## SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KERANG DARAH ( Anadara granosa ) SEBAGAI BAHAN BAKU SEMEN TAMBAL GIGI

## Rahmaniah
Jurusan Fisika UIN Alauddin Makassar E-mail: nia.physics08.uin@gmail.com
Abstrak :  Hidroksiapatit  (HAp)  merupakan  senyawa  mineral  apatit.  HAp merupakan senyawa yang memiliki kemiripan dengan bagian mineral dalam tulang.  Pemanfaatan  hidroksiapatit  dalam  bidang  medis  khususnya  dalam bidang kedokteran gigi terus dikembangkan dalam berbagai penelitian, salah satu  contohnya  adalah  pemanfaatan  hidroksiapatit  dari  cangkang  kerang darah  sebagai  semen  tambal  gigi.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  mengetahui struktur  kristal,  ukuran  butiran  dan  sifat  mekanik  hidroksiapatit  dari cangkang kerang darah. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode  eksperimen  dengan  menggunakan  alat  uji  XRD  untuk  mengetahui struktur dan ukuran butiran krital sedangkan alat Universal Testing Mechine (UTM)  digunakan  untuk  mengetahui  kuat  tekan  sampel.  Hasil  penelitian menunjukkan  struktur  kristal  yang  dihasilkan  dari  sintesis  hidroksiapatit cangkang  kerang  darah  adalah  aragonite  dengan  rata-rata  ukuran  kristal yang dihasilkan sebesar  5,87 nm. Sedangkan nilai  kuat tekan yang terbesar diperoleh pada sampel 2 yaitu 9,521 MPa, sedangkan nilai kuat tekan yang terkecil yaitu pada sampel 1 sebesar 3,51 MPa.
Kata Kunci : Cangkang kerang darah, Hidroksiapatit, UTM, XRD

## PENDAHULUAN
ineral utama penyusun tulang dan gigi adalah garam kalsium fosfat atau CaP. Kalsium  fosfat  yang  paling  stabil  terdapat  dalam  hidroksiapatit. Hidroksiapatit  atau  disingkat  dengan  HAp  merupakan  senyawa  mineral apatit.  HAp  merupakan  senyawa  yang  memiliki  kemiripan  dengan  bagian mineral    dalam tulang.  HAp  memiliki  struktur Kristal  monoklinik  maupun heksagonal. Pemanfaatan  hidroksiapatit  dalam  bidang  medis  khususnya  dalam  bidang  kedokteran gigi  terus  dikembangkan  dalam  berbagai  penelitian,  salah  satu  contohnya  adalah pemanfaatan hidroksiapatit dari cangkang kerang darah sebagai semen tambal gigi.
Salah  satu  material  yang  dapat  diolah  menjadi  Biomaterial  adalah  cangkang kerang  darah.  Cangkang  kerang  darah  ( Anadara granosa) tinggi  akan  kalsium  yang dapat  menguatkan  gigi  dan  tulang,  dimana  cangkang  kerang  darah  mengandung Kalsium Oksida (CaO) 66.70 %, Silika  (SiO 2 ) 7.88 %, Aluminium Oksida (Al 2 O 3 ) 1.25 %, Ferri Oksida (Fe 2 O 3 ) 0.03 %, dan Magnesium Oksida (MgO) 22.28 %. Pemanfaatan limbah  cangkang  kerang  darah  yaitu  dapat  dijadikan  sebagai  bahan  pengganti  semen karena memiliki kandungan zat kapur yang sangat banyak.  Selain  itu  cangkang kerang

## M
28 _ Jurnal Teknosains, Volume 13, Nomor 1, Januari-Juni 2019 , hlm. 27 – 32
darah dapat dimanfaatkan dalam sintesis nano hidoksiapatit sebagai bone implan untuk kerusakan  tulang  karena  cangkang  kerang  memiliki  kandungan  kalsium  yang  sangat tinggi  yaitu  sebesar  66,70  %  dan  tulang  memerlukan  kalsium  yang  banyak  untuk pergerakannya.
Berdasarkan  uraian  di  atas,  maka  penulis  tertarik  untuk  melakukan  penelitian tentang  pemanfaatan  limbah  cangkang  kerang  sebagai  bahan  alternatif  dalam pembuatan komponen powder sebagai bahan baku pembuatan semen tambal gigi.

## METODELOGI PENELITIAN

## A. Jenis Penelitian
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  terapan  yang  bertujuan  untuk  meningkatkan pengetahuan  ilmiah dengan suatu tujuan praktis, yang  mana hasilnya diharapkan dapat dimanfaatkan dengan tujuan praktis pula. Metode yang digunakan dalam penelitian  ini adalah  metode  eksperimen  yang  bertujuan  untuk  mencari  pengaruh  variabel  ukuran butiran,  temperatur  dan  komposisi  sampel.  Eksperimen  dilakukan  di  laboratorium  dua tempat yakni laboratorium Fisika dasar UINAM dan Science Building di UNHAS.

## B. Alat dan bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cangkang kerang darah yang  dimanfaatkan  sebagai  sumber  kalsium,    (NH4)2HPO4  sebagai  sumber  fosfat, NH4OH sebagai pengatur PH, dan akuades sebagai pelarut.

## C. Prosedur Penelitian

## a) Pembuatan bahan baku
Pembuatan  bahan  baku  powder  cangkang  kerang  darah  dilakukan  dengan  cara cangkang  kerang  darah  dibersihkan  terlebih  dahulu  dan  dijemur  satu  hari  untuk menghilangkan  kadar  air  pada  proses  pembersihan.  Cangkang  kerang  darah  yang telah  kering  dihaluskan  menggunakan  lumpang  dan  diayak  menggunakan  ayakan 200 mesh. Selanjutnya sampel  dikalsinasi  pada  suhu  800 o C  selama  5  jam  untuk mendapatkan CaCO3 menjadi CaO.

## b) Sintesis Hidroksiapatit
Sintesis  hidroksiapatit  dilakukan  dengan  mencampurkan  serbuk  cangkang  kerang yang  sudah  dikalsinasi  dengan  (NH4)2HPO4.  NH4OH  digunakan  untuk meningkatkan  pH  campuran  hingga  12.  Proses  pencampuran  ini  menggunakan pelarut  akuades  dan  dilakukan  di  dalam vessel hidrotermal.  Kemudian vessel dimasukkan ke dalam oven dengan suhu reaksi 180 o C selama 20  jam. Hasil  yang didapat  kemudian  dicuci  dengan  menggunakan  akuades,  kemudian  sampel dikeringkan hingga beratnya konstan.
c) Karakterisasi Produk
1. Analisis XRD
Karakterisasi  produk  bubuk  cangkang  kerang  darah  yang  telah  disintesis dianalisis  dengan  menggunakan  alat  uji  X  ray  Difraction  (XRD).  Tujuannya untuk  mengetahui  struktur  dan  ukuran  butiran  Kristal  produk  bubuk  cangkang kerang darah yang telah disintesis.
2. Analisis Kuat tekan Bubuk  cangkang  kerang  darah  yang  telah  disintesis  selanjutnya  dicampur
Rahmaniah , Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang Darah … _ 29
dengan  cairan  asam  poliakrilik,  setelah  homogeny  campuran  tersebut  dicetak dengan   menggunakan  pipet  sedotan   minuman   berdiameter  4 mm dan 8,50 mm  dengan  tinggi  6  mm  dan  10  mm,  selanjutnya  didiamkan  sampai  mengeras selama  24  jam.  Sampel  yang  telah  dilepakan  dari  cetakan  selanjutnya dikeringkan  dibawah  sinar  matahari  selama  tiga  hari.  Kemudian  sampel  diuji nilai  tekanannya  dengan  menggunakan  alat  uji Universal  Testing  Mechine dengan beban 20 kN.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakterisasi XRD
Pola  karakterisasi x  Ray  Difraction cangkang  kerang  darah  dapat  dilihat  pada gambar berikut:
Gambar 1 Pola Difraksi dari Hidroksiapatit
Tabel 1. Hasil Pengukuran Intensitas dan 2 Theta yang terbentuk
No Peak 2 𝜃 d (A) I/I 1 FWHM Intensitas (count) Integrated int (count) 1 4 26,2724 3,38941 100 0,25980 1425 22470 2 12 33.1785 2,69799 84 0,24310 1195 15874 3 32 45.9211 1.97464 77 0,22980 1092 14164
Sumber: Data Primer, 2018

## Tabel 2. Analisis ukuran butiran Kristal
Kode Sampel peak 2θ (˚) θ Cos θ
K λ (Å = 10 -10 m) β L (nm) Rata-Rata Ukuran
Kristal (nm) Bubuk cangkang 1 26.2724 13.1362 0.973832573 0.94 1.5406 0.2598 5.723929865 5.870233709 2 33.1785 16.58925 0.958376159 0.2431 6.215796487 3 45.9211 22.96055 0.920773666 0.2298 6.844076143 4 52.4916 26.2458 0.896905161 0.2382 6.778435488 5 27.2882 13.6441 0.971779726 0.3107 4.796325621 6 38.5903 19.29515 0.943828926 0.3536 4.339225376 7 37.9387 18.96935 0.945692601 0.2395 6.393846979
Sumber : Data Primer, 2018

## Pengukuran Kuat Tekan
Pengujian  kuat  tekan  terhadap  sampel  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  uji Universal Testing Mechine (UTM), berikut hasil pengukuran nilai kuat tekan sampel.
Tabel 3. Nilai kuat tekan semen gigi dengan campuran pasta gigi dan tanpa campuran pasta gigi.
No sampel A (mm 2 ) F (N) P (MPa) 1 25,505 89,5 3,51 2 15,545 148 9,521 3 15,545 119,5 7,687 4 18,086 100 5,529 5 45,342 320 7,057 6 42,987 240 5,583 7 38,465 300 7,799 8 42,987 220 5,118 Sumber : data primer, 2018

## Diskusi Data

## 1. Analisis XRD
Karakterisasi  cangkang kerang darah dengan XRD bertujuan untuk mengetahui dan  mempelajari  struktur  kalsium  yang  terdapat  pada  cangkang  kerang.  Karakterisasi XRD  ini  dilakukan  secara  kualitatif  dengan  membandingkan  puncak-puncak  yang terbentuk  dengan  pada  difraktogram  HAp  hasil  sintesis  dengan  puncak-puncak  pada difraktogram  HAp  standar  dari  data  JCPDS  ( Joint  Committee  on  Powder  Diffraction Standards ) dengan No. 09-432.
Pola  difraksi  yang  diperoleh  dari  difraktometer  menggambarkan  status kristalinitas  material  yang diuji. Pola difraksi  yang diperoleh  menunjukkan bahwa  fasa yang  terbentuk  dari  hidroksiapatit  adalah  Kristal,  hal  ini  ditandai  dengan  adanya puncak-puncak difraksi yang terbentuk, seperti yang nampak pada gambar 4.1.
Berdasarkan  data  analisis  XRD  Fasa-fasa  yang  terbentuk  diidentifikasi  dengan menggunakan data JCPDS 09-432, untuk fasa HAp dicirikan intensitas utama pada nilai 2θ sebesar 26,2724 ; 33.1785; dan 45.9211. K adalah konstanta untuk material  sebesar 0,94,  panjang  gelombang  ( 𝜆) yang  digunakan  pada alat  XRD  yaitu  0,15406  nm,  dan  β adalah FWHM ( Full width at half maximum ) dari garis difraksi skala 2θ. Semakin besar sudut  difraksi  yang  dihasilkan  nilai  FWHM  semakin  kecil.  Mengecilnya  nilai  FWHM menyebabkan lattice  strain mengecil.  Selain  itu, lattice  strain sama  halnya  dengan dislocation density yaitu semakin besar lattice strain maka ketidak sempurnaan kisi atau cacat kristal semakin besar (Tabel 4.1).
Struktur  kristal  menggunakan X-ray  Diffraction (XRD)  menjelaskan  bahwa cangkang kerang darah terdiri dari aragonit e. Ini  adalah  salah satu  jenis  bentuk kristal
Rahmaniah , Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang Darah … _ 31
kalsium  karbonat  selain calcite dan vaterite .  Meskipun calcite adalah  bentuk  kristal kalsium karbonat paling stabil, aragonit memiliki kepadatan lebih tinggi dan kekerasan yang tinggi.
Berdasarkan  hasil  data  XRD  ukuran  partikel  didapat  dengan  menghitung FWHM  ( Full  width  Half  Maximum )  dapat  ditentukan  ukuran  partikel  menggunakan formula  Scherer  (Djamas  2010),  maka  diperoleh  nilai  rata-rata  ukuran  partikel  sebesar 5.870233709 nm, seperti yang nampak pada tabel 4.2.

## 2. Analisis Uji Kuat Tekan
Tabel 4.3 menunjukan nilai uji kekuatan tekan, nilai kuat tekan terbesar terdapat pada  sampel  2  yaitu  9,521  MPa,  nilai  ini  diperoleh  dari  komposisi  limbah  cangkang kerang 0,143 gr, 2 tetes cairan asam poliakrilik, dan campuran pasta gigi sebanyak 2% Sedangkan Nilai kekuatan tekan  yang terendah  yaitu pada sampel 1 dengan komposisi limbah cangkang kerang darah 0,143 g dan 2 tetes cairan asam poliakrilik adalah 3,51 MPa.
Menurut  standar  untuk  dental  semen  gigi  ANSI/ADA  No.96  (ISO  9917)  nilai Compressive  strength 24  jam  semen  ionomer  kaca  berkisar  dari  90  hingga  230  MPa.  Nilai  uji kekuatan  tekan  dari  sampel  bubuk  cangkang  kerang  darah  yang  telah  dibuat  belum  memenuhi standar  yang  ada.  Namun  jika  dibandingkan  dengan  beberapa  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan sebelumnya sebagaimana dituliskan pada bab II, nilai kekuatan tekan yang dihasilkan masih jauh lebih besar.
Hasil uji tekan yang diperoleh belum memenuhi standar, hal ini disebabkan karena beberapa faktor selama penelitian dilakukan diantaranya yaitu cetakan terbuat dari pipet plastik yang elastis menyebabkan bentuk sampel silinder tidak sempurna, volume cetakan tidak seragam hal ini dikarenakan pada saat pencampuran bubuk dan cairan yang berbeda-beda, jarak pemberian cairan diatas bubuk tidak semua sama sehingga hasil cetakan sampel tidak homogen dengan baik dan tidak berbentuk silinder dengan sempurna.

## PENUTUP

## A. Kesimpulan
Berdasarkan data yang diperoleh maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Struktur  kristal  yang  dihasilkan  dari  sintesis  hidroksiapatit  cangkang  kerang  darah adalah aragonit e dengan rata-rata ukuran kristal yang dihasilkan sebesar 5,87 nm.
2. Nilai  kuat  tekan  terbesar  terdapat  pada  sampel  2  yaitu  9,521  MPa,  sedangkan  nilai kuat tekan yang terkecil yaitu pada sampel 1 sebesar 3,51 MPa.

## B. Saran
Setelah  melakukan  penelitian  ini  maka  saran  yang  dapat  diberikan  untuk penelitian  selanjutnya  adalah  sebaiknya  dibuatkan  ukuran  cetakan  yang  standar  dan diuji lebih lanjut sifat biokompatibilitas.

## DAFTAR PUSTAKA
Bertenshaw BW and Combe EC. (1973). Studies on Polycarboxylate and Related Cement, I. Analysis of Cement Liquids. J, Prosbed Dent, 29(217).
32 _ Jurnal Teknosains, Volume 13, Nomor 1, Januari-Juni 2019 , hlm. 27 – 32
Cerruti  MG.  (2004).  Characterization  of  bioactive  glasses.  Effect  of  the  immersion  in  solutions  that simulated body fluids. [ thesis ]. PhD in Chemical Science 2001-2004. University of Turin. Italy.
Coleman  N.J.  and  Nicholson  J.W.  (2006)  Inorganic  glasses  and  ceramics  for  bone  tissue  engineering.
Education in Chemistry , 43(2006), 156-160.
Cotton, F. Albnert and Wilkinson, Geoffrey. (1976). Basic Inorganic Chemistry . John Willey & son, Inc.
David L. Heisman. (2005). Fundamentals of Dental Materials . Sweet Haven Publishing Series.
Davidson CL dan Mjor IA. (1999).  Advances in Glass Ionomer  Cement. Chicago Quintessence . 15(46), 121-33.
De  Moor  RJG  dan  Verbeeck  RMH.  (1998).  Effect  of  acetic  acid  on  the  fluoride  release  profiles  of restorative Glass Ionomer cement. Dental Material , 14, 261-8.
Emre  B.  (2007).  Biocompatibility  of  Retrograde root  filling  materials  :  a  Review. Aust.  Endo. Journal , 34(1), 30-35.
Fan Y, Lu X. (2008). A study of apatite formation on natural nano-hydroxyapatite/chitosan composite in simulated body fluid. Fr. Matr. Sci. Ch., 2(1), 91-4.
Frankenberger R, Sindel J dan Kramer N. (1997). Viscous Glass Ionomer cements; A new alternative to amalgam in primary dentition. Quint Int ., 28(10), 667-75.
Ghufran, M.  (2011). Budidaya 22 Komoditas Laut untuk Konsumsi Lokal dan Ekspor . Yogyakarta: Lily Publisher.
Greenspan  DC.  (1999). Development  in  Biocompatible  Glass  Compositions .An  MD&DI  March  1999.
Column, Spec Section. ww.devicelink.cm/mddi/archive/99/03/011.html.
Hatton PV, Hurrel-Gillingham K, Brook IM . (2006). Biocompatibility of Glass Inomer Bone Cements . J Dent 34(2006), 598-601.
Hench LL, Jones JR, Sepulveda P. Bioactive Materials for Tissue Engineering Scaffolds .  p3-24.
Hickel  RA  dan  Folwaczny  M.  (2001).  Various  Forms  of  Glass  Ionomer  and  Compomers. J.  Op.Dent . 2001(6), 177-90.
John R.Cameron,dkk. (1999). Physics Of The Body, second edition. Medical Physics Publishing.
Kawahara  H,  Imanishi  Y,  Oshima  H.  (1979).  Biological  Evaluation  on  Glass  Ionomer  Cement. J  Dent Res. 58(3), 1080-6.
Nicolodi L, Sjölander E, Olsson K. (2004). Biocompatible Ceramics  –An Overview of Applications and Novel Material. KTH, Nov(1), 4-12.
Nourmohammadi  J,  Sadrnezhaad  SK.  (2008).  Bone-like  apatite  layer  formation  on  the  new  resin- modified  glass-ionomer cement. J Mater Sci: Mater Med 2008(19), 3507-14.
Robert G. Craig and John M. Power. (2002). Restorative Dental Cement , 1th. Ed. Mosby Company.
Romimohtarto, K., dan Juwana, S. (2001). Biologi Laut  Ilmu Pengetahuan Tentang Biota Laut . Jakarta: Djambatan.
Schour I. (1960). The structure of enamel. In Lea & Febiger. Noye’s oral histology and embryology (8nd ed.). Philadelphia. 88-113.
Suweto IS. (1995). Penggunaan Bahan Sewarna Gigi Untuk Pencegahan Karies dan Restorasi Gigi Anak.
JKGUI , 2(3), 33-9.
Wilson AD dan Mc Leani JW. (1998). Glass Ionomer Cement. Chicago Quentescence Pub. 1998(21-30), 88-98.
Yan Z, Sidhu SK, Carrick TE, McCabe JF. (2007). Response to thermal stimuli of glass ionomer cements. Dental Material. 2007(23), 597-600.