Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Sebelas Maret https://jurnal.uns.ac.id/jkpk
ISSN 2503-4154 (online)
STUDI AWAL SINTESIS POLIMER BERCETAKAN MEROPENEM SEBAGAI SORBEN YANG SELEKTIF - OPTIMASI MONOMER FUNGSIONAL
An Optimization of Functional Monomer, A Preliminary Study of Meropenem Imprinted Polymer as Selective Sorbent
Lasmaryna Sirumapea 1,2* , Muhammad Ali Zulfikar 1 , M Bachri Amran 1 , dan Anita Alni 1
1 Kelompok Keilmuan Kimia Analitik, FMIPA, Institut Teknologi Bandung Jalan Ganesa No. 10 Bandung
2 Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi Bhakti Pertiwi Jalan Ariodillah No. 22 Palembang
* Keperluan Korespondensi, email: lasmaryna.sirumapea@stifibp.ac.id
Received: July 27, 2018 Accepted: August 24, 2018
Online Published: August 31, 2018
DOI : 10.20961/jkpk.v3i2.22386

## ABSTRAK
Polimer bercetakan molekul adalah polimer yang dibentuk bersama molekul target melalui proses  polimerisasi  yang  selanjutnya  diekstrak  untuk  melepaskan  molekul  target  dari  bingkai polimernya.  Ekstraksi  yang  dilakukan  akan  meninggalkan  ruang  yang  diharapkan  memiliki afinitas  yang  tinggi  terhadap  molekul  tercetak.  Selanjutnya  polimer  akan  bertindak  sebagai sorben yang selektif dalam analisa senyawa target. Beberapa komponen penting dalam sintesa polimer ini adalah: monomer fungsional, pengikat silang, pelarut porogen, inisiator dan molekul target. Studi ini bertujuan untuk menentukan monomer fungsional terbaik dalam sintesis polimer bercetakan meropenem. Pemilihan monomer fungsional sangat menentukan dalam selektifitas polimer sebagai sorben.  Telah dipelajari beberapa senyawa yang berpotensi sebagai monomer fungsional dalam sintesis polimer bercetakan molekul (meropenem). Spektrum IR menunjukkan bahwa  sintesis  polimer  menggunakan  tiga  jenis  monomer  fungsional  telah  berhasil  dilakukan, terbukti dengan adanya puncak pada bilangan gelombang 1157 cm -1 yang menunjukkan adanya ikatan C- N pada cincin β-laktam. Dari hasil eksperimen, diketahui bahwa polimer dengan asam metakrilat  sebagai  monomer  fungsional  memiliki  kapasitas  adsorpsi  terbesar  26,71% dibandingkan kedua polimer lain dengan monomer fungsional yang berbeda, berturut-turut 24,4 dan 13,98% dan juga dibandingkan dengan polimer tanpa molekul analit (meropenem).
Kata Kunci: asam metakrilat, meropenem, monomer fungsional, polimer

## ABSTRACT
Molecularly  imprinted  polymer  is  a  polymer  that  synthesized  together  with  targeted molecule  (analyte)  through  polymerization  process.  When  the  polymerization  has  completed, extr action  is  taken  to  pull  the  analyte  out  of  the  polymer,  and  it  will  give  a  specific  “frame”  of targeted  molecule  which  leave  cavities  and  further  is  used  to  give  specific  recognition  of  the analyte.  Functional  monomer,  template  molecule,  crosslinker  agent,  porogenic  solvent  and initiator  are  the  main  components  involved  in  the  synthesis  of  this  kind  of  polymer.  The  right functional monomer is needed to make polymer building block with high selectivity when used as sorbent. The selection  of suitable and precise functional monomer has been elaborated in this
study. methacrylate acid, itaconic acid and acrylamide is then studies as functional monomer that will be chosen to give the best polymer performance as sorbent. From IR spectrum results, it can be concluded that polymer has been synthesized successfully. Peak at 1157 cm -1 which is a peak of  C-N  bond  from β-lactam  ring  support  this  statement.    Finally,  it  can  be  concluded  that methacrylate acid is the best functional monomer for making polymer as sorbent for meropenem
Keywords: functional monomer, meropenem, methacrylate acid, polymer

## PENDAHULUAN
Polimer  Bercetakan  Molekul  (PBM) adalah  polimer  yang  dibentuk  bersama molekul  target,  melalui  proses  polimerisasi, yang  selanjutnya  diekstrak  untuk  melepas- kannya  dari  bingkai  polimernya.  Ekstraksi yang  dilakukan  akan  meninggalkan  ruang yang  memiliki  afinitas  yang  tinggi  terhadap molekul  tercetak.  Sintesa  PBM  didasarkan pada pembentukan kompleks antara molekul cetakan (analit/ target/ molekul yang analog) dengan monomer fungsional sehingga membentuk ruang polimer tiga dimensi [1].
Penggunaan  PBM  dalam  ekstraksi fasa  padat  menghasilkan  ekstraksi  yang selektif  karena  adanya  sisi  aktif  dari  ikatan receptor-like hasil  sintesa  yang  dapat mengenali  bentuk  dan  posisi  gugus  fungsi dari analit [1].
Meropenem  adalah  obat  antibiotik spektrum  luas  dari  golongan  karbapenem, yang memiliki cincin β-laktam dengan aktifitas yang sangat besar. Penggunaan meropenem yang semakin meluas di masyarakat membutuhkan  metode  penyiapan  sampel yang  efisien  dan  ramah  lingkungan  untuk pemantauan kadarnya.
Ada  beberapa  metode  analisis  dalam penentuan  kadar  meropenem,  yaitu  dengan HPLC, elektroforesis zona kapiler, densitometri dan  metode  microbial  [2-6].  Metode-metode yang  telah  dilaporkan  tersebut  membutuhkan
prosedur  yang  rumit  dan  instrument  analisis yang  mahal  akibat  dari  matriks  sampel  yang kompleks.
Salah  satu  komponen  penting  dalam pembuatan sorben untuk ekstraksi fasa padat dengan teknik PBM adalah monomer fungsional,  Tiga  jenis  monomer  fungsional yang dipelajari (asam metakrilat, asam itakonat dan  akrilamida)  adalah  monomer  fungsional yang  banyak  digunakan  dan  menghasilkan polimer yang spesifik sebagai sorben.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  diawali  dengan sintesis polimer dengan menggunakan molekul analit (PBM)  dan  tanpa  menggunakan  molekul analit  (NPBM).  Hasil  sintesa  kemudian dikarakterisasi  dengan  spektrofotometri  IR. Ekstraksi  molekul  cetakan  dilakukan  untuk menghasilkan  rongga  yang  spesifik  analit. Pengujian  kapasitas  adsorpsi  dilakukan untuk  memilih  polimer  yang  terbaik  yang akan digunakan pada pekerjaan selanjutnya.

## 1.  Sintesis Polimer
Polimer  (PBM)  disintesis  mengguna- kan  oven  pada  suhu  70˚C  selama  5  jam. NPBM disintesis dengan cara yang sama dan komposisi  yang  sama,  tanpa  menggunakan molekul analit (meropenem).
Komposisi  dan  perbandingan  (mmol) penyusun polimer ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel  1.  Komposisi  penyusun  polimer bercetakan meropenem Molekul target  Meropenem trihidrat  0,5 mmol Pengikat silang EGDMA 20 mmol inisiator BPO 125 mg pelarut DMSO 15 ml Monomer fungsional Asam metakrilat 5 mmol akrilamida 5 mmol Asam itakonat 5 mmol

## 2.  Ekstraksi Molekul Cetakan dari Polimer
Ekstraksi molekul cetakan dari polimer dilakukan  dengan  sokletasi  pada  suhu  ± 80˚C.  Pelarut  ekstraksiadlah  komposisi methanol asam asetat (85:15). Hasil ekstraksi dianalisa dengan spektrofotometer
UV HPLC untuk memastikan bahwa molekul cetakan sudah terekstrak sempurna.

## 3.  Penentuan Kapasitas Adsorpsi
Penentuan konsentrasi dilakukan dengan  menghitung  selisih  konsentrasi sebelum  dan  setelah  kontak  menggunakan alat spektrofotometer UV. Panjang gelombang yang digunakan untuk analisa ini adalah 298 nm  [7].  Penentuan  konsentrasi  diawali dengan menentukan kurva standar meropenem.  Seri  konsentrasi  yang  diukur adalah  10,  20,  25,  30  dan  50  ppm  yang diencerkan dari larutan induk 100 ppm.
Kapasitas adsorpsi ditentukan dengan persamaan.
𝑄 = 𝑉 (𝐶𝑜−𝐶𝑡) 𝑚

## 4.  Alat dan Bahan
Spektrofotometer  UV  8453  (Agilent), spektrofotometer  infra  merah  transformasi
Fourier (FT-IR) Prestige21 (Shimadzu), oven
(Memmert), HPLC (Agilent), sonikator
(Krisbow), stirrer (IKA C-MG HS4).
Bahan-bahan yang dipersiapkan adalah  bahan-bahan  dengan  kemurnian memenuhi  persyaratan  tingkat pro  analisis
(p.a). Meropenem standard diperoleh dari PT. Kalbe  Farma  Indonesia  dan  dari  Sigma Adrich, asam itakonat, asam metakrilat, etilen glikol dimetakrilat (EGDMA), benzoilperoksida (BPO)  dibeli  dari  Sigma-Aldrich.  Metanol, asetotril, dimetil sulfoksida (DMSO) dibeli dari PT.  Merck  Indonesia.  Air  yang  digunakan adalah air hasil proses demineralisasi. Larutan asam  yang  digunakan  memiliki  kemurnian standar yang diencerkan sesuai kebutuhan.

## PEMBAHASAN

## 1.  Sintesis Polimer
Polimer  yang  disintesis  terdiri  dari PBM,  yang  mengandung  molekul  cetakan (analit) pada komposisinya, dan NPBM yang tidak  mengandung  molekul  catakan  pada komposisinya.  Polimer  berhasil  disintesis dengan komposisi seperti yang tertera pada metodologi. Molekul analit dilarutkan terlebih dulu, dengan bantuan stirrer selama 4 menit,
sampai larut sempurna. Selanjutnya monomer fungsional  dan  pengikat  silang  ditambahkan bersamaan,  dihomogenkan  kembali  dengan stirrer .  Inisiator  ditambahkan  terakhir,  diikuti dengan  dialirkan  gas  nitrogen  selama  ±  4 menit  untuk  mengusir  oksigen.  Lalu  larutan polimer dimasukkan ke dalam oven selama 5 jam,  pada  suhu  55- 70˚C.  Pelarut  yang digunakan  adalah  pelarut  tunggal,  DMSO, tanpa komposisi pelarut.  Hal ini disebabkan karena  pembentukan  MIP  dipengaruhi  oleh
kepolaran  dan  penyebaran  pelarut.  Karena itu  sebaran  yang  homogen  dari  pelarut menjadi  perhatian  dalam  pemilihan  pelarut.
Pemilihan pelarut yang tepat akan menghasilkan interaksi antara pelarut, analit dan  monomer  fungsional  seperti  yang diinginkan [8]. NPBM hasil sintesa berwarna putih, sedangkan PBM hasil sintesa
berwarna  kuning  tua.  Secara  fisik,  polimer yang dihasilkan adalah sebagai berikut (a) (b)
Gambar  1. Polimer  hasil  sintesis  (a)  NPBM, (b) PBM
Hasil  karakterisasi  IR  dari  PBM  hasil sintesis adalah sebagai berikut.
Gambar 2. Spektrum IR sintesis PBM menggunakan 3 monomer fungsional
Dari  spektrum  IR  yang  diperoleh, terlihat bahwa pada ketiga jenis polimer yang berhasil  disintesis  terlihat  adanya  gugus- gugus  khas  meropenem  yang  khas  yaitu daerah  1157  cm -1 (ikatan  C- N  pada  cincin  β laktam). Pada daerah 962 cm -1 juga ditemukan puncak yang merupakan puncak vibrasi ikatan C- C pada cincin β laktam. Adanya vibrasi C=O terlihat  dengan  puncak  pada  bilangan gelombang 1720 cm -1 – 1724 cm -1 .

## 2.  Penentuan Kapasitas Adsorpsi
Selanjutnya ditentukan kapasitas
adsorpsi  dari  ketiga  polimer  hasil  sintesis.
Analisa dilakukan dengan penentuan
konsentrasi  sejumlah  konsentrasi  larutan analit  yang  mampu  diserap  oleh  sejumlah massa  polimer  selama  waktu  tertentu. Larutan polimer dibuat pada konsentrasi 25 ppm dengan volume 20 ml yang dikontakkan dengan 25 mg polimer secara batch dengan alat shaker selama  20  jam  dengan kecepatan  150  rpm.  Setelah  20  jam, dilakukan  penentuan  konsentrasi  larutan analit.  Pelarut  yang  digunakan  untuk penentuan  adsorpsi  ini  adalah  air  suling yang merupakan pelarut meropenem selain dimetil sulfoksida [7]. Penentuan konsentrasi dilakukan dengan menghitung selisih konsentrasi  sebelum  dan  setelah  kontak
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1/cm %T 34 12 .0 8 29 95 .4 5 29 18 .3 0 17 22 .4 3 16 39 .4 9 14 38 .9 0 12 96 .1 6 11 59 .2 2 10 24 .2 0 95 2. 84 81 3. 96 70 7. 88 61 7. 22 34 19 .7 9 29 97 .3 8 29 20 .2 3 17 24 .3 6 16 80 .0 0 14 36 .9 7 13 17 .3 8 11 59 .2 2 10 24 .2 0 70 7. 88 66 9. 30 34 12 .0 8 29 87 .7 4 29 58 .8 0 17 24 .3 6 16 39 .4 9 14 42 .7 5 12 96 .1 6 11 57 .2 9 10 24 .2 0 95 2. 84 81 3. 96 70 7. 88 65 3. 87 59 4. 08 52 6. 57 MIP E MIP C MIP A MI P  A
menggunakan  alat  spektrofotometer  UV.
Panjang  gelombang  yang  digunakan  untuk analisa  ini  adalah  298  nm  [7].  Penentuan konsentrasi  diawali    dengan  menentukan
kurva standar meropenem. Seri konsentrasi yang  diukur  adalah  10,  20,  25,  30  dan  50 ppm  yang  diencerkan  dari  larutan  induk dengan konsentrasi 100 ppm.
Gambar 3. Kurva standar meropenem
Persamaan garis pada kurva standar adalah
Y = 0,0204 X – 0,0291 dengan R 2 = 0,9975. Hasil  eksperimen  penentuan  kapasitas
adsorpsi disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil perhitungan kinerja polimer A, C dan E
Polimer C 0 , ppm C t , ppm Q % removal PBM A 25 18,3235 5,3412 26,71 NPBM A 25 22,4216 2,0627 10,31 PBM C 25 18,8823 4,8942 24,47 NPBM C 25 23,7402 1,0078 5,04 PBM E 25 21,5049 2,7961 13,98 NPBM E 25 18,6029 5,1177 25,59
𝑄 = 𝑉 (𝐶𝑜 − 𝐶𝑡) 𝑚 % 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝐶𝑜 − 𝐶𝑡 𝐶𝑜 𝑥 100 %
Q   = kapasitas adsorpsi
V  = volume larutan analit, ml
Co = konsentrasi awal, ppm
Ct = konsentrasi akhir, ppm
m   = massa polimer, mg
PBM A : PBM dengan monomer fungsional asam metakrilat PBM B : PBM dengan monomer fungsional akrilamida
PBM C : PBM dengan monomer fungsional asam itakonat
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ab so rb an Konsentrasi, ppm Kurva Standar Meropenem y = 0,0204x - 0,0291 R² = 0,9975
Dari  tabel  2  tersebut  dapat  disimpul- kan  bahwa  PBM  A  memiliki  kapasitas adsorbsi  (Q)  dan  % removal yang  terbaik.
Dengan  demikian,  PBM  A  selanjutnya digunakan  dan  dievaluasi  sebagai  sorben untuk analisa meropenem.

## KESIMPULAN
Asam  metakrilat  (PBM  A)  memberikan nilai kapasitas adsorpsi tertinggi dibandingkan kedua  jenis  monomer  fungsional  lainnya, sehingga  dapat  digunakan  untuk  sintesis  dan analisa selanjutnya untuk molekul meropenem.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada  Kemenristek  Dikti  atas  pembiayaan penelitian  ini  melalui  program  Beasiswa Program Pascasarjana Dalam Negeri (BPPDN).

## DAFTAR RUJUKAN
[1]  Vasapollo, G., Del Sole, R., Mergola, L., Lazzoi, R.M., Scardino, A., Scorrano, S., dan  Mele,  G., “Molecularly  Imprinted Polymers: Present and Future Prospective ”, International  Journal  of Moecular Scence , 12, 5909-5912, 2011.
[2]  Bomparde,  S;  Ferrante,  L;  Martins, M.De;  Leone,  L,  “Determination  of Meropenem in Serum by High
Performance  Liquid  Chromatography ”, Journal of Chromatography A 812 (1-2),
249-253, 1998.
[3]  Robatel, C; Buclin, T; Eckert, P; Biollaz, J; Decoslerd, “Determination of Meropenem in  Plasma  and  Filtrate-dialysate  from Patients Under Continuous Veno-Venous Haemodiafiltration by SPE-LC ”, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,
29, 17-33, 2002.
[4]  Mrestani,  Y;  Neubert,  R;  Nagel,F,
“Capilary Zone Electrophoresis Determination of Meropenem in Biological Media Using A High Sensitivity Cell ”, Journal  of  Pharmaceutical  and Biomedical Analysis, 20, 899-903, 1999.
[5]  Taniguchi, S; Hamase, Kenji; Kinoshita, A;  Zaitsu,  K,  “Simple  and  Rapid Analytical  Method  for  Carbapenems Using  Capillary  Zone  Electrophoresis ”, Journal  of  Chromatography  B ,  727  (1- 2) : 219-225, 1999.
[6]  Elragehy, Neriman A; Ezzat, Abdel Moety; Hassann,  Nagiba  dan  Rezk,  Mamdouh, “Stability-indicating Determination of Meropenem in Presence of Its Degradation Product ”. Talanta, 77, 28-36, 2008.
[7]  Mendez,  A;  Stappe, M; Schapoval,  ES, “Validation of HPLC and UV Spectrophotometric  Methods  for  the Determination of Meropenem in Pharmaceutical  Dosage  Form ”, Journal of  Pharmaceutical  and  Biomedical Analysis 33 (5), 947-954, 2003.
[8]  Song, Di, Molecularly Imprinted Polymer –New Characterization Methods
and  Designs.  Thesses  and  Dissertation, University of South Carolina, 2013.