Optimasi Pelapisan Nanohidroksiapatit pada Implan Logam Stainless Steel 316L serta Kajian Sifat Korosi dan Bioaktivitas In Vitro

Abstract

Pelapisan permukaan implan logam yang bersifat bioinert dengan biomaterial menjadi solusi untuk meningkatkan sifat bioaktivitas dan biokompatibilitas, namun dapat mempertahankan sifat mekaniknya. Selain itu, pelapisan akan menurunkan laju korosi permukaan implan logam. Nanohidroksiapatit (nHAp) merupakan salah satu biomaterial yang analog dengan senyawa anorganik pada tulang manusia dan bersifat bioaktif dan biokompatibel. Oleh karena itu, nHAp sangat tepat digunakan sebagai pelapis implan logam. Kunci keberhasilan pelapisan implan logam adalah terbentuknya pori-pori yang dapat meningkatkan sifat bioaktivitas dan biokompatibilitas implan. Penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa teknik flame spray coating (FSC) memiliki potensi sebagai metode pelapisan implan logam stainless steel 316L (SS316L). Parameter seperti jarak tembak dan tekanan gas memiliki pengaruh terhadap ketebalan dan porosititas hasil pelapisan. Secara umum, penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan formula titik optimum jarak tembak dan tekanan gas pelapisan nHAp pada implan logam SS316L menggunakan rancangan I-optimal design dengan response surface methodology (RSM). Selain itu, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik mikrostruktur permukaan, sifat korosi, dan bioktivitas in vitro implan logam SS316L pasca pelapisan dengan nHAp. Nilai respons ketebalan dan porositas penampang melintang lapisan diolah menggunakan software Fiji ImageJ dari data optical microscopy (OM). Karakteristik mikrostruktur permukaan pasca pelapisan dianalisis menggunakan X-ray diffractometer (XRD) dan scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). Uji sifat korosi dan bioaktivitas in vitro dilakukan di dalam larutan simulated body fluid (SBF). Titik optimum pelapisan nHAp pada implan logam SS316L, yaitu pada jarak tembak 20 cm dan tekanan gas 1 bar. Hasil prediksi model titik optimum, nilai ketebalan sebesar 202,63 ± 3,0 µm dan porositas sebesar 30,00 ± 0,7%. Rancangan percobaan I-optimal design pelapisan nHAp pada implan logam SS316L menghasilkan akurasi terhadap model > 95%. Pasca pelapisan, terdapat fasa HAp yang terdekomposisi menjadi β-tricalcium phosphate (β-TCP) dan tetracalcium phosphate (TTCP) akibat suhu tinggi selama proses pelapisan berlangsung. Morfologi permukaan lapisan nHAp terdapat pori-pori yang dapat meningkatkan bioaktivitas dan osteokonduktivitas. Laju korosi SS316L dengan coating nHAp masuk kategori material dengan ketahanan korosi outstanding. Uji in vitro pada permukaan SS316L dengan coating nHAp memiliki sifat bioaktivitas dan osteokonduktivitas yang sangat baik ditandai dengan terbentuknya granular bola dan lapisan apatit pada permukaannya.