Sintesis Biokomposit CHA/PVA/Alginat sebagai Biomaterial Substitusi Tulang.

Abstract

Biomaterial merupakan material inert yang diimplan kedalam sistem makhluk hidup sebagai pengganti fungsi jaringan dan organ tubuh yang rusak. Di Indonesia, kebutuhan biomaterial substitusi tulang semakin meningkat seiring banyaknya kasus kerusakan tulang akibat meningkatnya jumlah kecelakaan kendaraan bermotor. Tingginya kasus kecelakaan yang terjadi meningkatkan permintaan material yang bisa memperbaiki tulang yang rusak. Apatit karbonat (CHA) merupakan material yang cukup menjanjikan dalam perkembangan material implan tulang karena memiliki sifat yang bioresorbable dan bioaktif. Dalam penelitian ini CHA dicampurkan dengan senyawa yang bersifat elastis yaitu polivinil alcohol (PVA) dan alginat. Polimer berfungsi sebagai matriks atau media tumbuh senyawa mineral yang membantu proses mineralisasi pada tulang sekaligus mengurangi sifat rapuh dari CHA. Biokomposit disintesis dalam bentuk scaffold karena dalam aplikasinya, biomaterial yang dibutuhkan para dokter ortopedi adalah dalam bentuk scaffold. Scaffold merupakan suatu struktur tiga dimensi yang digunakan sebagai media penyangga sementara untuk mendukung proses pertumbuhan dan pengembangan jaringan baru. Apatit karbonat disintesis dengan metode presipitasi bantuan iradiasi microwave. Sumber kalsium yang digunakan berasal dari limbah cangkang telur ayam yang mengandung lebih dari 95% CaCO3. Hasil XRD serbuk CHA menunjukkan munculnya fasa apatit karbonat pada sampel dengan nilai parameter kisi a dan c mendekati literatur JCPDS yaitu 9.626 Å dan 7.123 Å. Rasio Ca/P dari CHA yaitu 1.63. Hal ini akibat adanya substitusi ion karbonat pada gugus fosfat sehingga menghasilkan apatit non-stoikiometri. Scaffold CHA/PVA/Alginat berhasil disintesis menggunakan metode freeze drying. Hasil FTIR menunjukkan munculnya gugus fungsi hidroksil, fosfat, dan karbonat yang merupakan indikasi kehadiran CHA. Selain itu juga terdapat gugus ikatan C-O, C=C, C-H, dan C=O yang menandakan adanya kandungan PVA dan alginat. Scaffold yang dihasilkan bersifat lembut dan elastis seperti sponge. Morfologi sampel diamati menggunakan SEM dan berhasil menunjukkan terbentuknya pori pada komposit yang cukup untuk pertumbuhan osteoblas. Hasil uji mekanik pada sampel dengan variasi komposisi PVA menunjukkan bahwa semakin tinggi kandungan PVA, semakin meningkatkan nilai kuat tekan. Hasil XRD menunjukkan bahwa penambahan PVA dan alginat menurunkan ukuran kristalit dan derajat kristalinitas. Nilai porositas yang didapatkan dari hasil uji micro CT scan dibawah 50%. Hasil EDX menunjukkan bahwa komposit mengandung unsur-unsur diantaranya karbon, oksigen, fosfor, natrium, kalsium, dan unsur minor lainnya. Hasil perhitungan Ca/P didapatkan nilai rasio diatas 1.67. Scaffold ini menunjukkan potensi yang baik untuk dikembangkan menjadi bahan substitusi tulang.