## KARAKTERISASI NATURAL HIDROKSIAPATIT DARI TULANG IKAN LELE ( Calarias batracus )
Rista Mutia Anggraini 1* dan Yusril Yusuf 2 ,
1 Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi, 36361, Indonesia
2 Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, 55281, Indonesia *email: ristamutia@unja.ac.id

## ABSTRAK
Biomaterial  hidroksiapatit  (HAp)  telah  berhasil  didapatkan  dari  bahan  alami  yaitu  tulang  ikan  lele  (Calarias  batracus).  Proses  ini menggunakan metode heat treatment dengan suhu yang digunakan yakni 1000 o C. Karakterisasi sampel HAp dilakukan menggunakan X- Ray Diffractometer (XRD) dan Fourier Transform Infrared (FTIR) . Data XRD menunjukkan bahwa karakteristik HAp ditemukan pada HAp dari tulang ikan lele berdasarkan data JCPDS 09-0432. Tidak ada fase baru yang terbentuk pada HAp setelah dilakukan pemanasan. Selain itu tidak terjadi perubahan secara signifikan pada nilai konstanta kisi HAp sebelum dan setelah dipanaskan. HAp setelah pemanasan memiliki kristalinitas lebih tinggi daripada HAp sebelum pemanasan. Hal ini dibuktikan berdasarkan data FWHM dan analisis perhitungan persentase kristalinitas dari data XRD. Sampel tanpa pemanasan memiliki kristalinitas 62% dan setelah pemanasan 97%. Diketahui bahwa sampel tanpa pemanasan adalah HAp dengan fase amorf. Data FTIR menunjukkan bahwa gugus fungsi yang muncul pada kedua sampel juga merupakan karakteristik HAp. Gugus fungsi yang muncul diantaranya adalah OH - , PO 4 3- dan CO 3 2- .
Kata Kunci: Hidroksiapatit; bahan alami; tulang ikan lele; Calarias batracus; heat treatment

## ABSTRACT
[Characterization of Natural Hydroxyapatite From Catfish Bone (Clarias batracus)] Hydroxyapatite (HAp) biomaterials have been successfully obtained from natural materials, namely the bones of catfish (Calarias batracus). This process uses the heat treatment method with a temperature of 1000oC. HAp sample characterization was done using X-Ray Diffractometer (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR). XRD data showed HAp characteristics found in HAp from catfish bones based on JCPDS 09-0432 data. No new phase was formed in HAp after heating. In addition, there was no significant change in the value of the HAp lattice constant before and after heating. HAp after heating has a higher crystallinity than HAp before heating. This crystallinity data is proven based on FWHM data and an analysis of calculating the percentage of crystallinity from XRD data. The sample without heating has a crystallinity of 62% and 97% after heating. It is known that the sample without heating is HAp with an amorphous phase. FTIR data shows that the functional groups that appear in both samples are also characteristic of HAp. The functional groups that appear include OH - , PO 4 3- , and CO 3 2- .
Keywords: Hydroxyapatite; natural ingredients; catfish bones; Calarias batracus; heat treatment

## PENDAHULUAN
Hidroksiapatit  (HAp)  merupakan  senyawa golongan  keramik  yang  tersusun  atas  kalsium  dan fosfat  (Yusuf,  2019).  HAp  adalah  salah  satu  jenis biomaterial yang dapat ditemukan pada jaringan keras manusia.    HAp  dengan  rumus  molekul Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 memiliki sifat bioaktif, biokompatibel  ( Hussin,  2022) , bioresorbable , bidodegradable ,  tidak  korosif  (Yusuf,  2019),  dan osteokonduktif (Maghsoodi,2020). Sifat-sifat tersebut  menjadi  alasan  HAp  terus    dikembangkan agar  dapat  diaplikasikan  sebagai  bahan  implan  atau pelapis implan. HAp menjadi biomaterial yang masih populer  untuk  dikembangkan  karena  sifat biokompatibel  yang  sangat  baik.  Biokompatibel berkaitan  dengan  kemampuan  material  untuk
membentuk  ikatan  langsung  dengan  jaringan disekitarnya.  Sifat  ini  dibutuhkan  suatu  biomaterial untuk  aplikasi  implan  atau  pelapis  implan  tulang ataupun gigi (Yusuf, 2021).
HAp  dapat  diperoleh  dengan  mencampur bahan  sumber  kalsium  dan  sumber  fosfat.  Bahan biogenik  adalah  salah  satu  sumber  yang  dapat dimanfaatkan  untuk  mendapatkan  material  HAp. Beberapa  bahan  biogenik  yang  dapat  menghasilkan HAp  adalah  kerang  hijau  ( Perna  viridis ),  keong  mas ( Pomacea  canaliculata ),  kerang  darah  ( Anadara granosa ),  kerang  simping  ( Amusium  pleuronectes ), cangkang telur puyuh ( Coturnix coturnix japonica ), dan sebagainya.  Kesamaan  semua  bahan  tersebut  adalah memiliki  kadar  kalsium  yang  tinggi.  Kadar  kalsium yang tinggi  berpotensi untuk disintesis menjadi HAp
dengan cara menambahkan sumber lain yakni sumber fosfat (Yusuf, 2019). Namun telah ditemukan bahwa HAp dapat dihasilkan tanpa ada proses pencampuran beberapa bahan, salah satunya yakni HAp yang berasal dari tulang ikan. Tulang ikan adalah salah satu bahan biogenik yang  merupakan bagian dari jaringan keras pada  ikan.  Beberapa  tulang  ikan  yang  diketahui menghasilkan  HAp  adalah  tulang  ikan  kakap  merah utara  ( Lutjanus  campechanus )  (Cocoletzi,  2020), tulang ikan nila (Mustafa, 2015), tulang ikan bandeng ( Chanos  chanos ),  tulang  ikan  cendro  ( Tylosurus crocodilus ) (Permatasari, 2019), tulang Lates calcarifer (Pal, 2017), tulang Sheelavati (Sunil, & Jagannatham, 2016),  dan  sebagainya.  Semua  jenis  ikan  tersebut tidak memerlukan pencampuran sumber fosfat untuk menghasilkan HAp.
Beberapa  metode  telah  dilakukan  untuk menghasilkan HAp, diantaranya  metode presipitasi (Sari  dan  Yusuf,  2018),  sol-gel  (Charlena,  2022), microwave  irradiation (Castro,  2022), interfacial reaction menggunakan multiple  emulsion , cationic surfactant  template (Yusuf,  2019),  dan heat  treatment (Sunil & Jagannatham, 2016).  Metode heat treatment adalah  metode  sederhana  untuk  memperoleh  HAp karena  tidak  diperlukan  proses  pencampuran beberapa  bahan.  Metode heat  treatment melibatkan proses pemanasan pada suhu tertentu dan merupakan metode yang sudah terbukti dapat digunakan untuk memperoleh  HAp  dari  tulang Lates  calcarifer . Menurut  hasil  XRD,  karakteristik  HAp  dari  tulang Lates  calcarifer ditemukan  saat  sampel  diberikan treatment suhu  antara  600°C  -  1000°C  (Pal,  2017). Sementara  penelitian  lainnya  didapat  bahwa  HAp dapat  dihasilkan  dari  tulang  Sheelavati  dengan metode yang sama. Rentan suhu yang digunakan pada penelitian  tersebut  adalah  600°C  -  1000°C.  Hasil XRD  dan  FTIR  menunjukkan  bahwa  karakteristik HAp muncul disemua sampel pada setiap rentan suhu (Sunil & Jagannatham, 2016).
Berdasarkan  penjabaran  diatas,  penelitian  ini akan membahas tentang produksi HAp yang berasal dari tulang ikan lele ( Calarias batracus ) dengan metode heat treatment. Suhu yang digunakan adalah 1000°C. Analisis  data  dilakukan  untuk  sampel  tanpa pemanasan  dan  dengan  pemanasan.  Karakteristik HAp  diidentifikasi  dari  data X-Ray  Diffractometer (XRD) dan Fourier Transform Infrared (FTIR).

## METODE
Tulang ikan lele  pertama kali dibersihkan dari kotoran dan sisa-sisa bagian tubuh lain (seperti daging ikan) menggunakan air mengalir. Selanjutnya tulang ikan  lele  direndam  dengan  aseton  selama  48  jam dengan  pergantian  cairan  aseton  setiap  24  jam.
Kegiatan ini bertujuan untuk mempermudah proses pengeringan. Tulang ikan lele kemudian dikeringkan menggunakan  oven  pada  suhu  100 o C  selama  4  jam dan  dilanjutkan  dengan  penggilingan  menggunakan ball  mill hingga  tulang  ikan  berbentuk  serbuk. Kemudian  serbuk  tulang  ikan  lele  dimasukkan  ke furnace dan diberikan treatment suhu sebesar 1000 o C selama 4 jam. Sampel hasil dari kegiatan ini kemudian dilanjutkan ke proses karakterisasi.
Karakterisasi sampel dilakukan menggunakan X-Ray  Diffractometer (XRD)  dan Fourier  Transform Infrared (FTIR).  XRD  yang  digunakan  adalah Panalytical  Type  X'Pert  Pro  yang  menggunakan radiasi CuK α dan FTIR yang digunakan adalah FTIR Thermo  Nicolet  iS10.  XRD  digunakan  untuk mengidentifikasi  sifat  kristalografi  sampel,  seperti fase  kristal,  kristalinitas,  dan  parameter  kisi, sedangkan  FTIR  digunakan  untuk  mengidentifikasi gugus  fungsi  seperti  OH ‒ dan  PO 4 3 ‒ yang  menjadi karakteristik dari gugus fungsi HAp.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis XRD
Gambar  1  menunjukkan  pola  spektrum  hasil karakterisasi  menggunakan  XRD.  Puncak-puncak spektrum  memberikan  informasi  mengenai  fasa kristal yang terbentuk. Fasa kristal ini diperoleh dari hasil  komparasi  puncak  spektrum  dengan  data Joint Committe on Powder Diffraction Standards (JCPDS) 09- 0432. Pada spektrum sampel HAp setelah pemanasan terlihat  puncak  utama  difraksi  yang  muncul  adalah (211),  (112)  dan  (300)  yang  berada  pada  sudut 31,78°, 32,19° dan 32,93°. Ketiga puncak tersebut merupakan  karakteristik  utama  dari  HAp.  Pada beberapa jenis ikan seperti T.crocodilus dan Sheelavati, fase kalsium-fosfat berubah menjadi fase baru yakni fase β –  tricalcium  phosphate  ( β -TCP)  ketika dipanaskan  sebesar  1000°C.  (Permatasari,  2019) (Sunil  &  Jagannatham,  2016).  Namun  hal  ini  tidak terjadi pada sampel HAp dari tulang ikan lele. Semua fase yang terlihat adalah fase HAp tanpa ada fase lain yang terbentuk.
Pada  gambar  terlihat  pula  bahwa  terdapat perbedaan  intensitas  puncak  spektrum  yang terbentuk  untuk  sampel  sebelum  dan  setelah dilakukan  pemanasan  1000°C.  Pola  yang  terbentuk pada  spektrum  sebelum  pemanasan  (b)  merupakan pola  untuk  HAp  dari  tulang  ikan  yang  bersifat amorfus,  sedangkan  pola  yang  terbentuk  pada spektrum  setelah  pemanasan  (a)  merupakan  pola HAp yang bersifat kristalin (Permatasari, 2019). Data ini  didukung  oleh  data  perhitungan  mengenai kristalinitas dan FWHM pada Tabel 1. Sampel tanpa pemanasan  memiliki  kristalinitas  lebih  rendah
daripada  sampel  setelah  pemanasan.  Nilai  FWHM untuk  sampel  tanpa  pemanasan  juga  lebih  besar daripada sampel setelah dipanaskan. Kedua data ini Tabel 1 . Kristalinitas, dan parameter kisi sebelum dan setelah pemanasan
Sampel Konstanta kisi ( Ǻ ) Kristalinitas a c Kristalinitas (%) FWHM Sebelum pemanasan 9.5 6.8 62 0.63 Setelah pemanasan 9.4 6.8 97 0.09
Gambar 1 . Pola spektrum XRD sampel sebelum dan setelah pemanasan 1000°C
Gambar 2 . Spektrum FTIR sampel sebelum dan setelah pemanasan 1000°C
menjadi  pendukung  bahwa  kristalinitas  sampel dengan pemanasan lebih besar daripada sampel tanpa pemanasan. Menurut Shi (2018), treatment suhu dapat meningkatkan kristalinitas suatu material.
Dapat diamati pula bahwa nilai parameter kisi a dan c untuk  kedua  sampel  tidak  mengalami perubahan  secara  signifikan.  Menurut  Sunil  & Jagannatham (2016), treatment suhu hanya mengubah morfologi  HAp  serta  ukuran  kristal  HAp.  Semakin
besar  suhu  maka  akan  memunculkan  banyak aglomerasi dan ukuran kristal semakin besar. Selama proses pemanasan, kristal-kristal HAp menyatu dan membentu kristal yang lebih besar. Peristiwa ini tidak mempengaruhi parameter kisi a dan c . Parameter kisi a dan c serta  volume  unit  sel  akan  tetap  stabil walaupun sampel HAp diberikan pemanasan (Sunil & Jagannatham, 2016).

## Analisis FTIR
Data FTIR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang terbentuk pada sampel HAp yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 2. Pada gambar terlihat sampel memiliki gugus fungsi OH - , PO 4 3- dan CO 3 2- .  Ketiga  gugus  fungsi  tersebut  merupakan karakteristik  dari  HAp  (Cahyanto,  2017).  Ikatan stretching  mode dari  P-O  dapat  ditemukan  pada panjang  gelombang  1025-1044  cm -1 ,  sedangkan bending mode pada panjang gelombang 556 – 570 cm - 1 dan 601 – 607 cm -1 (Sari dan Yusuf, 2018) (Pal, 2017). Pada penelitian ini ikatan stretching mode dari P-O muncul pada panjang gelombang 1041 cm -1 dan bending mode pada panjang gelombang 563 cm -1 dan 607  cm -1 .  Selain  itu  ditemukan  puncak  yang  paling intens yakni pada panjang gelombang 1101 cm -1 yang mana merupakan puncak ikatan P-O (Pal, 2017).
Ikatan  lainnya  yakni  ikatan  O-H  pada  HAp akan muncul pada panjang gelombang 3550 – 3574 cm -1 (Hossain,  2022)  (Pal,  2017).  Pada  Gambar  2 terlihat  bahwa  ikatan  O-H  muncul  pada  panjang gelombang  3569  cm -1 .  Menurut  Pal  (2018)  puncak tersebut adalah puncak stretching mode dari ikatan O- H.
Gugus  fungsi  kalsium  karbonat  juga  terlihat muncul  pada  data  yakni  pada  panjang  gelombang 1455  cm -1 yang  merupakan  karakteristik  karbonat hidroksiapatit  (CHAp)_  tipe  B.  CHAp  tipe  B merupakan  HAp  yang  tersubtitusi  ion  karbonat (Anggraini,  2021).  Ion  karbonat  juga  muncul  di beberapa  HAp  yang  disintesis  dari  bahan  natural lainnya.  Ion  karbonat  ini  diduga  merupakan kandungan  yang  memang  sudah  ada  pada  bahan biogenik  seperti  pada  tulang  ikan  (Sari  dan  Yusuf, 2018) (Permatasari, 2019).

## KESIMPULAN DAN SARAN
Hidroksiapatit (HAp) telah berhasil diproduksi  dari  tulang  ikan  lele  ( Calarias  batracus ) dengan  metode heat  treatment .  Karakteristik  HAp terkonfirmasi dari data XRD dan FTIR. Berdasarkan data XRD, tidak ditemukan fase baru dari HAp yang diberikan treatment suhu.  Proses  pemanasan  tidak mempengaruhi  nilai  konstanta  kisi  dari  HAp. Perbedan  HAp  sebelum  dan  setelah  pemanasan
terletak  pada  kritstalinitas  sampel.  Kristalinitas sampel dengan pemanasan akan lebih tinggi daripada sampel tanpa pemanasan.  Selain itu berdasarkan data FTIR,  gugus  fungsi  yang  seharusnya  muncul  pada HAp  juga  terkonfirmasi  pada  beberapa  panjang gelombang.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Kementerian  Riset,  Teknologi,  dan  Pendidikan Tinggi  Republik  Indonesia  dan  Universitas  Gadjah Mada  (Program  RTA  2019)  atas  dukungan  dana penelitian ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada LPPT UGM yang telah memberikan fasilitas dan bantuan teknis.

## DAFTAR PUSTAKA
Anggraini,  R.  M.,  dkk.  2021. Nanostructure  of carbonated  hydroxyapatite  precipitation extracted  from  pearl  shells  (Pinctada maxima) by pH treatment. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures . Vol. 16, No. 4, p. 1619-1625 Cahyanto,  A.,  dkk.  2017. Fabrication  of hydroxyapatite from fish bones waste using reflux  method. Materials  Science  and Engineering . 172 012006 Castro,  dkk. 2022.  Synthesis  of  hydroxyapatite  by hydrothermal  and  microwave  irradiation methods  from  biogenic  calcium  source varying pH and synthesis time. Boletín de la Sociedad  Española  de  Cerámica  y  Vidrio . Volume 61 Issue 1 Pages 35-41 Charlena, dkk. 2022. Synthesis and Characterization of Hydroxyapatite  from  Green  Mussel  Shell with Sol-Gel Method. Jurnal Kimia VALENSI. Volume 8, No. 2
Cocoletzi, H.H., dkk. 2020. Natural hydroxyapatite from  fishbone  waste  for  the  rapid adsorption  of  heavy  metals  of  aqueous effluent. Environmental  Technology  &
Innovation. 20,101109
Hosaain,  M.  S.,  dkk.  2022.  Crystallographic dependency  of  waste  cow  bone, hydroxyapatite, and b-tricalcium phosphate for biomedical application . Journal of Saudi Chemical Society . 26, 101559 Hussin,M.  S.  F.,  dkk.  2022.  Extraction  of  natural hydroxyapatite
for biomedical applications—A review. Heliyon 8, e10356 Maghsoodi,  M.  R.,  dkk.  (2020).  Dilemma  of hydroxyapatite nanoparticles as phosphorus fertilizer: Potentials, challenges and effects
on  plants .  Environmental  Technology  & Innovation, 19, 100869.
Mustafa,  N.,  dkk.2015.  Hydroxyapatite  extracted from  Waste  Fish  Bones  and  Scales  via Calcination  Method. Applied  Mechanics  and Materials. Vols. 773-774, pp 287-290 Pal, A., dkk. 2017. Synthesis of hydroxyapatite from Lates  calcarifer  fish  bone  for  biomedical applications. Materials  Letters. Volume  203 Pages 89-92 Permatasari,  H.A.,  dkk.  2019.  Hydroxyapatite Extracted from Fish Bone Wastes by Heat Treatment. Key  Engineering  Materials, Vol. 840, pp 318-323.
Sari,  M.,  &  Yusuf,  Y.  2018.  Synthesis  and Characterization  of  Hydroxyapatite  based on Green Mussel Shells ( Perna viridis ) with Calcination  Temperature  Variation  Using the  Precipitation  Method. International Journal  of  Nanoelectronics  and  Materials. Volume 11, No. 3 [357-370] Shi,  P.,  dkk.2018. Characterization  of  natural hydroxyapatite  originated  from  fish  bone and  its  biocompatibility  with  osteoblasts. Materials Science & Engineering . 706–712 Sunil,  B.R.  &  Jagannatham,  M.  2016.  Producing hydroxyapatite  from  fish  bones  by  heat treatment. Materials Letters . 185, 411–414
Yusuf,  Y.,  dkk.  2019. Hidroksiapatit  Berbahan  Dasar Biogenik .  Yogyakarta:  Gadjah  Mada University Press. Yusuf,  Y.,  dkk.  2021. Karbonat  Hidroksiapatit  dari Bahan  Alam .  Yogyakarta:  Gadjah  Mada University Press.