellamya) termasuk dalam kelompok Operculata yang hidup di
perairan dangkal yang berdasar lumpur dengan aliran air yang lamban dan ditumbuhi rerumputan air. Misalnya sawah, rawa, pinggir danau, dan pinggir sungai kecil adalah contoh tempat tutut tumbuh. Ada dua jenis Bellamya yang hidup di sawah, yaitu Tutut Jawa (Bellamya javanica) dan Tutut Sumatera (Bellamya sumatraensis) yang sebarannya mencakup Indonesia (Sumatera dan Jawa), Thailand, Kamboja, dan Malaysia. Kelompok hewan ini bisa memiliki tinggi cangkang hingga 40 mm dengan diameter 15-25 mm, bentuk cangkangnya kerucut agak menggelembung, tipis, kecil atau tidak transparan. Memiliki satu
8
atau lebih rangka punggung yang tumpul dan berbentuk spiral. Bagian atas runcing, berdasar bulat, pinggiran bulat atau bersudut. Lingkaran embrio tidak mengikat, walaupun pada beberapa spesies keong dewasa berbentuk bulat dengan warna hijau-kecoklatan atau kuning kehijauan (Jutting 1956).
Tulang pada vertebrata yang telah tumbuh dewasa sebagian besar tersusun dari hidroksiapatit. Senyawa ini memiliki susunan molekul teratur (kristal) dan menempati fibril-fibril kolagen. Keberadaan kolagen dapat diumpamakan dengan cetakan yang menjadi wadah atau tempat tumbuhnya kristal hidroksiapatit. Dari hasil difraksi sinar-x, teramati bahwa kandungan terbesar tulang vertebrata muda dan vertebrata dewasa ternyata berbeda. Pada tulang muda struktur kristal hidroksiapatit itu belum dijumpai. Artinya, tulang vertebrata yang masih belia sebagian besar terdiri atas bahan amorf (bahan yang molekulnya tidak dalam susunan kristal). Perubahan kemudian terjadi seiring dengan pertumbuhan vertebrata itu. Kandungan tulangnya berubah dari yang sebagian besar berupa bahan amorf ketika muda, menjadi sebagian besar berupa kristal hidroksiapatit ketika dewasa (Miranda 2013)
Tutut merupakan moluska air tawar yang dagingnya banyak dimanfaatkan
sebagai bahan pangan kaya protein dan mineral di berbagai negara di dunia termasuk Indonesia. Cangkang tutut merupakan limbah dari konsumsi daging
tutut dan belum memiliki pemanfaatan komersial. Limbah ini kaya akan berbagai
mineral. Kandungan mineral dalam cangkang berbagai spesies moluska disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Kandungan mineral dalam cangkang berbagai spesies moluska
Spesies Ca P Fe Na K (mg/100g) Pila globosa Bellamya- bengalesnsis Helix sp 721.44 705.40 737.47 1360.23 1680.56 1240.61 60.56 300.10 108.84 200.67 200.89 250.41 60.55 40.83 40.27 Melania tuberculata Lamellidensmarginalis Anisus convexiusculus 737.47 753.50 721.44 1440.98 1160.47 1520.12 280.38 216.94 236.33 230.08 200.73 220.20 50.72 60.16 40.53 Sumber : Baby et al. (2010)
Tabel 2 merangkum kandungan mineral cangkang berbagai spesies moluska air tawar yang telah diteliti Baby et al. 2010. Kalsium yang terkandung dalam cangkang moluska umumnya berada dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3) yang tergabung dalam struktur cangkang sebagai kristal kalsit dan aragonit yang terasosiasi pada matriks organik dari conchiolin (protein kompleks yang disekresikan oleh epitelium luar moluska) (Soido et al. 2009).
Sintesis Hidroksiapatit
Beberapa metode telah dimanfaatkan untuk mensintesis HAp seperti teknik presipitasi, pendekatan sol-gel, teknik hidrotermal, teknik multiple emulsion, teknik deposisi biomimetik, teknik elektrodeposisi (Nayak 2010). Sintesis hidroksiapatit dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya adalah :
9 1. Metode basah, menggunakan reaksi cairan (dari larutan menjadi padatan), merupakan metode yang umum digunakan karena sederhana dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan sedikit kristal atau amorf.
2. Metode kering, menggunakan reaksi padat (dari padatan menjadi padatan) dan menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan butir halus dan derajat kristalinitasnya tinggi.
3. Metode hidrotermal, menggunakan reaksi hidrotermal (dari larutan menjadi padatan) dan menghasilkan hidroksiapatit dengan kristal tunggal.
4. Metode alkoksida, menggunakan reaksi hidrolisa (dari larutan menjadi padatan) dan biasanya digunakan untuk membuat lapisan tipis (thin film) dan hidroksiapatit yang dihasilkan mempunyai derajat kristalinitas tinggi.
5. Metode fluks, menggunakan reaksi peleburan garam (dari pelelehan menjadi padatan), menghasilkan hidroksiapatit kristal tunggal yang mengandung unsur lain seperti boron apatit, fluorapatit, dan kloroapatit.
Selain itu ada metode lain yaitu metode sol-gel yang menghasilkan serbuk hidroksiapatit dengan ukuran butir yang relatif homogen dan derajat kristalinitas tinggi. Teknik ini digunakan untuk membentuk material gelas dan keramik pada suhu rendah sehingga akan menghasilkan campuran dengan kemurnian dan homogenitas lebih tinggi dibandingkan proses yang menggunakan suhu tinggi (Vijayalakshmi dan Rajeswari 2006).
Metode Presipitasi
Teknik sintesis HAp yang paling terkenal dan paling banyak diteliti adalah teknik presipitasi. Teknik ini juga sering disebut sebagai teknik presipitasi basah atau presipitasi kimia atau presipitasi berair. Teknik ini banyak dipilih untuk mensintesis HAp karena jumlah produk HAp yang dihasilkan relatif lebih banyak dan tanpa menggunakan pelarut organik (Cunniffe et al. 2010).
Reaksi presipitasi untuk sintesis HAp menggunakan bahan baku kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dan asam ortofosfat (H3PO4). Satu-satunya produk samping dari reaksi ini adalah air dan reaksi ini tidak melibatkan unsur-unsur asing. Menurut Santos et al. 2004, sintesis HAp dilakukan dalam larutan berair karena metode ini dapat mensintesis dalam jumlah besar dengan biaya yang relatif murah. Selain itu hasil samping yang terbentuk adalah air dan reaksi yang digunakan tidak melibatkan unsur-unsur lain (selain Ca, H, O dan P) (Afshar et al. 2003). Reaksi pembentukan HAp :
10Ca(OH)2 + 6H3PO4 Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O
Langkah kalsinasi diperlukan sebelum sintesis hidroksiapatit untuk mengubah kandungan CaCO3 cangkang tutut menjadi CaO, reaksi :
CaCO3 → CaO + CO2(g)
CaO dapat dengan mudah ditransformasi menjadi Ca(OH)2 melalui suatu reaksi eksotermik dengan air, reaksi :
2CaO + 2H2O 2Ca(OH)2 (ΔHr = − 63.7 kJ/mol CaO)
Dalam sintesis HAp reaksi antara suspensi Ca(OH)2 dan larutan H3PO4 harus dilakukan pada suhu dan pH yang terkontrol (Binnaz & Koca 2009). Suhu yang di gunakan untuk sintesis HAp dijaga pada 40 °C. Kenaikan suhu reaksi pada pembuatan hidroksiapatit akan meningkatkan derajat kristalinitas (Purnama et al.
10
2006). Suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk meningkatkan laju reaksi pembentukan HAp dan meningkatkan disolusi Ca(OH)2, walaupun pengendapan HAp juga dapat terjadi pada suhu kamar (Santos et al. 2004). Ukuran, bentuk, dan luas permukaan partikel HAp yang dihasilkan oleh reaksi tersebut sangat sensitif terhadap laju penambahan asam ortofosfat dan suhu reaksi. Laju penambahan asam ortofosfat berkaitan erat dengan pH yang didapat di akhir sintesis dan stabilisasi suspensi. Suhu reaksi menentukan apakah kristal HAp sintetik berupa monokristalin atau polikristalin. Partikel HAp yang disintesis pada suhu rendah (< 60 °C) memiliki bentuk monokristalin atau kristal tunggal (Binnaz dan Koca 2009).
Larutan H3PO4 bersifat asam maka diperlukan pemantauan dan penyesuaian pH yang baik agar menghasilkan HAp. Bila pH larutan turun hingga di bawah 9 atau 7 akan menyebabkan terbentuknya kalsium monofosfat dan kalsium dehidrat yang lebih larut dalam air (Afshar et al. 2003). Sintesis HAp dari cangkang keong sawah berhasil dilakukan oleh Winata (2012) menggunakan metode presipitasi. Larutan H3PO4 diteteskan pada larutan kalsium dengan kecepatan 3 ml/menit diaduk secara magnetik pada kecepatan 300 rpm. Proses pengeringan dilakukan pada suhu 110 oC, sintering disarankan pada suhu 1000 o
C agar zat pengotornya hilang.
Nanopartikel HAp sintetik dapat disiapkan dengan teknik presipitasi yaitu H3PO4 ditambahkan pada Ca(OH)2 pada suhu kamar dengan pengadukan sonikasi selama10 menit dan pH larutan 9.5. Teknik ini akan mengurangi ukuran partikel menjadi kurang dari 100 nm. (Cunniffe et al. 2010). Pembuatan nanopartikel HAp telah dilakukan menggunakan kalsium nitrat tetrahidrat dan diamonium fosfat sebagai prekusor. Pengadukan menggunakan magnetik pada suhu 40 oC selama 1.5 jam. Pengukuran partikel menggunakan AFM (atomic force microscopy) menghasilkan partikel berbentuk bulat berdiameter 30–50 nm dan beragregasi. Ukuran agregat yang lebih besar terdeteksi oleh alat XDC (X-ray drift chamber) berdiameter 210–410 nm. (Dedourkova et al. 2012) .
Hidroksiapatit yang disintesis menggunakan metode presipitasi dilakukan oleh Binnaz dan Koca (2009) dengan teknik pengadukan yang berbeda-beda. Presipitasi dilakukan dengan mencampurkan bahan kimia Ca(OH)2 96% dan H3PO4 99% melalui teknik pengadukan magnetik, ultrasonik dan gabungan magnetik-ultrasonik. Rentang pengadukan memiliki kecepatan antara 0–1000 rpm, frekuensi 35Hz dan daya antara 160–320W. Suhu sintesis HAp antara 25 dan 60 °C dan pengadukan berlangsung selama 1 jam. Suhu yang lebih tinggi digunakan untuk meningkatkan kinetika reaksi pembentukan HAp dan untuk meningkatkan disolusi Ca(OH)2, walaupun presipitasi HAp juga terjadi pada suhu kamar. Teknik dan kondisi pengadukan ukuran partikel serbuk HAp dapat dilihat pada Tabel 3 dan pola difraksi sinar-x disajikan pada Gambar 3.
Tabel 3 Teknik, kondisi pengadukan dan ukuran partikel serbuk HAp metode presipitasi (Binnaz dan Koca 2009)
Teknik Pengadukan Kondisi Pengadukan Ukuran Partikel (µm) Magnetik
Ultrasonik
Magnetik & Ultrasonik
300 rpm, 1 jam 320 W, 35 KHz, 1jam 300 rpm, 1jam & 320 W, 35 KHz, 1jam 6.29 2.52 8.70
11
Gambar 3 Difraktogram sinar-x serbuk HAp dan fasa kristal melalui teknik pengadukan (a). magnetik, (b) ultrasonik, (c) magnetik-ultrasonik (Binnaz dan Koca 2009)
Difraktogram sinar-x hasil sintesis dengan teknik pengadukan secara magnetik dan ultrasonikasi yang dilakukan oleh Binnaz dan Koca (2009) pada kecepatan 300 rpm selama 1 jam menunjukkan partikel endapan memiliki struktur kristal yang terdiri dari fasa Ca(OH)2, CaHPO4 dan fasa HAp. HAp yang dihasilkan dari teknik pengadukan magnetik masih terdapat senyawa kalsium fosfat dan kalsium hidroksida (Gambar 3a), demikian pula HAp yang disintesis dengan teknik pengadukan ultrasonik masih mengandung kalsium hidroksida (Gambar 3b). HAp yang murni dihasilkan dari pengadukan yang menggunakan teknik magnetik-ultrasonik atau pengadukan ganda (Gambar. 3c). Kehadiran puncak Ca(OH)2 disebabkan lemahnya efek pengadukan sehingga menunjukkan kristalinitas HAp rendah dan banyak fase amorf pada HAp yang disintesis dengan teknik pengadukan magnetik dan ultrasonik. Berdasarkan mikrograf SEM ukuran partikel yang dihasilkan melalui pengadukan magnetik dan ultrasonik diatas 100 nm sedangkan dengan teknik pengadukan ganda sekitar 50 nm. Partikel berukuran mikro terjadi akibat aglomerasi yang kuat dari partikel berukuran nano (Binnaz dan Koca 2009).
Metode Hidrotermal
Hidrotermal merupakan proses yang menggunakan panas dan air yang sifatnya merubah larutan menjadi padatan. Sintesis hidrotermal merupakan teknik atau cara kristalisasi suatu bahan atau material dari suatu larutan dengan kondisi suhu dan tekanan tinggi. Sintesis metode hidrotermal umumnya dilakukan pada temperatur maksimum 400 oC dan bertekanan tinggi (tekanan maksimum pada alat 400 Bar). Proses pelarutan dan pertumbuhan kristalnya dilakukan dalam bejana tertentu yang disebut otoklaf (autoclave), yaitu berupa suatu wadah terbuat dari baja yang tahan pada suhu dan tekanan tinggi. Pertumbuhan kristal terjadi karena adanya gradien temperatur yang diatur sedemikian rupa sehingga pada bagian yang lebih panas akan terjadi reaksi larutan, sedangkan pada bagian yang
