Laporkan Masalah

STUDI PEMANFAATAN GIPSUM LOKAL SEBAGAI BAHAN DASAR BONE GRAFT SINTESIS YANG BERFUNGSI SEBAGAI SCAFFOLD

Eko Pujiyanto, S.Si.,MT., Ir. Alva Edy Tontowi, MSc., Ph.D.

2012 | Disertasi | S3 Teknik Mesin

Tulang manusia yang rusak dapat disembuhkan dengan proses bone grafting. Sebagian besar bahan yang digunakan pada proses bone grafting adalah otograf. Otograf memiliki keunggulan dan kelemahan. Kelemahan otograf antara lain meningkatkan resiko infeksi dan kehilangan darah, menambah waktu anestesi dan jumlahnya terbatas. Kelemahan otograf membuka peluang untuk mengembangkan bone graft sintetis. Salah satu fungsi bone graft sintetis adalah sebagai scaffold. Hidroksiapatit (HA) adalah salah satu bahan yang paling banyak digunakan untuk membuat bone graft sintetis yang berfungsi sebagai scaffold. Salah satu bahan yang dapat digunakan memproduksi HA adalah gipsum. Indonesia mempunyai potensi gipsum lokal yang cukup besar dengan harga yang murah. Gipsum lokal dapat dijadikan bahan dasar untuk membuat bone graft sintetis yang berfungsi sebagai scaffold (scaffold sintetis). Tujuan penelitian ini adalah mensintesis gipsum lokal Tasikmalaya menjadi serbuk hidroksiapatit (HAg). Mengetahui sifat kimia dan fisis dan menguji sifat sitotoksisitas secara in vitro serbuk HAg. Mengetahui karakteristik proses deposisi serbuk dan sintering untuk membuat scaffold sintetis. Mengetahui sifat kimia, porositas, kekuatan tekan dan sifat sitotoksisitas secara in vitro scaffold sintetis. Metode reaksi basah dengan bantuan microwave digunakan untuk mereaksikan gipsum lokal dengan diamonium hidrogen pospat menjadi HAg. Scaffold sintetis dibuat dari campuran serbuk TCPg dan PMMA dengan metode deposisi serbuk dan sintering. Karakterisasi HAg, HAk dan scaffold sintetis meliputi sifat kimia dan fisis yang dilakukan dengan metode AAS, XRD, XRF, mercury porosimetry dan SEM-EDX. Pengujian sitotoksisitas secara in vitro HAg, HAk dan scaffold sintetis dilakukan dengan metode MTT memakai sel vero. Serbuk HAg memiliki bentuk serbuk rounded, bersifat aglomerasi dengan tingkat kemurnian mencapai 100%. Pola XRD serbuk HAg mirip dengan pola XRD serbuk HAk dan JCPDS No.09 – 432 milik HA. Berdasarkan uji EDX rasio molar Ca/P dari HAg adalah 1,77 mendekati nilai teoritis 1,67 yang berarti bahwa HAg kelebihan Ca. Hasil uji sifat sitotoksisitas secara in vitro menunjukkan bahwa sifat HAg tidak berbeda secara signifikan dengan HAk. Kalsinasi pada temperatur 800oC selama 2 jam telah mengubah fase HAg dari HA menjadi tricalcium phosphate (TCPg). Uji porositas scaffold sintetis menghasilkan nilai pada selang 62,79% sampai dengan 69,67%. Hasil uji kekuatan tekan scaffold sintetis menghasilkan nilai pada selang 1,53 MPa sampai dengan 3,71 MPa. Scaffold sintetis terbaik memiliki porositas 62,79% dengan kekuatan tekan 3,706 Mpa. Berdasarkan uji mercury porosimetry, scaffold sintetis terbaik memiliki persentase porositas interkonektif mencapai 88,25%, ukuran pori 0,05-355 μm dengan median pori 52,64 μm. Proses sintering pada temperatur 1450oC dengan laju pemanasan 8oC permenit dengan waktu tahan 2 jam mengubah komposisi fase HA ke TCP tetapi tidak mengubah sifat sitotoksisitas secara in vitro pada scaffold sintetis. Kesimpulan dari penelitian ini adalah gipsum lokal Tasikmalaya telah berhasil disintesis menjadi HAg. Scaffold sintetis terbaik dapat dibuat dengan proses deposisi serbuk dan sintering. Proses sintering berpengaruh pada sifat kimia-fisis, porositas dan kekuatan tekan, tetapi tidak berpengaruh pada sifat sitotoksisitas scaffold sintetis. Scaffold sintetis terbaik berpotensi diaplikasikan pada bidang medis dengan beberapa penelitian lebih lanjut.

Physical defect in human bones can be healed with bone grafting process. Most of the materials used in the process of bone grafting are the autograft. Autograft has some strengths and weaknesses. Some of the weaknesses are the increasing of the infection risk and blood loss, the increasing anesthesia time and the limited amount of it. These weaknesses support the opportunity to develop synthetic bone graft. One of the synthetic bone graft function is scaffold. Hydroxyapatite (HA) is one of the material that mostly used for synthetic bone graft as scaffold. One of the material which can be used to produce HA is gypsum. Indonesia has a great potential for local gypsum with low prices. Local gypsum can be used as material base for produce synthetic bone graft as scaffold (synthetic scaffold). The purpose of this study was to synthesis of the local gypsum into HAg powder. Find out the chemical, physical and cytotoxicity properties of HAg powder. Find out the characterization of powder deposition and sintering process to produce synthetic scaffold. Find out chemical properties, porosity, compressive strength and cytotoxicity properties synthetic scaffold. Wet reaction method assisted by microwave is used to react of local gypsum and diammonium hydrogen phosphate into HAg. Synthetic scaffold was made by powder deposition and sintering from TCPg-PMMA mixing powder. HAg, HAk and synthetic scaffold characterizations including physical and chemical properties were conducted by AAS, XRD, XRF, mercury porosimetry and SEM-EDX. In vitro cytotoxicity testing of HAg, HAk and synthetic scaffold were conducted by MTT method using vero cells. Characterization results of HAg powder are rounded, agglomeration and the purity up to 100%. XRD pattern of HAg is similar to HAk and closed to JCPDS No.09-432 (HA). EDX test showed molar ratio Ca/P of HAg is 1.77 closed to theoretical is 1.67 that HAg have a lot of Ca. In vitro cytotoxicity test showed that there was no significant difference in cytotoxicity properties of HAg and HAk. Calcination of HAg at temperature 800oC with holding time 2 hours has changed phase HA to tricalcium phosphate (TCPg). Synthetic scaffold has porosity on the interval 62.79% to 69.67% and compressive strength on the interval 1.53 MPa to 3.71 MPa. The best synthetic scaffold has porosity is 62.79% with compressive strength is 3.706 MPa. Mercury porosimetry test showed, the best synthetic scaffold has inter-connective porosity up to 88.25%, pore size is at 0.05-355 μm with median pore is 52.64 μm. Sintering process at 1450oC with heating rate 8oC/min and holding time 2 hours has changed phase HA to TCP but does not effect on in vitro cytotoxicity properties of on synthetic scaffold. The conclusion of this study was local gypsum Tasikmalaya has been successfully synthesized into HAg. The best synthetic scaffold can be made with powder deposition process and sintering. The sintering process effects on the chemical-physical properties, porosity and compressive strength, but it does not effect on cytotoxicity properties of synthetic scaffold. The best synthetic scaffold could potentially be applied in the medical field with some further research.

Kata Kunci : Gipsum, HA, TCP, bone graft, scaffold, deposisi serbuk dan sintering


    Tidak tersedia file untuk ditampilkan ke publik.