Optimalisasi Sintesis Nanopartikel Perak dari Ekstrak Rimpang Curcuma dan Potensinya sebagai Zat Tabir Surya

Abstract

Nanoteknologi saat ini merupakan bidang manufaktur yang berkembang paling pesat. Nanopartikel berkembang pesat di berbagai bidang karena kemampuan penggunaannya yang sangat luas tergantung pada ukuran, dispersi, dan bentuknya. Produksi nanopartikel seringkali memerlukan sejumlah proses kimia dan fisik yang mahal dan berpotensi merusak karena menggunakan zat berbahaya dan beracun yang menimbulkan berbagai risiko biologis. Penciptaan proses eksperimental untuk sintesis nanopartikel dengan senyawa biologis merupakan bidang penting dari nanoteknologi. Nanopartikel perak (AgNPs) mendapatkan perhatian dari akademisi di berbagai sektor karena fitur uniknya dan aplikasi yang luas, termasuk dalam ilmu pangan, kedokteran, dan pertanian. Sejumlah penelitian telah menunjukkan aktivitas antibakteri, antikanker, dan antifungal dari AgNPs. AgNPs dapat disintesis menggunakan berbagai teknik, seperti metode fisiokimia, sintesis sonoelektrokimia, teknik mikroemulsi, gelombang mikro, radiasi dan metode green synthesis. Sintesis nanopartikel perak dengan metode iradiasi sinar UV telah banyak dilakukan dan memiliki beberapa keunggulan, seperti kontrol iradiasi yang dapat diatur, peralatan sederhana dan murah, serta tidak memerlukan tenaga yang terampil. Pemanfaatan tumbuhan sebagai reduktor ion perak telah menarik banyak minat peneliti. Tumbuhan dan bagian-bagiannya mengandung beberapa jenis metabolit sekunder (terpenoid, saponin, fenolik, alkaloid) yang dapat mereduksi dan menstabilkan ion perak. Rimpang temulawak dilaporkan memiliki total fenolik tinggi, sehingga diharapkan dapat berperan sebagai reduktor. Penelitian ini bertujuan menganalisis dan menyeleksi potensi ekstrak rimpang tanaman Curcuma khususnya temu putih (C. zedoaria), temu hitam (C. aeruginosa), temu kunci (C. rotunda L.), temu giring (C. heyneana), dan temu mangga (C. amada) sebagai agen pereduksi dan penstabil alami perak menjadi nanopartikel perak (AgNPs) dengan bantuan iradiasi sinar UV dan mengevaluasi potensinya sebagai zat tabir surya. Penelitian ini menggunakan metodologi respons permukaan, yaitu metode Box Behnken untuk mengoptimalisasi sintesis nanopartikel perak. Proses seleksi ekstrak sebagai reduktor menunjukkan temu kunci sebagai reduktor yang paling baik untuk menyintesis nanopartikel perak dibandingkan keempat ekstrak lainnya. Hasil optimalisasi sintesis nanopartikel perak-temu kunci (AgNPs-TK) dengan metode Box-Behnken menunjukkan kondisi ideal pada bobot AgNO3 = 0,13 g; pH = 11,34; dan waktu iradiasi = 162,7 menit. Hasil analisis AgNPs-TK teroptimasi menggunakan spektrofotometri UV-Vis menunjukkan adanya pita serapan resonansi pada panjang gelombang 400–450 nm sehingga kemungkinan nanopartikel yang dihasilkan berbentuk bulat. Hasil analisis spektrum FTIR menunjukkan gugus fungsi AgNPs-TK dan temu kunci hampir identik walaupun nanopartikel telah dipisahkan dari suspensi ekstrak dengan sentrifugasi yang berarti ekstrak temu kunci dapat menjadi capping agent untuk menjaga kestabilan nanopartikel. Hal ini juga didukung oleh analisis potensial zeta dengan nilai -57,6 mV yang menunjukkan kestabilan suspensi nanopartikel. Hasil karakterisasi ukuran dengan PSA menunjukkan AgNPs-TK mempunyai distribusi ukuran dari 93–270 nm dengan rerata ukuran adalah 151,6 nm dan indeks polidispersitas 0,17. Spektrum difraksi sinar X (XRD) menunjukkan bahwa sampel terdiri atas nanopartikel perak dan AgCl. Ukuran kisi kristal AgNPs berdasarkan plot Williamson-Hall adalah 2,92 nm. Hasil pengukuran AgNPs-TK dengan TEM menunjukkan nanopartikel mempunyai bentuk spheroidal dengan ukuran partikel berkisar 5–115 nm. Perbedaan hasil ukuran nanopartikel disebabkan oleh perbedaan perlakuan, sampel dan perbedaan prinsip alat PSA dan TEM. PSA mengukur ukuran hidrodinamik partikel yang mengabaikan aglomerisasi, sedangkan TEM menggunakan berkas elektron berenergi tinggi yang dipancarkan melalui sampel dengan lapisan yang sangat tipis dan interaksi antara elektron dan atom dapat digunakan untuk mengamati sifat materi seperti struktur kristal dan ukuran partikel. Hasil pengukuran SPF spektrofotometrik dari AgNPs-TK menunjukkan nilai yang cukup baik. Sampel AgNPs-TK memiliki nilai SPF yang lebih baik dibandingkan AgNPs murni pada penelitian sebelumnya. Hal ini adanya gugus fenolik dari ekstrak temu kunci yang melekat pada AgNPs-TK sebagai capping agent. Senyawa fenolik diketahui banyak dipakai sebagai bahan tabir surya dan dapat menghambat induksi sinar UV, radikal bebas dan peroksidasi lipid. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan untuk memperbaiki metode yang dilakukan dalam penelitian ini dikarenakan masih menghasilkan produk samping, yaitu AgCl.