Jurnal Matematika, Sains, dan Pembelajarannya
Vol.8, No.1, Januari 2022, pp. 85~90
DOI:10.31605/saintifik.v8i1.346
ISSN 2622-8904 (online)

## Kualitas Hidroksiapatit dan Diammonium Hidrogen Fosfat Sebagai Bahan Pembuatan Bonegraft
Agusriyadin* 1 , Faradisa Anindita 2 , Alimuddin 3 , L.A. Kadir 4 1,2,3 Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sembilanbelas November Kolaka
4 Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo, Kendari e-mail: * 1 agusriyadin85@gmail.com

## Abstrak
Hidroksiapatit, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 adalah mineral utama penyusun tulang dan gigi. Material pengganti tulang  yang  tersusun  atas  hidroksiapatit,  telah  digunakan  secara  luas  untuk  aplikasi  biomedis  seperti  di bidang periodontologi dan ortopedi. Hidroksiapatit dapat disintesis menggunakan bahan sintetis dan dapat pula diekstraksi dari  hewan laut atau disebut juga sumber biogenik. Biogenik antara lain bersumber dari koral,  sponges,  dan  mollusca.  Acropora  adalah  salah  satu  genus  karang  yang  memiliki  tingkat  ketahanan hidup yang besar dan kecepatan pertumbuhan yang tinggi. Jenis ini memiliki sebaran yang cukup banyak di Indonesia pada umumnya dan di Sulawesi Tenggara khususnya di daerah kawasan pesisir Kabupaten Kolaka. Kelebihan Acropora ini bersifat oportunistik dan dapat bertahan pada tekanan alam seperti pemanasan dan siltasi. Disamping itu, karang bercabang ini dapat menghasilkan karbonat yang sangat tinggi. Berdasarkan fakta  tersebut  peneliti  tertarik  untuk  melakukan  penelitian  mengenai  kualitas  hidroksiapatit  Acropora berdasarkan variasi rasio Precipitated Calcium Carbonate dan diammonium hidrogen fosfat sebagai bahan pembuatan  bonegraft/transplantasi  tulang.  Sintesis  hidroksiapatit  dilakukan  dengan  menggunakan  metode hidrotermal.  Metode  ini  memungkinkan  proses  pembentukan  material  yang  dapat  diproses  lebih  lanjut, sehingga terbentuk padatan kristal tunggal, partikel murni atau nano-partikel hidroksiapatit. Pada penelitian ini juga akan dilakukan sintesis hidroksiapatit dari Precipitated Calcium Carbonate (PCC) terumbu karang melalui proses hidrotermal dengan variasi rasio Ca/P yaitu 1,57, 1,67, dan 1,77.

## Kata Kunci: Hidroksiapatit, Bonegraft, PCC, Acropora

## 1. PENDAHULUAN
Bone grafting adalah prosedur bedah yang menggantikan tulang yang hilang dengan bahan dari tubuh pasien sendiri,  pengganti  buatan,  sintetis,  atau  alami.  Pencangkokan  tulang  dimungkinkan  karena  jaringan  tulang memiliki kemampuan untuk regenerasi sepenuhnya jika disediakan ruang dimana ia harus tumbuh (Nandi et al. 2010).
Jenis bone graft terbagi menjadi dua yaitu; jenis bone graft dari tulang alami seperti autograft, allograft, dan xenograft, alloplastic graft. Jenis bone graft dari hasil substitusi seperti; keramik, polimer, material natural (Barth  et  al.  2010).  Autograft  adalah  bone  graft  yang  berasal  dari  host  itu  sendiri.  Autograft  dianggap membawa sel-sel mesenkim yang akan berdiferensiasi menjadi sel osteogenik. Teknik ini memiliki kerugian seperti prosedur operasi tambahan yang menyebabkan trauma, morbiditas serta keterbatasan jumlah material tulang  yang  tersedia.  Allograft  adalah  bone  graft  yang  berasal  dari  donor  yang  spesiesnya  sama  (Othsuki. 2019).
Xenograft  yaitu  bone  graft  yang  berasal  dari  donor  yang  berbeda  spesies.  Kekurangan  dari  kedua material ini yaitu rendahnya vaskularisasi, lemahnya sel, tingginya tingkat resorpsi, reaksi imunologi ditambah dengan resiko kontaminasi serta biaya yang tinggi (Nandi et al. 2010). Tingginya tingkat kebutuhan bone graft menyebabkan para peneliti dan ahli bedah terus mengembangkan biomaterial sebagai alternatif pilihan dalam merestorasi jaringan tulang yang rusak. Material ini disebut dengan alloplast. Material yang akan digunakan sebagai bahan rehabilitasi jaringan harus memiliki karakteristik sama dengan tulang alami
Salah  satu  jenis  bone  graft  berdasarkan  jenis  bahan  yang  digunakan  adalah  alloplastic.  Cangkok alloplastik dapat dibuat dari hidroksiapatit, mineral alami (komponen mineral utama tulang), terbuat dari kaca bioaktif. Kelebihan dari penggunaan alloplastic sebagai bone graft adalah tidak adanya sifat antigenik, tidak ada potensi membawa penyakit menular, dan ketersediaannya yang tidak terbatas (Amri et al 2019).
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Hidroksiapatit, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 adalah mineral utama penyusun tulang dan gigi. Material pengganti tulang yang tersusun atas hidroksiapatit, telah digunakan secara luas untuk aplikasi biomedis seperti di bidang periodontologi  dan  ortopedi.  Hidroksiapatit  dapat  disintesis  menggunakan  bahan  sintetis  dan  dapat  pula diekstraksi  dari   hewan laut  atau  disebut  juga sumber  biogenik.  Biogenik  antara  lain  bersumber  dari  koral, sponges, moluska, dan tulang ikan (Warastuti et al. 2017).
Koral laut berasal dari family poritidae memiliki beberapa spesies, diantaranya Porites, Goniopora, Corallina officinalis, Acropora, dan lain-lain tersusun atas rangka kalsium karbonat (CaCO 3 ) (Warastuti et al. 2017). Jumlah jenis karang batu (hard coral) di Indonesia tercatat sebanyak 590 jenis, yang didominasi oleh karang dari genus Acropora (91 jenis), Montipora (29 jenis dan Porites (14 Jenis) (Akram et al. 2014).
Acropora  adalah  salah  satu  genus  karang  yang  memiliki  tingkat  ketahanan  hidup  yang  besar  dan kecepatan pertumbuhan yang tinggi. Acropora dapat tumbuh antara 5-10 cm per tahun. Ada beberapa bentuk dari pertumbuhan Acropora yaitu bentuk cabang (branching Acropora), Acropora meja (tabulate Acropora), Acropora merayap (encrusting Acropora), Acropora submassive (submassive Acropora), dan Acropora berjari (digitate Acropora). Kelebihan Acropora bersifat oportunistik dan dapat bertahan pada tekanan alam seperti pemanasan dan siltasi. Disamping itu, karang bercabang ini dapat menghasilkan produksi karbonat yang tinggi (Oguzhan.  2014).  Berdasarkan  data  tersebut  maka  penelitian  mengenai  kualitas  hidroksiapatit  Acropora berdasarkan  variasi  rasio  Precipitated  Calcium  Carbonate  dan  diamonium  hidrogen  fosfat  sebagai  bahan pembuatan bonegraft dilakukan.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Lokasi Pengambilan Sampel
Lokasi pengambilan sampel Acropora yaitu di perairan laut Kota Kolaka.

## 2.2 Preparasi Sampel
Acropora  dibersihkan,  dijemur  satu  hari  untuk  menghilangkan  kadar  air  pada  proses  pembersihan. Selanjutnya dihaluskan menggunakan lumpang dan diayak menggunakan ayakan +100 dan -120 mesh untuk mendapatkan ukuran partikel cangkang kerang rata- rata 100 mesh (Warastuti et al. 2017).

## 2.3 Pembuatan PCC (Precipitated Calcium Carbonate)
Sampel ditimbang 0,1025 gram, lalu ditambah 10 ml asam nitrat pekat. Sampel diekstraksi pada suhu 100  oC  selama  1  jam,  diangkat  dan  didinginkan.  Larutan  dimasukkan  dalam  labu  ukur  100 ml  dan  dibilas dengan  air  suling.  Acropora  yang  sudah  dihaluskan  hingga  berukuran  100  mesh  selanjutnya  dikalsinasi  di dalam furnace dengan suhu 900 o C selama 3 jam untuk mendapatkan CaO. CaO yang didapatkan kemudian dilarutkan dengan HNO3 2M dengan rasio 17 gram CaO/ 300 ml HNO 3 2M dan diaduk menggunakan stirer selama 30 menit setelah itu disaring.
Filtrat yang didapat pada proses penyaringan dipanaskan pada suhu 60 o C dan diatur sampai pH 12 dengan  penambahan  NH 4 OH  pekat  lalu  disaring  kembali.  Filtrat  yang  didapatkan  diendapkan  dengan menambahkan gas CO 2 secara perlahan hingga pH filtrat menjadi 8 dan terlihat endapan berwarna putih susu (PCC). Endapan yang didapat kemudian disaring dan dicuci  dengan aquades sampai pH 7 lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C sampai berat hasil timbangan yang didapat konstan untuk menghilangkan sisa air dari proses pengendapan (Warastuti et al. 2017).

## 2.4 Tahap sintesis Hidroksiapatit (HAp)
Tahap  sintesis  hidroksiapatit  dilakukan  dengan  mencampurkan  PCC  dan  (NH 4 ) 2 HPO 4 pada  variasi rasio  mol  Ca/P  1,61;  1,67  dan  1,71  dengan  pengaturan  pH  reaksi  sebesar  11  menggunakan  NH 4 OH  33%. Proses pencampuran ini dilakukan di dalam vessel hidrotermal dengan waktu reaksi selama 20 jam dan pada suhu operasi 140 oC pada oven dan tekanan operasi 3,57 atm (Warastuti et al. 2017).
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik

## 2.5 Tahap Pemurnian Hidroksiapatit
Tahap pemurnian dilakukan untuk memisahkan hidroksiapatit dari sisa reaktan dan air sehingga hasil yang  didapat  lebih  murni  dan  dapat  dikarakterisasi  lebih  lanjut.  Proses  pemurnian  ini  dilakukan  dengan menyaring  campuran  hidroksiapatit  dari  sisa  reaktan  menggunakan  kertas  saring.  Endapan  yang  didapat dikeringkan dalam oven pada suhu 110 o C dan ditimbang hingga beratnya konstan (Warastuti et al. 2017).

## 2.6 Penilaian Hidroksiapatit
Data diperoleh dengan menggunakan dua instrumen utama yaitu SEM-EDX dan FTIR. Dari SEM- EDX akan diperoleh informasi morfologi pada hidroksiapatit hasil sintesis. Penentuan kondisi terbaik sintesis hidroksiapatit  akan  dilihat  berdasarkan  karakteristik  hasil  yang  sesuai  dengan  karakteristik  hidroksiapatit komersial melalui karakterisasi FTIR [6]. Pada senyawa kalsium fosfat, gugus fungsi yang dapat diamati yaitu gugus PO 4 , gugus CO 3 , dan gugus OH. Gugus PO 4 memiliki 4 mode vibrasi (Fa’ida, 2014), yaitu:
a. Vibrasi stretching (ν1), dengan bilangan gelombang sekitar 956 cm -1 . Pita absorpsi ν1 ini dapat dilihat pada bilangan gelombang 960 cm -1 .
b. Vibrasi bending (ν2), dengan bilangan gelombang sekitar 363 cm -1
c. Vibrasi asimetri stretching (ν3), dengan bilangan gelombang sekitar 1040 sampai 1090 cm -1 . Pita absorpsi ν3 ini mempunyai dua puncak maksimum, yaitu pada bilangan gelombang 1090 cm -1 dan 1030 cm -1 . d. Vibrasi  anti  simetri  bending  (ν4),  dengan  bilangan  gelombang  sekitar  575  sampai  610  cm -1 .  Spektrum senyawa kalsium fosfat dapat diteliti pada pita ν4. Pita absorpsi OH - dapat  juga  dilihat  pada  spektrum kalsium fosfat, yaitu sekitar 3576 cm -1 dan 632 cm -1 sedangkan pita absorpsi CO 3 (karbonat) dilihat pada 1545, 1450, dan 890 cm -1 .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Sampel Acropora diperoleh dari Perairan Laut Kabupaten Kolaka, Provinsi Sulawesi Tenggara, pada kedalaman 2-3 meter. Di perairan tersebut terdapat banyak coral sebagai tempat hidup yang berlimpah bagi karang jenis Acropora.

## 3.2 Hasil Penelitian
Proses  pembuatan  Precipitated  Calcium  Carbonate  (PCC)  sampai  dengan  tahap  pemurnian hidroksapatit  dilakukan  di  Laboratorium  Kimia  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam  yang berlokasi di lantai satu gedung Laboratorium Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selanjutnya, penilaian  gambaran  kualitas  hidroksiapatit  dengan  variasi  rasio  dilakukan  di  Laboratorium  Bandung.  Hasil Penelitian  Analisis  Kandungan  CaO  Analisis  kandungan  CaO  dan  CaCO 3 dilakukan  dengan  menggunakan XRF
Tabel 1. Analisis kandungan CaO Acropora setelah kalsinasi Kandungan Satuan Komposisi CaO % 62,22 CaCO 3 18,16 Al 2 O 3 7,84 MgO 5,82 SiO 2 5,31
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Hidroksiapatit (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH )2 ) disintesis melalui proses pengendapan (precipitation process) dari suspensi kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) oleh larutan asam fosfat (H 3 PO 4 ) Proses presipitasi ini dilakukan pada pH  7.  Jika  presipitasi  dilakukan  pada  kondisi  basa  akan  menyebabkan  mudah  terbentuknya  fase  lain  yang merupakan pengotor, yaitu CaO. Sedangkan bila dilakukan pada kondisi asam, maka Ca(OH)2 akan larut dan sulit membentuk endapan HAp (Gopi et al. 2012).

## Gambar 1. Hasil FTIR Hidroksiapatit tiga variasi rasio Ca/P
Untuk mengidentifikasi gugus fungsi tersebut dilakukan analisis dengan menggunakan spektroskopi FTIR. Analisis gugus molekul pada spektra FTIR yang terbentuk dari sintesis hidroksiapatit terlihat gambaran kualitas hidroksiapatit terbaik dan variasi variasi rasio dapat dilihat pada gambar 1.
Hasil dari gambaran kualitas hidroksiapatit menunjukan bahwa gugus fungsi memiliki puncak gugus yang tajam yaitu gugus OH - , gugus PO 4 3- , dan gugus CO 3 . Gugus OH - pada bilangan gelombang 3401 cm -1 , gugus  PO 4 3- pada  bilangan  gelombang  770  cm -1 ,  1013  cm -1 ,  dan  1188  cm -1 dan  gugus  CO 3 2- pada  bilangan gelombang 1599 cm -1 dan 1424 cm -1 . Sedangkan variasi rasio kualitas hidroksiapatit terbaik pada rasio 1,67 Ca/P atau pada transmitansi (Gambar 1b) menandakan sedikitnya zat pengotor.
Selain  identifikasi  menggunakan  FTIR,  juga  karakterisasi  dengan  SEM  ( scanning  electron microscopy )  untuk  mengamati  komposisi  HAp.  Foto  SEM  terhadap  HAp  hasil  síntesis  ditunjukkan  pada Gambar 2. Dari foto SEM tampak morfologi dengan butir yang halus dan seragam seperti yang dilaporkan
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
oleh Sivakumar (Sivakumar et al. 2016). Gambar 3(a) pada perbesaran 2.500 kali morfologi sampel berbentuk columnar.  Terlihat  adanya  aglomerasi  dari  partikel-partikel  tersebut,  hal  ini  disebabkan  oleh  tidak  adanya dispersing  agent.  Morfologi  ini  memiliki  kemiripan  dengan  Gambar  3(b)  pada  perbesaran  5.000  kali  yang merupakan  hasil  sintesis  HAp  yang  dilakukan  oleh  (Jamarun  et  al.  2015)  dan  (Hazar  et  al.  2014)  dengan menggunakan metode yang sama menghasilkan produk dengan morfologi yang tidak jauh berbeda yaitu butir- butir halus dengan ukuran yang seragam
Gambar 3. SEM Hap rasio 1,67 (a) perbesaran 2500x (b) perbesaran 5000x

## 4. KESIMPULAN
Pada penelitian ini didapatkan kualitas gambaran hidroksiapatit terbaik yang memiliki puncak gugus yang tajam. Didapatkan  variasi rasio kualitas hidroksiapatit terbaik adalah  1,67 Ca/P dengan sedikitnya zat pengotor.

## DAFTAR PUSTAKA
Akram, M., R. Ahmed, I. Shakir, W. A. W. Ibrahim, and R. Hussain, 2014, Extracting Hydroxyapatite and Its Precursors from Natural Resources, Journal of Materials Science 49 (4): 1461–75.
Amri, M. K., Azis, Y., & Komalasari, 2019, Sintesis Hidroksiapatit dari Precipitated Calcium Carbonate (PCC) Terumbu Karang Melalui Proses Hidrotermal Dengan Variasi Rasio Ca/P Dan pH Reaksi, Jom Fteknik,
(6)1
Barth, H. D., Launey, M. E., MacDowell, A. A., Ager, J. W., & Ritchie, R. O., 2010, On the effect of X-ray irradiation on the deformation and fracture behavior of human cortical bone. Bone , 46 (6), 1475–1485. Gopi, D., M. T. Ansari, E. Shinyjoy, and L. Kavitha, 2012, Synthesis and Spectroscopic Characterization of Magnetic  Hydroxyapatite Nanocomposite  Using  Ultrasonic  Irradiation, Spectrochimica  Acta  -  Part  A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy . Elsevier B.V.: 245–50. dst.
Hazar  Yoruç,  A.  B.,  and  Y.  Ipek,  2012,  Sonochemical  Synthesis  of  Hydroxyapatite  Nanoparticles  with Different Precursor Reagents, Acta Physica Polonica A 121 (1): 230
Jamarun,  N.,  A.  Asril,  Z.  Azharman,  T.  P.  Sari,  and  W.  Sumatera.,  2015,  Research  Article  Effect  of Hydrothermal  Temperature  on  Synthesize  of  Hydroxyapatite  from  Limestone  through  Hydrothermal Method, 7 (6): 832–37.
Nandi, S. R., Mukherjee, P., Kundu, B., De D.K., dan Basu, D., 2010, Orthopaedic Applications of Bone Graft
& Graft Substitutes: a Review, Indian J Med Res 132, Kolkata,p : 15-30.
Nandi, S. R., Mukherjee, P., Kundu, B., De D.K., dan Basu, D., 2010, Orthopaedic Applications of Bone Graft & Graft Substitutes: a Review, Indian J Med Res 132, Kolkata, p : 15-30.
Oguzhan  Gunduz,  2014,  A  Simple  Method  of  Producing  Hydroxyapatite  and  Tri  Calcium  Phosphate  from Coral (Pocillopora verrucosa). Journal of the Australian Ceramic Society 50(2):52-58 Othsuki  M.,  2019,  Bone-grafting  Materials  Their  Uses  Advantages  and  Disadvantages, The  Journal  of  the American Dental Association , Vol. 133.
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Sivakumar,  M.,  T.  S.  Sampath  Kumar,  K.  L.  Shantha,  and  K.  Panduranga  Rao,  2016,  Development  of Hydroxyapatite Derived from Indian Coral, Biomaterials 17 (17): 1709– Warastuti,  Y.  Abbas,  B.  Suryani,  N.,  2017,  Konversi  Koral  Laut  Menjadi  Hidroxiapatit  menjadi  Metode Sonikasi, Jurnal Kimia Dan Kemasan , 39(2), 79-86