## IDENTIFIKASI KALSIUM DAN MAGNESIUM DALAM OBAT MENGGUNAKAN LIPS ( LASER-INDUCED PLASMA SPECTROSCOPY )
Heri Sugito 1 , Ali Khumaeni 2 , Wahyu Setia Budi 3 , Asep Yoyo Wardaya 4 1-4 Departemen Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Email: herinuha@gmail.com

## ABSTRAK
Identifikasi kandungan zat makro pada obat-obatan kimia sangat diperlukan untuk tujuan perlindungan  kesehatan  masyarakat.  Dalam  penelitian  ini,  identifikasi  magnesium  (Mg) dalam  produk  farmasi  dilakukan  menggunakan  LIPS  ( Laser-Induced  Plasma Spectroscopy ).  Laser  yang  digunakan  pada  penelitian  adalah  laser  Nd:  YAG  dan  laser CO 2 .  sampel  yang  digunakan  adalah  tablet  suplemen.  Sinar  laser  diarahkan  dan difokuskan  oleh  lensa  cembung  pada  sampel.  Berkas  plasma  diinduksikan  pada permukaan  sampel.  Spectrum  emisi  yang  tajam  dan  berintensitas  tinggi  yang  terdeteksi menggunakan  laser  Nd:YAG  menunjukkan  adanya  kandungan  Kalsium  (Ca)  dan Magnesium  (Mg)  pada  sampel.  Hasil  yang  diperoleh  kemudian  dibandingan  dengan pengujian  sampel  menggunakan  laser  CO 2 .  Diperoleh  hasil  intensitas  spectrum  Mg  jauh lebih tinggi menggunakan laser CO 2 .
Kata Kunci: LIPS, Nd;YAG, Laser CO2, Magnesium, Kalsium

## ABSTRACT
Identification  of  macro  substances  in  chemical  drugs  is  needed  for  the  purpose  of protecting  public  health.  In  this  study,  identification  of  magnesium  (Mg)  in pharmaceutical  products  was  carried  out  using  LIPS  (Laser-Induced  Plasma Spectroscopy).  Lasers  used  in  this  research  are  Nd:  YAG  lasers  and  CO 2 lasers.  The sample  used  is  supplement  tablets.  The  laser  beam  is  directed  and  focused  by  convex lenses in the sample. Plasma beams are induced on the surface of the sample. Sharp and high-intensity  emission  spectra  detected  by  the  Nd:  YAG  laser  indicate  the  presence  of Magnesium  (Mg)  content  in  the  sample.  The  results  obtained  are  then  compared  with testing  samples  using  a  CO 2 laser.  Obtained  the  results  of  Mg  spectrum  intensity  much higher using a CO 2 laser.
Keywords : LIPS, Nd;YAG, CO 2 Laser, Magnesium, Calsium

## Cendekia Journal of Pharmacy
http://cjp.jurnal.stikescendekiautamakudus.ac.id

## LATAR BELAKANG
Identifikasi  elemen  makro  dalam  produk  farmasi  sangat  diperlukan  karena adanya  pentingnya  elemen  bagi  tubuh  manusia.  Unsur-unsur  makro  termasuk kalsium,  magnesium,  seng,potasium,  dan  natrium,  yang  sangat  bermanfaat  bagi kesehatan  manusia  (Porta,  Benaglia  et  al.  2016). Karena  itu,  pemeriksaan  secara berkala  pada  kualitas  produk  farmasi  yang  mengandung  unsur  makro menjadisangat penting.
Ada  berbagai  teknik  yang  digunakan  untuk  identifikasi  elemen,  salah satunya adalah dengan ICP ( inductively coupledplasma ). Teknik ini sangat sensitif dan  bagus  untuk  deteksi  unsur  (Ho  and  Jiang,  2002  &  Tame  A,  1999).  Namun, teknik ini membutuhkan sampel yang rumit dan sangat mahal.
Laser-induced plasma spectroscopy (LIPS) yang biasa disebut laser-induced break down spektroskopi (LIBS) adalah metode baru dalam spektroskopi analitik. Dalam LIBS, biasanya menggunakan laser pulsa untuk menginduksi plasma pijar (Miziolek,  dkk,  2006  &  Cremers,dkk,  2006).  Plasma  yang  dihasilkan  ditangkap spectrum  analyzer  berupaOMA  (optical  multichannel  analyzer)  untuk mendapatkan  spektrum  emisi.  Dibandingkan  dengan  metode  konvensional lainnya, LIBS memungkinkan seseorang untuk melakukan analisis elemen dengan cepat  dan  tanpa pre-treatment (Khumaeni,  dkk,  2010  &  Khumaeni,  dkk,  2012). Selain itu, sistem LIBS jauh lebih murah daripada peralatan spektrokimia lainnya sepertiICP dan spektroskopi fluoresensi x-ray.
Beberapa  peneliti  telah  menggunakan  LIBS  untuk  mendeteksi  unsur-unsur dalam  produk  farmasi  (St-Onge,  dkk,  2002).  Namun,  dalam  penelitian  ini, digunakan  laser  pulsa  Nd:  YAG.  Dalam  penelitian  juga  dilakukan  studi komparatif  studi  LIBS  untuk  mendeteksi  elemen  makro  dalam  produk  farmasi menggunakan  laser  pulsaNd:  YAG  dan  laser  CO 2 .  Diperoleh  spectrum emisielemen  Cad  an  Mg  dalam  obat  suplemen  yang  jauh  lebih  bagus  jika digunakan  laser  CO 2 ,  yaitu  intensitas  emisi  jauh  lebih  tinggi  jika  disbanding dengan laser Nd: YAG.

## BAHAN DAN METODE PENELITIAN
Set-up  alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  (gambar  1a)  terdiri  dari  laser (laser Nd: YAG (1,064 μm, 60 mJ, 10 ns,) dan laser CO 2 (10,64 μm, 1500 mJ, 200 ns,)),  lensa  untuk  memfokuskan  berkas  laser,  chamber  sebagai  ruang  untuk sampel dan  memproduksi plasma, pulsa generator sebagai  catu daya, OMA  yang berfungsi  sebagai  penangkap  dan  penganalisa  spectrum,  serta  computer  untuk menampilkan hasil spectrum serta pengolahan data spektrum. Laser diiradiasidan di  fokuskan  ke  permukaan  sampel  dengan  menggunakan  lensa  kuarsa,  seperti yang  diilustrasikan  pada  gambar  1b,  untuk  menginduksi  plasma  pijar.  Diameter plasma  pada  permukaan  sampel  yang  dihasilkan  dengan  laser  Nd:  YAG  adalah 0,1 mm, sedangkan untuk laser CO 2 adalah 2 mm.
Gambar 1. (a) set-upalat, (b) ilustrasi penembakan target sampel
Sampel  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  obat  suplemen  yang mengandung sekitar 2,5% Ca dan 1%. Mg. Sampel dimasukkan ke dalam wadah yang  diletakkan  di  dalam  ruang  (12  cm  x  12  cm  x  12  cm).  Plasma  diproduksi padatekananudara  1  atm.Untuk  mendapatkan  emisi  spektral,  emisi  plasma  yang diperoleh  dari  sampel  dikirim  kesistem  spektograf  berupa  OMA  melalui  serat optik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  2  dan  3  merupakan  hasil  deteksi  kandungan  kalsium  dan magnesium  pada  obat  suplemen  menggunakan  laser  Nd:YAG  dan  laser  CO2. Garis-garis  spectrum  emisi  yang  dihasilkan  dibandingkan  database  spectrum standar  pada  NIST  ( National  Institute  of  Standard  and  Technology ).  Hasil spectrum  yang  terdeteksi  oleh  OMA  menunjukkan  ada  beberapa  garis  emisi kalsium yaitu Ca II 393,3 nm, Ca II 396,8 nm dan Ca II 422,6 nm. Ca II 393,3 nm memiliki energy ionisasi 3,2 eV pada tingkat E k dan energy terendah pada level E i sebesar 0 eV. Spectrum emisi yang dihasilkan oleh laser CO2 terlihat lebih tajam dengan intensitas lebih tinggi dibanding spectrum emisi laser Nd:YAG.
Tingkat  energy  ionisasi  laser  CO2  lebih  tinggi,  sehingga  menghasilkan intensitas emisi yang lebih tinggi. Intensitas yang lebih rendah dari garis Ca netral dalam  laser CO2  juga  membuktikan bahwa suhu lebih tinggi dalam plasma  yang disebabkan  oleh  TEA  CO2.  Plasma  yang  dihasilkan  dengan  suhu  tinggi, menyebabkan  terjadinya  proses  ionisasi  atom  secara  efektif,  dan  menghasilkan intensitas emisi yang optimal (khumaeni, dkk, 2012).
Gambar 2. Spektrum emisi Ca, (a) TEA CO2 laser and (b) Nd:YAG laser .
Gambar3. Spectrum emisiMg, (a) dengan laser TEA CO2, dan (b) menggunakan laser Nd:YAG
Garis  emisi  spectrum  dengan  intensitas  tinggi  terlihat  pada  panjang gelombang  279,5  nm  (Mg  II)  dan  280,3  nm  (Mg  II)  dengan  menggunakan  laser TEA  CO2.  Sedangankan  dengan  laser  Nd:YAG  terlihat  puncak  tertinggi  pada garis  280,5  nm  (Mg  II)  dan  285,3  nm  (Mg  I).  Energy  eksitasi  Mg  II  pada  garis emisi  279,5  nm  dan  280,3  nm  adalah  4,4  eV  dari  keadaan  dasar  tingkat  ionic. Intensitas  spectrum  emisi  yang  dihasilkan  oleh  laser  TEA  CO2  terlihat  lebih tinggi  jika  dibandingkan  dengan  laser  Nd:YAG.  Sedangkan  untuk  Mg  I,  garis spectrum yang dihasilkan oleh laser TEA CO2 terlihat lebih rendah dengan energy 7,6  eV.  Berdasarkan  tingkat  energy  ionisasi,  proses  ionisasi  Mg  lebih  efektif menggunakan  laser  TEA  CO2  karena  plasma  yang  dihasilkan  memiliki temperature tinggi, sehingga menghasilkan intensitas emisi yang tinggi.

## SIMPULAN DAN SARAN

## Simpulan
LIPS  dapat  digunakan  sebagai  salah  satu  metode  identifikasi  unsure  dari material padat. Hal ini dibuktikan oleh garis-garis spectrum emisi yang dihasilkan. Spektrum  emisi  Ca  dan  Mg  diperoleh  dengan  menggunakan  laser  CO2  memiliki intensitas  jauh  lebih  tinggi  daripada  menggunakan  laser  Nd:  YAG.  Temperature plasma  memberikan  kontribusi  signifikan  terhadap  emisi  spektrum.  Yaitu, semakin tinggi suhu plasma, semakin tinggi intensitas spektrum yang diamati.

## Saran
Perlu  dilakukan  penelitian  dengan  sampel  yang  berbeda  dan  variatif  untuk mempertegas penggunaan LIPS sebagai metode identifikasi unsur.

## DAFTAR PUSTAKA
Cremers  D.  A.,  dan  Radziemski  L.  J.(2006). Handbook  of  Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (JohnWiley and Sons Ltd, Chichester). Ho,  C.-Y.  and  S.-J.  Jiang.  (2002). Determination  of  Cr,  Zn,  Cd  and  Pb  in  milk powder by slurry sampling electrothermal vaporization inductively coupled plasma  mass  spectrometry .  Journal  of  Analytical  Atomic  Spectrometry 17 (7): 688-692.
Khumaeni,  A.,  et  al.  (2010). A  novel  double-pulse  laser  plasma  spectroscopic technique  for  H  analysis  in  metal  samples  utilizing  transversely  excited atmospheric-pressure  CO2  laser-induced  metastable  He  atoms .  Optical Review 17 (3): 285-289.
Ali  Khumaeni,  Zener  Sukra  Lie,  Hideaki  Niki,  Yong  Inn  Lee,  Kazuyoshi Kurihara,  Motoomi  Wakasugi,  Touru  Takahashi,  and  Kiichiro  Kagawa, (2012). Comparative  study  of  Nd:YAG  laser-induced  breakdown spectroscopy  and  transversely  excited  atmospheric  CO 2 laser-induced  gas plasma  spectroscopy  on  chromated  copper  arsenate  preservative-treated wood . Appl. Opt. 51 , B121-B129. Khumaeni, A., et al. (2012). Emission Characteristics of Ca and Mg Atoms in Gas Plasma Induced by the Bombardment  of  Transversely Excited Atmospheric CO$_{2}$ Laser at 1 atm . Japanese Journal of Applied Physics 51 : 082403. Miziolek  W,  Palleschi  V,  Schechter,  I.(2006). Laser-induced  Breakdown Spectroscopy (LIBS),Fundamentals and Applications (Cambridge University Press, New York).
Porta, R., et al. (2016). Flow Chemistry: Recent Developments in the Synthesis of Pharmaceutical  Products .Organic  Process  Research  &  Development 20 (1): 2-25.
Tame A, and Hoobin D. (1999). ICP-AES Instrument at Work Varian. St-Onge  L.,  Kwong  E.,  Sabsabi  M.,  Vadas  E.  B. (2002). Quantitative  analysis  of pharmaceutical products by laser-induced breakdown spectroscopy. Spectrochim. Acta BVolume 57, Issue 7, p. 1131-1140.