SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLIPADUAN POLI ASAM …digilib.unila.ac.id/54767/3/SKRIPSI TANPA BAB...
Transcript of SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLIPADUAN POLI ASAM …digilib.unila.ac.id/54767/3/SKRIPSI TANPA BAB...
SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLIPADUAN POLI ASAM LAKTAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON SEBAGAI BAHAN BAKU BENANG
BEDAH OPERASI
(Skripsi)
Oleh
Fransisca Clodina Dacasta
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRACT
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION POLYBLEND OF POLY
LACTIC ACID WITH POLYCAPROLACTONE AS RAW MATERIAL OF
SURGICAL
By
Fransisca Clodina Dacasta
Research about the use of biodegradable and bioresorbable polymers is mostly
carried out in the form of homopolymers or polyblends. This research focuses
about developing new materials such as biomedical applications of surgical. In
this study a combination of poly lactic acid (PLA) polymers and polycaprolactone
(PCL) was made with 3 different comparisons to determine the polyblend
composition suitable as a surgical. The syntheses carried out include PLA: PCL
(4: 1 (A4B)), PLA: PCL (1:1 (A1B)), and PLA: PCL (1:4 (AB4)). After being
synthesized, the degradation test and mechanical strength test were carried out to
find out the best polyblend composition as a surgical. Among the three polyblend
made, A4B had the largest presentation of weight loss of 2,39% in 0,9% NaCl
solution, 1,75% in pH 6 phosphate buffer solution, 2,84% in pH 7 phosphate
buffer, and 4,53% in pH 8 phosphate buffer. The value of the largest mechanical
strength also has A4B polyblend of 18 N/mm2, but this result is still quite far
compared to the value of the mechanical strength of commercial surgical threads.
The cause of the low mechanical strength is indicated by the characteristics of
FTIR, TGA/DTA and SEM. FTIR characterization showed no chemical
interaction between PLA and PCL combined, it showed by of the same spectra
between PLA and PCL before and after integration. The lack of homogeneity
between PLA and PCL is also a cause of low mechanical strength in A4B
polyblend. This is showed by the low thermal stability value of A4B polyblend
and random morphology when compared between pure A4B polymers and pure
PLA or PCL.
Keyword: Polymer, Poly Lactic Acid (PLA), Polycaprolatcone (PCL), Surgical
ABSTRAK
SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLIPADUAN POLI ASAM LAKTAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON SEBAGAI BAHAN BAKU BENANG
BEDAH OPERASI
Oleh
Fransisca Clodina Dacasta
Penelitian tentang penggunaan polimer biodegradable dan bioresorbable banyak
dilakukan baik dalam bentuk homopolimer atau polipaduan. Penelitian ini banyak
berfokus pada pengembangan bahan-bahan baru yang digunakan pada bidang
lanjutan seperti aplikasi biomedis, contohnya benang bedah. Pada penelitian ini
dibuat polipaduan antara polimer poli asam laktat dan polikaprolakton dengan 3
perbandingan berbeda untuk mengetahui kompisisi polipaduan yang cocok
sebagai benang bedah. Sintesis yang dilakukan diantaranya PAL: PCL (4:1
(A4B)), PAL: PCL (1:1(A1B)), dan PAL: PCL (1:4(AB4)). Setelah disintesis,
dilakukan uji degradasi dan uji kekuatan mekanik untuk mengetahui komposisi
polipaduan yang terbaik sebagai benang bedah. Diantara ketiga polipaduan yang
dibuat, polipaduan A4B memiliki presentase penurunan berat terbesar yaitu
2,39% pada larutan NaCl 0,9%, 1,75% pada larutan buffer fosfat pH 6, 2,84%
pada buffer fosfat pH 7, dan 4,53% pada buffer fosfat pH 8. Nilai kekuatan
mekanik terbesar juga dimiliki polipaduan A4B sebesar 18 N/mm2, namun hasil
ini masih cukup jauh jika dibandingkan dengan nilai kekuatan mekanik benang
bedah komersial. Penyebab rendahnya nilai kekuatan mekanik ditunjukkan oleh
karakterisasi FTIR, TGA/DTA dan SEM. Karakterisasi FTIR menunjukkan tidak
adanya interaksi kimia antara PAL dan PCL yang dipadukan, dibuktikan dengan
munculnya spektrum-spektrum yang sama antara PAL dan PCL sebelum dan
sesudah dipadukan. Homogenitas yang kurang antara PAL dan PCL juga menjadi
penyebab rendahnya kekuatan mekanik pada polipaduan A4B. Hal ini dibuktikan
dengan nilai stabilitas termal polipaduan A4B yang rendah dan morfologi acak
jika dibandingkan antara polipaduan A4B dengan PAL atau PCL yang murni.
Kata kunci: Polimer, Poli asam laktat (PAL), Polikaprolakton (PCL), Benang
bedah
SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLIPADUAN POLI ASAM LAKTAT
DENGAN POLIKAPROLAKTON SEBAGAI BAHAN BAKU BENANG
BEDAH OPERASI
(Skripsi)
Oleh
Fransisca Clodina Dacasta
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
SARJANA SAINS
pada
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lampung Selatan pada tanggal 24
Januari 1995 dan merupakan anak pertama dari dua
orang bersaudara dari Bapak Laurentino Maubuti
Vicente dan Ibu Kristina. Penulis mulai menempuh
pendidikan TK di Yayasan Katolik Mardi Waluya Bogor
dan lulus pada tahun 2002, lalu melanjutkan pendidikan
di SD dan SMP yayasan yang sama dan lulus pada tahun 2011. Kemudian penulis
melanjutkan pendidikan SMK di SMK Analis Kimia YKPI Bogor selama empat
tahun dan lulus pada tahun 2014. Penulis selanjutnya menempuh pendidikan di
Universitas Lampung Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan
Kimia pada tahun 2014 melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi
Negeri (SBMPTN).
Selama menempuh pendidikan sejak SMP hingga SMA, penulis aktif dalam
organisasi seperti menjadi anggota OSIS SMP Mardi Waluya dan SMK Analis
Kimia YKPI Bogor. Penulis juga aktif dalam berbagai organisasi selama
perkuliahan, diantaranya: Kader Muda Himpunan Mahasiswa Kimia FMIPA
Universitas Lampung tahun 2014, Anggota Bidang Kesekretariatan HIMAKI
(Himpunan Mahasiswa Kimia) periode 2014-2016, International Relation
Matching Staff di AIESEC Universitas Lampung periode 2015-2016, Incoming
Exchange Marketing Manager AIESEC Universitas Lampung periode 2016-2017,
dan anggota bidang Komunikasi dan Sosial Media di Komunitas Mahasiswa
Katolik Lampung periode 2017-2018. Penulis juga pernah menjadi Asisten Kimia
Dasar pada tahun 2016-2017 dan Asisten Kimia Organik 1 pada tahun 2018.
Semasa perkuliahan penulis juga bergabung menjadi salah satu pengajar kimia
dan matematika di Les Privat Selection and Learning Bandar Lampung. Pada
tahun 2015 dan 2016 penulis juga berhasil mendapatkan beasiswa pendidikan dari
PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk.
SANWACANA
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan kasih-Nya
telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Sintesis dan
Karakterisai Polipaduan Poli Asam Laktat dan Polikaprolakton sebagai
Bahan Baku Benang Bedah Operasi”. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Jurusan Kimia Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Dalam proses
penyelesaian skripsi ini, tidak lepas dari rintangan dan juga hambatan, namun
semua dapat penulis lalui berkat pertolongan tangan Tuhan Yang Maha Esa serta
dukungan dan semangat yang terus mengalir dari orang-orang terkasih yang
hadir dalam kehidupan penulis. Maka dengan ketulusan pada kesempatan ini,
penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Kado terindah Tuhan yang Ia berikan sejak pertama datang ke dunia ini.
Papaku terhebat Laurentino Maubuti Vicente, manusia yang mengajarkanku
kedisiplinan, pemilik hati yang terlembut dan selalu bertanggung jawab
untuk membuatku bahagia. Mamaku terhebat Kristina, manusia cantik yang
berjasa menjadi perantara Tuhan untuk menghadirkan penulis di bumi ini.
Terimakasih atas cinta dan kasih sayang yang paling tulus yang diberikan
kepada penulis sehingga bisa menjadi seperti saat ini.
2. Saudara perempuanku Elisabeth Risky P., terimakasih sudah menjadi teman
hidup yang selalu membahagiakan dan membuat penulis selalu bersyukur
memiliki adik sepertimu.
3. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T ., selaku pembimbing I penulis
yang banyak memberikan, ilmu, kritik, saran dan motivasi untuk penulis
selama proses penelitian dan penyelesaian skripsi ini. Semoga segala
kebaikan beliau yang telah diberikan kepada penulis, akan dibalas oleh
Tuhan Yang Maha Esa.
4. Ibu Dr. Kamisah D. Pandiangan, M.Si., selaku pembimbing II penulis yang
memberi banyak perhatian, ilmu, dan dukungan selama penulis
menyelesaikan skripsi ini.
5. Ibu Dr. Ilim, M.Si., selaku pembahas yang memberikan kritik dan saran yang
amat berguna bagi penulis dalam menjalani proses penelitian dan penulisan
skripsi ini.
6. Bapak Mulyono, Ph.D., selaku pembimbing akademik atas kesediannya
untuk membimbing, menasehati, dan memberikan masukkan selama kegiatan
perkuliahan berlangsung.
7. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T., selaku Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika Ilmu dan Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
8. Prof. Warsito, S.Si., D.E.A., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
9. Keluarga besar Mbah Seneng, Mbah Giyah, Om Sudip, Bi Darmi, Pak Sur,
Bi Daryati, Om Marsel, Bi Wanti, Om Nugroho dan Bi Warni yang menjadi
orang tua kedua bagi penulis selama menempuh pendidikan di Lampung.
10. Om Mateus, Tante Linda, Gregorius, dan Kristo yang menjadi keluarga
kedua bagi penulis selama di Lampung.
11. Kristoforus Astaka Piko Anggoro, terimakasih atas canda, tawa, perhatian,
pengalaman dan penghiburan yang diberikan kepada penulis. Distance
shouldn’t stop us, see you when I see you.
12. Sahabat terbaikku “Sister from Another Mom”, Gabriella, Edith, Sabeth, dan
Beber yang sudah menjadi adik, saudara, orang tua, teman curhat, teman
main, teman gereja, teman dikala susah dan senang, teman yang membuatku
semakin dewasa, teman yang mau menerima aku apa adanya. Terimakasih
sudah menjadi salah satu alasanku suatu saat nanti untuk terus kembali ke
Lampung. Love you more!!
13. Sahabat Keluarga Kecil OHANA, Rere, Oce, Lusi, Kak Carmel, dan Kak
Lenny. Beruntungnya diriku punya sahabat yang membuatku semakin jatuh
cinta dengan Tuhan.
14. Keluarga Kecil Yuta, Dian, Dahliani, dan Sri, yang membuat aku selalu
termotivasi untuk berbuat kebaikkan dan taat kepada Tuhan. Selalu
bertumbuh dalam iman adikku.
15. Arinas Team, Cia , Sasha, Arum yang selalu menjadi partner kepanitiaanku
dalam acara apapun di KMKL. Aku akan sangat merindukan kalian.
16. Partner penelitianku “Pak Dwi Squad” Nella, Mba Yolanda, dan Dhia yang
sabar dan mau berjuang bersamaku dalam dunia polimer ini. Terkhusus
untuk teman sepenelitian luar biasaku Nella yang menjadi teman begadang
bersama, pusing bersama, seminar bersama, repot bersama, diriku beruntung
punya kamu. Keep in touch ya guys!
17. Kakak seperbimbingan diriku, Mba Sella, Mba Dona, Mba Aulia, Mba Siti,
Mba Imah dan Kak Ridho yang sudah banyak memberikan bantuan dan
saran selama proses penelitianku.
18. Adik adik seperbimbinganku 2015, terimakasih atas hadiah, doa dan
dukungan yang diberikan. Semangat untuk penelitiannya, usaha tidak akan
menghianati hasil.
19. Penghuni Laboratorium Organik, Risa, Ufi, Ela, Risky, Wahyu, Dicky,
Gabriel, Elisabeth, Laili, Kartika, Herda, Astriva, Mba Arni, Mba Imah, Mba
Yolanda, Nella, Dhia dan adik-adik 2015. Terimakasih membuat
kehidupanku di Lab menjadi tidak membosankan.
20. Para laboran dan staff Jurusan Kimia Universitas Lampung, Mba Wit, Pak
Gani, Pak Jon, Mba Lisa, Mas Nomo, Mba Umi, dkk. Terimakasih sudah
banyak membantu selama proses perkuliahan dan penelitian.
21. Angkatanku “Chemistry 2014”, yang telah mau menemani, mewarnai,
menghibur dan memberikan ilmu tentang arti pertemanan. Kalian akan
menjadi list meet up ketika aku akan kembali ke Lampung.
22. Kakak tingkatku 2010, 2011, 2012, 2013 atas ilmu dan pengalaman yang
diberikan agar perkuliahanku berjalan dengan baik.
23. Adik tingkatku 2015, 2016, 2017 dan 2018 yang sudah memberikan
keceriaan dan dukungan, terkhusus yang pernah menjadi praktikanku.
24. Keluarga Mahasiswa Katolik Lampung yang banyak sekali memberikan
pengalaman iman, canda, tawa dan pertolongan dalam masa perkuliahanku.
Terimakasih karena kalian perkuliahanku menjadi sebahagia ini.
25. Seluruh member AIESEC Unila 2015/2016, dan 2016/2017 terkhusus untuk
The Troops 15/16, Summer Troops 15/16, Aloha Teams 16/17, The Vission
16/17, EmKiTi 16/17, dan Nirvana Team 17/18 yang menjadi team terbaikku
dan memberikan banyak ilmu yang berguna bagi kehidupanku selanjutnya.
Terimakasih telah menginspirasi hidupku untuk tidak selalu menyerah!
26. Sahabat SMP GLB (Gila Lebai Bersama) Ocha, Nanda, Apri, Betty, Baler,
Vera, Intan, Yoyoh, Dhea, Agie, Putri dan Neke serta Sahabat SMK aku
Mercy, Hera, Tiwi, Cindy, Muti, Finta dan Nila, yang masih menjadi
sahabatku hingga hari ini walaupun aku harus pergi jauh dari Bogor untuk
waktu yang lama.
27. Keluarga Komunitas Tritunggal Mahakudus Sel Maria Faustina dan
Donbosco yang selalu mendoakan kelancaran dalam perkuliahanku
walaupun kita berjauhan.
28. Teman-teman KKN Desa Tanjung Setia tahun 2017 yang telah menjadi
keluargaku selama 40 hari, terimakasih pernah menjadi tim terbaikku.
29. Keluarga Les Private „Selection and Learning” serta anak les privatku yang
mengingatkanku untuk selalu menggali ilmu dan belajar membagi waktu.
30. Penghuni Kosan Bunda Ratna yang selalu menjadi teman ketika aku
mengalami ketakutan untuk tidur sendiri. Maafkan aku jika terkadang diriku
mengganggu kalian.
31. Almamater tercinta Universitas Lampung.
32. Kepada semua pihak yang belum dapat disebutkan satu persatu dan telah
membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas semua kebaikkan tulus yang
diberikan kepada penulis. Penulis sadar bahwa skripsi yang disajikan masih
banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran
yang akan membantu penulis dalam penulisan untuk penelitian selanjutnya.
Semoga skripsi yang sudah penulis buat dapat bermanfaat untuk para pembaca.
Amin.
Bandar Lampung, Desember 2018
Penulis
Fransisca Clodina Dacasta
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .............................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... iv
I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
A. Latar Belakang ......................................................................................... 1
B. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3
C. Manfaat Penelitian ................................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5
A. Benang Bedah Operasi ............................................................................. 5
B. Polimer ................................................................................................... 10
C. Polimer Biodegradable .......................................................................... 13
D. Polipaduan .............................................................................................. 16
E. Poli Asam Laktat (PAL) ........................................................................ 17
F. Poli ɛ-kaprolakton (PCL) ....................................................................... 20
G. Larutan NaCl 0,9% ................................................................................ 22
H. Buffer Fosfat .......................................................................................... 22
I. Uji Tarik ................................................................................................. 24
I.1. Deformasi ............................................................................................ 25
I.2. Hukum Hook ....................................................................................... 25
J. Fourier Transform Infrared Red Spectroscopy (FTIR) ......................... 27
K. Scanning Electron Microscopy (SEM) .................................................. 30
L. Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) dan Differential Thermal
Analysis (DTA) ...................................................................................... 31
III. METODE PENELITIAN ........................................................................ 34
A. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................ 34
B. Alat dan Bahan ....................................................................................... 34
C. Prosedur Percobaan ................................................................................ 35
C.1. Pembuatan polipaduan PAL dan PCL ................................................ 35
C.2. Uji Kelarutan dalam NaCl 0,9% (Larutan fisiologis)......................... 36
C.3. Uji Pengaruh pH terhadap Polipaduan PAL dan PCL ....................... 36
C.4. Uji Tarik ............................................................................................. 37
C.5. Uji dengan FTIR ................................................................................. 37
C.6. Uji dengan SEM ................................................................................. 37
C.7. Uji dengan TGA/DTA. ....................................................................... 38
ii
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 39 A. Pembuatan Polipaduan PAL dan PCL ................................................... 39
B. Uji Degradasi Polipaduan ...................................................................... 42 C. Uji Kekuatan Mekanik ........................................................................... 50 D. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ..................................................... 52 E. Analisis Degradasi Termal Menggunakan TGA/DTA .......................... 56 F. Analisis Morfologi Permukaan dengan SEM ....................................... 59
V. SIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 62
A. Simpulan .............................................................................................. 62
B. Saran ..................................................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 64
LAMPIRAN ....................................................................................................... 69
Tabel 9-12 ........................................................................................................... 82
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Sifat fisik dan mekanik PAL ......................................................................... 20
2. Sifat fisik PCL ............................................................................................... 21
3. Korelasi inframerah....................................................................................... 28
4. Sifat -sifat bahan setelah dilakukan hot-press ............................................... 40
5. Nilai kekuatan mekanik sampel .................................................................... 50
6. Spektrum FTIR PAL dan sampel A4B pada sampel .................................... 53
7. Spektrum FTIR PCL dan sampel A4B pada sampel .................................... 53
8. Nilai termogram TGA pada PAL, PCL, dan polipaduan A4B ..................... 57
9. Persen degradasi sampel dalam larutan NaCl 0,9% ...................................... 83
10. Persen degradasi sampel pada buffer fosfat pH 6 ......................................... 85
11. Persen degradasi sampel pada larutan buffer fosfat pH 7 ............................. 87
12. Persen degradasi sampel pada larutan buffer fosfat pH 8 ............................. 89
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Mekanisme degradasi pada polimer poliester. .............................................. 14
2. Struktur poli asam laktat. .............................................................................. 19
3. Struktur kimia poli(ɛ-kaprolakton) ............................................................... 21
4. Diagram tegangan dan regangan bahan polimer. .......................................... 26
5. Skema interaksi antara bahan dan elektron di dalam SEM. .......................... 31
6. Contoh hasil analisis termal kurva TGA untuk dekomposisi karet, yang
memperlihatkan dekomposisi minyak dan polimer dalam N2 hingga
600 oC. ........................................................................................................... 32
7. Metode analisis termal .................................................................................. 33
8. Interaksi kimia antara polimer PLA dan PCL. .............................................. 41
9. Grafik sisa berat sampel setelah perendaman dalam larutan NaCl 0,9%...... 42
10. Grafik sisa berat sampel setelah perendaman dalam larutan buffer fosfat
pH 6. .............................................................................................................. 44
11. Grafik sisa berat sampel setelah perendaman sampel dalam larutan buffer
fosfat pH 7. .................................................................................................... 44
12. Grafik sisa berat sampel setelah perendaman dalam larutan buffer fosfat
pH 8. .............................................................................................................. 45
13. Grafik perbandingan degradasi polipaduan ................................................. 46
14. Perbandingan penurunan berat antara polipaduan A4B dengan benang
bedah. ............................................................................................................ 48
15. Sampel setelah dilakukan perendaman selama 28 hari ................................ 49
16. Grafik nilai kekuatan tarik dan regangan sampel.......................................... 51
v
17. Spektrum FTIR sampel ................................................................................ 54
18. Grafik perbandingan nilai TGA pada PAL, PCL, polipaduan A4B. ............ 58
19. Grafik perbandingan nilai DTA pada PAL, PCL, polipaduan A4B. ........... 59
20. Mikrograf SEM dari permukaan atas sampel ............................................... 60
21. Mikrograf SEM dari permukaan samping sampel ........................................ 61
22. Grafik analisis kekuatan mekanik polipaduan. ............................................. 78
23. Grafik analisis kekuatan mekanik PAL dan PCL murni. .............................. 79
24. Grafik analisis gugus fungsi dengan FTIR pada polipaduan A4B. .............. 80
25. Grafik analisis gugus fungsi dengan FTIR pada PAL murni. ....................... 80
26. Grafik analisis gugus fungsi dengan FTIR pada PCL. ................................. 81
27. Grafik analisis degradasi termal dengan TGA/DTA pada polipaduan
A4B. .............................................................................................................. 81
28. Grafik analisis degradasi termal dengan TGA/DTA pada PAL murni. ....... 82
29. Grafik analisis degradasi termal dengan TGA/DTA pada PCL murni. ....... 82
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Beberapa tahun sebelumnya, banyak penelitian dilakukan tentang penggunaan
polimer biodegradable dan bioresorbable baik campuran dan komposit.
Penelitian tersebut berfokus pada pengembangan bahan-bahan baru yang
digunakan pada bidang lanjutan seperti aplikasi biomedis (Ulery et al., 2012).
Polimer biodegradable dinilai efektif karena sifatnya yang ramah lingkungan,
memiliki ketahanan yang baik dan aman bagi tubuh. Penggunaan bahan polimer
dalam bidang medis seperti implan bedah dan benang jahitan dikarenakan
fleksibilitas yang baik bila dibandingkan dengan bahan logam, keramik atau
bahan lainnya. Berbagai macam aplikasi penggunaan polimer dalam bidang
medis adalah mikrosfer (pengungkung obat), implan gigi, implan tulang dan
benang bedah (Pillai and Sharma., 2010).
Benang bedah memiliki peran penting diantara semua implan medis lainnya.
Benang bedah digambarkan sebagai helaian bahan, sintetis atau alami, yang
dimaksudkan untuk penutupan luka (Dumitriu, 2001). Penggunaan benang bedah
dalam dunia kesehatan mencapai 1,3 miliar per tahun (Champeau et al., 2017).
2
Jenis-jenis benang yang dapat digunakan dalam membantu menyembuhkan luka
yaitu benang yang dapat diserap oleh tubuh (absorbable suture) dan tidak dapat
diserap oleh tubuh (non-absorbable suture). Penggunaan benang bedah
absorbable banyak disukai karena meminimalisir reaksi inflamasi dalam tubuh
dan menyembuhkan luka lebih cepat (Tan et al., 2008). Salah satu contoh benang
bedah yang dapat diserap oleh tubuh adalah catgut. Catgut memiliki beberapa
kelemahan, salah satunya adalah mudah larut dalam cairan tubuh. Terdapat kasus
pasien yang mengalami demam, infeksi difensisasi protein, atau apabila luka
operasi dalam kondisi basah, akan menambah tingkat penyerapan benang bedah di
dalam tubuh. Akhirnya benang akan habis atau benang akan kehilangan
kekuatannya sebelum luka tersebut tertutup secara sempurna (Andrzejewska,
2017).
Selama ini sudah banyak penelitian yang dilakukan untuk mencari bahan baku
lain yang dapat digunakan sebagai bahan baku benang bedah terutama yang
bersifat terserap dalam tubuh. Bahan baku tersebut menimbulkan reaksi
inflamasi, pemrosesan yang rumit, dan masih sedikit industri yang memproduksi
benang bedah yang bersifat absorbable ini (Adhitiosa, 2012). Salah satu polimer
yang diperkirakan dapat dijadikan benang bedah yang dapat diserap dalam tubuh
yaitu poli asam laktat (PAL) yang memiliki sifat biodegradable yang baik dan
aman dalam tubuh namun memiliki sifat permeabilitas yang rendah dan
cenderung kaku. Oleh karena itu dibutuhkan suatu teknik polipaduan yang
merupakan teknik pendekatan yang dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik
dari polimer tersebut (Chen et al., 2003). Polimer lain yang dapat dirasa cocok
3
sebagai paduan poli asam laktat adalah polikaprolakton (PCL). PCL memiliki
kekuatan mekanik dan permeabilitas yang baik, namun memiliki waktu degradasi
yang lebih lama dibandingkan PAL (Gunatille and Adhikari, 2003). Setelah
dilakukan perpaduan antara kedua polimer tersebut diharapkan sifat yang dimiliki
oleh masing-masing polimer dapat saling melengkapi satu dengan yang lain.
Pembuatan benang bedah dilakukan dengan cara mencampurkan kedua polimer
dengan pelarut yang sama, yang kemudian diuji dengan berbagai macam metode
pengujian. Pengujian yang akan dilakukan yaitu pengujian degradasi diantaranya
perendaman menggunakan larutan NaCl 0,9% (larutan fisiologis), dan juga buffer
fosfat yang memiliki 3 varian pH yaitu 6, 7, dan 8. Kemudian dilakukan uji tarik
material dengan standar ASTM D882 untuk mengetahui kekuatan polipaduan
antara PAL dan PCL. Setelah itu dilakukan karakterisasi menggunakan alat
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) untuk mengetahui perubahan
gugus fungsi polipaduan, Scanning Electron Microscope (SEM) untuk
mengetahui morfologi polipaduan, dan Thermo Gravimetric Analyzer/Differential
Thermogavic Analyzer (TGA/DTA) untuk mengetahui degradasi polipaduan
berdasarkan fungsi suhu.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan sintesis antara polimer PAL dengan PCL dengan berbagai
perbandingan.
4
2. Mengetahui perbandingan polipaduan PAL dan PCL yang baik sebagai bahan
baku benang bedah.
3. Mengetahui persen degradasi (kehilangan bobot) per minggu, nilai kekuatan
tarik, morfologi, perubahan gugus fungsi, dan degradasi berdasarkan fungsi
suhu pada polipaduan dengan melakukan uji tarik, biodegradabilitas,
karakterisasi dengan spektroskopi seperti Spektrofotometri Fourier Transform
Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), dan TGA (Thermo
Gravimetric Analyzer).
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah mengetahui hasil
karakterisasi dengan menggunakan alat-alat spektroskopi dari poli asam laktat dan
polikaprolakton dalam berbagai macam perbandingan.
II TINJAUAN PUSTAKA
A. Benang Bedah Operasi
Benang bedah operasi digunakan dalam mengatasi penyembuhan luka atau trauma
pada tubuh (Ethicon, 2014). Tujuan dilakukannya penjahitan adalah untuk
memegang jaringan bersama, memudahkan dan mempercepat proses
penyembuhan dengan tidak ada bekas luka akibat cedera atau prosedur
pembedahan (Mackenzie, 1978). Fitur dan sifat dari benang bedah berkontribusi
terhadap fungsi jahitan yang akan dilakukan. Berbagai bahan seperti emas, perak,
besi dan kawat baja, usus hewan kering, bulu binatang (contohnya adalah rambut
kuda), sutra, kulit pohon, dan serabut tanaman (contohnya adalah linen dan kapas)
digunakan sebagai bahan jahitan di masa lalu, dan sementara beberapa masih
digunakan sampai sekarang. Selain itu digunakan juga bahan polimer seperti poli
(asam laktat-glikolat) sebagai bahan benang jahit. Adapun beberapa hal yang
berbeda dari benang jahit satu dengan lainya adalah sebagai berikut:
1. Berdasarkan tingkat penyerapannya
Penyerapan suatu benang bedah khusunya benang absorbable berbeda,
tergantung dengan bahan baku benang tersebut. Benang catgut memiliki
waktu penyerapan sekitar 14-21 hari, sedangkan benang polygliconate
6
memiliki waktu serap 90 hari. Benang absorbable dapat diserap dalam
tubuh melalui mekanisme enzimatik, contohnya catgut dan kolagen. Enzim
proteolitik dalam lisosom PMN akan menghancurkan benang. Mekanisme
hidrolisis tersebut yang akan berefek adanya air dalam benang. Gangguan
air pada benang akan menyebabkan benang lebih rapuh lalu hancur.
Hidrolisis akan meningkat dengan perubahan pH. Pemilihan benang
disesuaikan dengan organ yang akan dijahit dengan mempertimbangkan
waktu penyerapannya.
2. Berdasarkan asal bahannya
Menurut asalnya benang bedah absorbable (terserap) terdiri dari benang
alami (natural) dan buatan serta non-absorbable suture yang terdiri dari
benang alami (natural) dan buatan (sintetis).
a. Absorbable suture alami (natural)
Contoh benang yang digunakan adalah plain catgut dan chromic catgut,
bahan dasar ini menggunakan bahan baku kolagen sapi atau domba.
b. Absorbable suture buatan (sintesis)
Contoh dari benang ini adalah polyglatin ( vicryl atau salfil),
polyglycapron (monocryl atau monosyn), dan polydioxanone, benang
ini terbuat dari bahan sintesis, memiliki daya pengikat 2-3 minggu,
diserap secara lengkap dalam waktu 9-120 hari.
c. Non-absorbable suture alami (natural)
Contoh dari benang ini adalah sutera yang terbuat dari protein bernama
fibroin di dalam serabut sutera hasil produk ulat sutera. Benang ini
tidak dapat diserap oleh tubuh.
7
d. Non-absorbable suture buatan (sintesis)
Benang non absorbable sintesis seperti benang nilon (merk dagang
Ethilon atau Dermalon), polyester (merk dagang Mersilene) dan
propylene (merk dagang Prolene).
3. Berdasarkan serat benangnya
Benang bedah dibagi menjadi monofilamen (serat tunggal) dan multifilamen
(serat banyak). Monofilamen umumnya bersifat lebih lentur namun
kekuatan simpulnya (knotting security) lebih kecil, sehingga dapat
mengakibatkan jahitan mudah terbuka. Keunggulannya yakni bekas jahitan
halus. Benang serat banyak menghasilkan kekuatan simpul yang besar,
karena jalinan seratnya membuat benang lebih kesat dan menggigit. Benang
dengan serat banyak akan dibagi-bagi menjadi dua yaitu braided (berupa
benang anyaman seperti rambut dikepang dan twisted (berupa benang yang
dipilin).
4. Berdasarkan lapisannya (coated)
Pelapisan yang dilakukan dalam benang bedah bertujuan mendapatkan
benang bedah yang lebih kesat sehingga kekuatan simpulnya lebih baik,
mengamankan jalinan benang agar lebih rapih dan kokoh, karena pori-pori
yang ada pada benang akan menjadi tempat pertumbuhan bakteri
(Dudley, 2000).
Klasifikasi yang harus dipenuhi oleh suatu bahan yang digunakan sebagai benang
bedah adalah sebagai berikut:
a. Memiliki tensile strength (nilai kuat tarik) yang tinggi. Semakin kuat tensile
strength maka akan semakin kuat dalam menahan luka.
8
b. Tidak menyebabkan alergi atau inflamasi pada jaringan tubuh.
c. Memiliki daya simpul yang baik.
d. Daya kapilaritas yang dimiliki harus rendah sehingga tidak menyerap banyak
cairan pada jaringan yang sedang meradang dan menyebabkan infeksi.
e. Mudah dalam sterilisasi.
f. Murah.
Ukuran benang jahit tersedia dalam berbagai macam tergantung tensile strength
yang dimilikinya. Standar untuk mengidentifikasi tensile strength yang bervariasi
ditentukam dari jumlah angka nol. Ukuran dimulai dari 0 dan berlanjut dengan
10-0. Contohnya, benang jahit operasi jenis nilon ukuran 4-0 memilki diameter
yang lebih besar dari benang jahit nilon ukuran 6-0. Benang jahit operasi yang
lebih tebal biasanya tepat digunakan untuk penjahitan pada lapisan nukleosa yang
lebih dalam dan mengikat pembuluh darah. Sedangkan benang yang lebih tipis
biasa digunakan untuk menutup jaringan. Bahan benang bedah yang bersifat
absorbable tipis seperti konjungtiva dan insisi dapat digunakan pada wajah
(Posthtletwait, 1970).
Dunia medis banyak menggunakan benang yang dapat terserap dalam tubuh
dibandingkan dengan benang bedah yang tidak terserap dalam tubuh. Banyak
dokter menilai bahwa benang yang absorbable tidak mengandung bahan-bahan
yang menimbulkan reaksi inflamasi dalam tubuh. Kandungan bahan pada benang
absorbable mampu diurai dalam tubuh sehingga tidak adanya reaksi asing pada
sistem metabolisme dalam tubuh. Hal itu membuat benang bedah tidak
memerlukan proses pengeluaran benang bedah ketika luka sudah sembuh (Pillai
9
and Sharma, 2010). Salah satu tindakan medis yang sering menggunakan benang
bedah adalah sesar. Dilaporkan bahwa 73,9% dokter kandungan di Inggris lebih
memilih untuk menutup luka akibat sesar dengan menggunakan benang bedah
dibandingkan dengan metode lainnya. Hal ini terjadi karena para pasien
mengganggap bahwa bekas luka akibat operasi sesar akan lebih cepat sembuh dan
memberikan bekas luka yang sedikit jika menggunakan benang bedah yang dapat
terserap dalam tubuh (absorbable) (Tan et al., 2008).
Catgut merupakan salah satu jenis benang bedah yang banyak digunakan untuk
proses penyembuhan luka. Catgut terbuat dari usus hewan seperti sapi, babi, dan
domba. Penggunaan catgut sebagai benang bedah sudah dilakukan sejak tahun
1930. Catgut banyak digunakan karena ketangguhan dan keuletannya yang tinggi
jika dibandingkan bahan sebelumnya. Sebelumnya proses penjahitan luka
dilakukan dengan menggunakan benang bedah berbahan dasar kapas dan sutra.
Hanya saja bahan-bahan tersebut tidak dapat terserap dalam tubuh, sehingga
menimbulkan reaksi inflamasi dalam proses penyembuhan luka (Francoeur and
Lister, 2010).
Dibalik kelebihan yang dimiliki catgut terdapat beberapa kekurangan yang
membuat para peneliti mulai mencari bahan-bahan alternatif lain. Penjahitan luka
dengan menggunakan catgut sangat mudah diserap oleh tubuh manusia terutama
karena tindakan enzim proteolitik fagosit dan sel lain. Hal ini menyebabkan
hilangnya kekuatan secara cepat dan terkadang melebihi periode penyembuhan
luka (Okada et al., 1992). Jahitan catgut hanya dapat mempertahankan kekuatan
tarik selama 4-5 hari pertama saja dan setelah 2 minggu kekuatan tarik akan
10
hilang. Oleh karena itu penggunaan catgut terbatas kerena hanya dapat digunakan
dalam jenis operasi yag tidak membutuhkan waktu yang lama dalam proses
penyembuhan. Selain itu bahan baku yang digunakan dalam benang bedah catgut
menimbulkan reaksi alergi pada beberapa pasien. Hal ini terjadi karena catgut
mengandung struktur protein asing yang tidak dapat diterima oleh tubuh pasien
tersebut. Hasil degradasi jahitan catgut mengandung akumulasi padat seperti
makrofag, limfosit, dan sel-sel raksasa asing (Vasanthan et al., 2009).
Salah satu bahan yang dapat dijadikan bahan alternatif sebagai benang bedah
adalah polimer. Postletwait (1970), menggunakan benang bedah dengan bahan
kopolimer antara laktida dengan glikosida. Benang bedah tersebut memiliki
waktu degradasi yang lebih cepat dibandingkan dengan catgut dan memiliki
waktu degradasi yang sama pada semua bagian tubuh. Penelitian lain dilakukan
juga pada benang bedah vicryl yang memiliki kekuatan menahan jaringan luka
lebih besar dibandingkan dengan catgut. Bahkan vicryl juga memiliki laju
degradasi yang hampir sama dengan catgut. Edlich et al (2006), juga
mengungkapkan bahwa benang bedah polimer memiliki resiko reaksi inflamasi
yang lebih kecil dibandingkan catgut. Hal tersebut yang membuat penelitian
mengenai penemuan bahan baku alternatif benang bedah dari polimer banyak
dilakukan.
B. Polimer
Polimer didefinisikan sebagai senyawa yang memiliki massa molekul besar
dengan struktur berupa rantai, tersusun atas monomer yang berulang. Polimer-
11
polimer tersebut dapat digolongkan berdasarkan asal, sifat polimer, komposisi,
fase, dan reaksi pembentukkannya.
1. Berdasarkan asalnya, polimer dibagi menjadi polimer alam dan sintetik.
a. Polimer alam
Bahan polimer alam biasanya ditemukan pada makhluk hidup.
Contohnya protein, amilum, selulosa, glikogen, karet alam (poliisoprena),
wol, sutra, jaring-jaring benang pada sarang laba-laba, dan katun.
Umumnya polimer alam mudah mengalami kerusakkan yang disebabkan
oleh organisme hidup, seperti ulat dan rayap.
b. Polimer sintetik
Polimer sintetik adalah polimer yang terbuat dari reaksi kimia seperti
karet fiber, poliester, poliesterena, dan polietilen.
2. Berdasarkan sifatnya, polimer dibagi menjadi polimer termoplastik dan
polimer termoset.
a. Polimer termoplastik
Jenis polimer termoplastik ini akan melunak jika dipanaskan dan
mengeras kembali jika didinginkan. Contoh: polietilen (PE), polipropilen
(PP), polivinil klorida (PVC), nilon, dan poliester.
b. Polimer termoset
Jenis polimer termoset ini mempunyai bobot molekul yang tinggi, tidak
melunak jika dipanaskan, dan sukar larut. Contoh: bakelit.
3. Berdasarkan komposisinya, polimer dibagi menjadi homopolimer dan
heteropolimer
12
a. Homopolimer
Polimer yang disusun oleh satu jenis monomer dan merupakan polimer
yang paling sederhana.
b. Heteropolimer (kopolimer)
Polimer yang terbuat dari dua atau lebih monomer.
4. Berdasarkan fasenya, polimer dibagi menjadi kristalin dan amorf.
a. Kristalin
Susunan antara rantai yang satu dengan rantai yang lain adalah teratur dan
mempunyai titik leleh (melting point).
b. Amorf
Susunan rantai yang satu dengan yang lain orientasinya acak dan
mempunyai transisi gelas (Billmeyer, 1984).
5. Berdasarkan reaksi pembentukannya, polimer dibagi menjadi adisi dan
kondensasi.
a. Polimer adisi
Suatu polimer yang terbentuk dari polimerasi adisi (poliadisi). Poliadisi
yaitu pembentukan polimer yang disertai dengan adanya reaksi
pemutusan ikatan rangkap dari monomer yang memiliki ikatan rangkap
serta diikuti oleh penambahan monomer berikatan rangkap. Unit
pengulangan pada adisi polimer memiliki komposisi yang sama sebagai
monomernya karena tanpa adanya pelepasan pada molekul apapun.
b. Polimer kondensasi
Suatu polimer yang terbentuk dari polimerasi kondensasi, pada
polimerisasi ini merupakan suatu reaksi pembentukan polimer yang
13
terjadi antara gugus fungsi dari monomer-monomer yang sama atau
monomer yang berbeda. Polimer akan membentuk molekul besar yang
baru dan melepaskan molekul kecil sebagai hasil samping (Cowd, 1991)
C. Polimer Biodegradable
Polimer biodegradable adalah polimer yang dapat diurai oleh mikroorganisme
menjadi monomer-monomer pembentuknya. Polimer yang dapat terdegradasi
biasanya memiliki ikatan ester di dalamnya (Sykes, 1975). Ikatan ester pada
polimer akan mengalami hidrolisis yang membuat masing-masing ikatan
monomernya terlepas. Pelepasan monomer ini yang menyebabkan menurunnya
bobot molekul pada polimer. Monomer yang terlepas pada polimer dapat larut
dalam air sehingga menyebabkan terjadinya penurunan bobot pada polimernya
(Calabia, 2010).
Molekul polimer akan terpecah menjadi dua yang terdiri atas gugus karboksilat
dan alkohol. Jumlah molekul dengan gugus karboksilat dan alkohol akan
meningkat seiring dengan lamanya polimer tersebut didegradasi (Farrar and
Gilson, 2002). Ikatan C=O karbonil pada ester diserang oleh H2O yang kemudian
akan berdifusi ke dalam polimer yang diikuti dengan swelling. Reaksi awal
degradasi polimer diawali dengan serangan pada rantai C karbonil oleh ion -OH
(Gopffrich, 1997).
14
Terdegradasinya polimer disebabkan oleh 2 faktor yaitu faktor internal dan faktor
eksternal. Beberapa faktor internal yang mempengaruhi degradasi adalah derajat
kristanilitas, hidrofilitas, massa molekul, adanya plasticizers, agen penstabil
(compatibilizers), serta morfologi yang dimiliki oleh polimer.
Gambar 1. Mekanisme degradasi pada polimer poliester.
Polimer yang memiliki derajat kristanilitas yang tinggi memiliki struktur yang
rapat sehingga membuat air sulit untuk berdifusi dan memecah ikatan ester di
dalamnya. Sedangkan dengan adanya penambahan plasticizer dalam polimer
membuat struktur polimer menjadi lebih acak, sehingga membuat air lebih mudah
untuk berdifusi dan memecah ikatan ester didalamnya (Zahedi et al., 2011). Hal
yang sama juga dilakukan oleh Wulan (2011), yang menambahkan agen penstabil
(compatibilizer) dalam polimer yang dibuat, hal ini membuat ukuran partikel dari
15
polimer merata dan membantu dalam meningkatkan kecepatan proses degradasi.
Semakin kecil luas permukaan partikel maka akan memudahkan proses degradasi.
Faktor eksternal yang mempengaruhi dalam proses degradasi polimer yaitu
temperatur dan pH. Temperatur akan menaikkan difusi karena kenaikan
fleksibilitas molekul. Hal ini juga membuat kenaikan degradasi pada polimer
meningkat, karena besarnya temperatur membuat ikatan ester pada polimer
semakin mudah terputus. Nilai pH yang semakin besar juga berpengaruh pada
kecepatan degradasi. Persen degradasi dalam lingkungan asam dan netral yang
dihasilkan lebih kecil dibandingkan lingkungan basa. Perbedaan persen degradasi
dalam lingkungan asam, netral, dan basa terjadi berkaitan dengan ikatan hidrogen
yang dimiliki oleh polimer. Ikatan rangkap dua antara C dan O pada ester akan
terpecah pada pH yang basa dan lebih sulit terpecah pada keadaan asam dan
netral. Kondisi lingkungan basa kaya akan serangan nukleofilik yang akan
memecah ikatan karbonil sehingga pemutusan ikatan akan semakin banyak dan
membuat polimer memiliki persen degradasi yang tinggi (Javad et al., 2016).
Pengukuran kemampuan degradasi dari polimer dilakukan dalam kondisi basah
maupun kering. Jumlah sampel yang digunakan sedikit dan dilakukan secara in
vivo. Pengujian in vivo merupakan salah satu metode uji menggunakan bahan-
bahan yang memiliki sifat mirip dengan sistem metabolisme dalam tubuh. Proses
ini bertujuan sebagai simulasi kecil, untuk mengetahui mekanisme degradasi
polimer dalam tubuh (Andrzejewska, 2017). Salah satu metode kuantitatif yang
biasa digunakan untuk menentukan besarnya degradasi pada suatu polimer adalah
dengan menentukan kehilangan bobot material polimer tersebut (Owen et al.,
16
1995). Kehilangan bobot ditentukan dengan cara menimbang massa polimer
sebelum dan setelah proses degradasi selama selang waktu tertentu.
Sifat-sifat yang dimiliki oleh polimer biodegradable sangat cocok digunakan
sebagai bahan baku peralatan dalam dunia medis. Aplikasi penggunaan polimer
biodegradable dalam bidang medis adalah benang bedah, vascular stents
cardiovascular, gafts, craniofacial fixation, bahkan dapat digunakan sebagai
ostheosynthesis. Selain dapat terserap di dalam tubuh, polimer biodegrable tidak
bersifat racun. Hal ini karena polimer ini dapat dicerna dalam sistem metabolism
tubuh (Andrzejewska, 2017).
D. Polipaduan
Polipaduan adalah proses penggabungan fisik antara beberapa polimer yang
berbeda. Pembuatan polipaduan dilakukan untuk mendapatkan formulasi materi
yang memiliki sifat dan karakter yang unggul dari masing-masing polimer yang
dicampurkan. Kehomogenan polipaduan dapat dilihat dari hasil karakterisasi
yang dilakukan. Salah satunya adalah nilai transisi gelas (Tg) yang menunjukkan
rata-rata dari nilai Tg dari polimer yang dipadukan. Jika nilai Tg yang dimiliki
polipaduan lebih condong kearah salah satu komposisi polimer, maka polipaduan
belum tercampur secara sempurna. Kehomogenan tersebut juga akan
mempengaruhi nilai kompitabilitas yang rendah. Hal ini menggambarkan
kekuatan antar aksi yang terjadi pada campuran polimer rendah (Steven, 2001).
17
Pembuatan polipaduan dibagi menjadi dua jenis diantaranya pembuatan secara
fisika dan kimia. Pembuatan polipaduan secara fisika dapat dilakukan dengan
melarutkan polimer dengan pelarut organik atau melelehkannya kemudian
setelahnya dicampurkan. Cara ini dianggap efektif karena tidak membutuhnya
waktu yang lama dan biayanya yang relatif murah (Jain, 2000). Pembuatan
polipaduan secara kimia melibatkan proses-proses yang rumit. Proses
pembuatannya membutuhkan beberapa katalis untuk membuka cincin polimer
yang akan digabungkan dan menjadikannya monomer-monomer terpisah.
Monomer-monomer dari kedua polimer yang berbeda kemudian disatukan, dan
dijadikan polimer yang baru. Hal ini membuat polipaduan memiliki ikatan yang
baru. Ikatan-ikatan baru yang terbentuk yang akan mengubah sifat-sifat dari kedua
polimer yang digabungkan. Cara ini dinilai lebih efektif jika dibandingkan
dengan paduan secara fisik karena kehomogenannya yang lebih tinggi namun
biaya yang dibutuhkan relatif besar (Semba et al., 2006).
E. Poli Asam Laktat (PAL)
Salah satu jenis polimer yang dapat terdegradasi adalah poli asam laktat yang
ditemukan oleh Carothers (DuPont). Poli asam laktat atau poli laktida adalah
sejenis polimer atau plastik yang memiliki sifat biodegadrable, thermoplastic,
serta polyester alifatik yang dapat dibuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati
jagung atau tanaman tebu (Inkinen et al., 2011). Struktur PAL terdiri dari
kumpulan monomer asam laktat yang berjumlah banyak dan diikat oleh ikatan
ester seperti pada Gambar 2. PAL memiliki beberapa gugus hidroksil pada ujung
18
rantainya. Adanya gugus hidroksil membuat PAL terdegradasi alami oleh
cahaya, bakteri, maupun proses hidrolisis. Selain itu dengan adanya ikatan ester
membuat PAL sensitif terhadap hidrolisis kimia maupun enzimatik. Kemampuan
degradasi PAL dalam tubuh tidak menimbulkan efek yang berbahaya serta dapat
dikeluarkan melalui sistem ekskresi dalam tubuh (Wulan, 2011).
Industri saat ini memproduksi asam laktat melalu proses fermentasi karbohidrat
oleh mikroba. Cara ini dianggap lebih ramah lingkungan dan ekonomis karena
tidak membutuhkan bahan-bahan kimia yang berbahaya. Adanya bahan-bahan
kimia sisa produksi yang masih ada dalam PAL akan mengurangi tingkat
kemurniannya. Kemurnian PAL yang berkurang akan mengurangi tingkat
kristanilitas dan degradasi dari PAL yang diproduksi. Oleh karena itu, perlunya
pendektesian dan penghilangan kotoran-kotoran pada PAL sangatlah penting agar
tidak mengurangi kualitas dari PAL yang dihasilkan (Achmad et al., 2009).
Polimerisasi pembukaan cincin merupakan salah satu metode pembuatan PAL
dengan kemurnian yang tinggi. Setelah monomer asam laktat diproduksi, proses
dilanjutkan dengan pembukaan cincin asam laktat dengan menggunakan katalis
Sn (timah). Selanjutnya dilakukan kondensasi antar monomer asam laktat, yang
kemudian akan dipolimerisasi. Proses dipolimerisasi oligomer laktida terdiri dari
berbagai jenis yang dibedakan berdasarkan kiralisasinya diantaranya: L,L-laktida,
D,D-laktida serta D,L-laktida. Campuran antara L,L-laktida dan D,D-laktida akan
membentukan laktida yang rasemik. PAL yang terdiri atas oligomer L,L laktida
memiliki struktur yang lebih amorf dibandingkan dengan D,D-laktida. Hal ini
membuat kekuatan mekanik dari L,L-laktida akan lebih kecil dibandingkan
19
dengan D,D-laktida dan juga akan mempengaruhi tingkat degradasi, struktur yang
amorf akan lebih mudah didegradasi. Pencirian kiralitas PAL dapat dilihat dari
karakterisasi menggunakan H-NMR (Nuclear Magnetic Resonance) (Inkinen et
al., 2011).
Sifat fisik dan mekanik PAL tertera pada Tabel 1. PAL termasuk polimer yang
memiliki kekakuan yang tinggi. Hal ini membuat PAL memiliki nilai kekuatan
tarik yang tinggi jika dibandingkan dengan polimer biodegradable lainnya. Hal
itu membuat PAL memiliki nilai regangan yang regangan yang kecil, sehingga
dibutuhkan pencampuran PAL dengan polimer lainnya yang dapat mengurangi
sifat kaku dari PAL. Sifat fisik dan mekanik PAL akan berkurang apabila
dicampur dengan polimer lain yang memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih
rendah (Lu and Chen, 2004).
Gambar 2. Struktur poli asam laktat.
20
Tabel 1. Sifat fisik dan mekanik PAL
Sifat PLA Keterangan
Kerapatan
Titik leleh
Kristalinitas
Temperatur peralihan kaca (Tg)
Modulus
Regangan
Biodegradasi
Permeabilitas air
Tegangan permukaan
1,25
161oC
1%
61oC
2050 Mpa
9%
100
172 g/me
50 mN.nm
Saat ini, PAL sudah digunakan untuk beragam aplikasi, diantaranya pada bidang
medis, kemasan, dan tekstil. Contoh aplikasi PAL dalam bidang medis adalah
penggunaan polimer sebagai bahan benang bedah operasi serta bahan
pembungkus kapsul. Selain itu pada 10 tahun terakhir PAL juga dikembangkan
dalam upaya perbaikan jaringan tubuh manusia (Saputro, 2012). Dilihat dari sifat
mekanik yang dimiliki PAL, polimer tersebut harus dikombinasikan dengan
polimer lainnya, sehingga menghasilkan sifat mekanik yang memenuhi kriteria.
F. Poli ɛ-kaprolakton (PCL)
Polikaprolakton adalah polimer biodegradable bersifat termoplastik yang
disintesis dari penurunan minyak mentah dan diikuti oleh proses polimerisasi
pembukaan cincin. PCL memiliki sifat yang tahan terhadap air, minyak, pelarut
dan klorin, mempunyai kekentalan rendah, mudah diproses secara termal,
mempunyai titik leleh yang rendah, dan memiliki sifat mekanik yang cukup baik.
PCL memiliki titik leleh yang relatif rendah, serta dapat diproses dengan mudah
21
menggunakan metode konvensional (Manoa et al., 2004). Perkiraan waktu
degradasi dari PCL adalah lebih 24 bulan (Gunatille et al., 2003). Gambar 3 dan
Tabel 2 menunjukkan struktur kimia dan sifat fisik dari PCL. Penggabungan PCL
dengan polimer lainnya diharapkan menghasilkan kolaborasi antar sifat mekanik
dan fisik kedua polimer, yang akan meningkatkan kompatibilitas dan
degradibilitas yang lebih baik (Rasal et al., 2010).
Gambar 3. Struktur kimia poli(ɛ-kaprolakton).
Polikaprolakton memiliki beberapa kekurangan yang dapat mempengaruhi
regenerasi sel dan laju degradasinya. Hal itu disebabkan oleh sifat hidrofilitasnya
yang rendah. Tingkat hidrofilitas dari PCL dapat ditingkatkan dengan
mencampurkan PCL dan polimer lainnya yang memiliki tingkat hidrofilitas yang
lebih tinggi (Cengiz et al., 2008).
Tabel 2. Sifat fisik PCL
Sifat Fisik Polikaprolakton
Temperatur transisi gelas C) 50 oC
Titik leleh (oC) 60
Kuat tarik saat putus (Mpa) 0,4
Elongasi (%) 800-1000
Densitas (g/cm3) 1145
22
G. Larutan NaCl 0,9%
Natrium klorida merupakan senyawa ion dengan rumus NaCl. Natrium klorida
adalah garam yang paling berperan penting dalam cairan ekstraselular dari banyak
organisme multiselular. Jenis-jenis NaCl yaitu NaCl 0,3%, NaCl 0,5%, NaCl
0,9%. Cairan ini merupakan cairan fisiologis efektif untuk perawatan luka karena
kandungannya yang sesuai dengan kadar garam tubuh. Larutan NaCl bersifat
non toksin dan tidak memiliki harga yang mahal. Cairan fisiologis ini aman
digunakan dalam kondisi apapun.
Na dan Cl pada natrium klorida hampir mirip dengan plasma darah, dan tidak
akan memiliki pengaruh terhadap sel darah merah dalam tubuh. Larutan fisiologis
NaCl merupakan larutan isotonis yang aman untuk tubuh dan tidak menimbulkan
iritasi. Manfaat larutan fisiologis NaCl 0,9% diantaranya adalah sebagai
pelindungi granulasi jaringan dari kondisi kering, penjaga kelembaban sekitar
luka, dan membantu luka menjalani proses penyembuhan (Kristiyaningum dkk.,
2013).
H. Buffer Fosfat
Larutan buffer merupakan salah satu larutan penyangga yang berperan untuk
menjaga agar pH tidak mengalami perubahan yang ekstrim ketika ditambahkan
asam atau basa pada suatu larutan. Larutan buffer memiliki peranan yang sangat
penting dalam kehidupan sehari-hari terutama dalam tubuh manusia. Buffer akan
mempertahankan pH khususnya dalam darah, pH darah yang baik dalam tubuh
23
manusia yaitu sekitar 7,4. Nilai tersebut termasuk kategori netral, sehingga jika
darah bersifat lebih asam atau basa, akan timbul gangguan dalam tubuh. Larutan
buffer yang terdapat pada tubuh manusia yaitu asam dihidrogen fosfat. Buffer ini
berperan juga dalam mengeluarkan ion H+ dalam ginjal. (Kristiyaningrum dkk,.
2013).
Sifat yang khas dari larutan buffer adalah pH-nya hanya berubah sedikit dengan
pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat. Larutan buffer tersusun dari asam
lemah dengan basa konjugatnya atau oleh basa lemah dengan asam konjugatnya.
Reaksi diantara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai reaksi asam-asam
konjugasi. Kandungan komponen asam dan basa pada larutan buffer dapat
bereaksi dengan asam (ion H+) maupun dengan basa (ion OH
) apa saja yang
memasuki larutan. Oleh karena itu, penambahan sedikit asam atau sedikit basa ke
dalam larutan buffer tidak mengubah pH-nya.
Pada makhluk hidup, buffer fosfat umumnya terdapat di dalam sitoplasma sel.
Buffer fosfat dapat dibuat dengan menggunakan monosodium fosfat (NaH2PO4)
dan basa konjugatnya yaitu disodium fosfat (Na2HPO4). Sistem buffer fosfat
serupa dengan sistem buffer bikarbonat. Garam natrium dari dihidrogen fosfat dan
monohidrogen fosfat masing-masing akan berperan sebagai asam lemah dan basa
lemah (James, 2008).
24
I. Uji Tarik
Uji tarik merupakan metode pengujian yang digunakan untuk mengetahui
kekuatan suatu material (tensile strength). Material mengalami tegangan beserta
deformasinya selama pemrosesan dan penggunaan. Jika fungsi semula diinginkan
dari material berakhir maka akan terjadi proses pematahan. Terdapat beberapa
cara untuk menghindari perpatahan. Salah satunya dengan mengkombinasikan
bahan tersebut dngan bahan lain yang memiliki nilai kekuatan yang lebih tinggi.
Oleh karena itu harus dipertimbangkan konsentrasi-tegangan dan ketangguhan
dari kedua bahan yang dicampurkan (Vlack, 2006).
Material polimer mengalami suatu regangan plastis (permanen) sebelum
mengalami kerusakan. Contohnya, jika suatu bahan berbentuk batang diberikan
beban, maka batang itu akan melentur secara elastis. Pelenturan akan hilang jika
beban ditiadakan, dan menimbulkan kerusakan permanen jika tegangan
melampaui kekuatan luluh dari bahan tersebut. Dapat disimpulkan bahwa batang
yang bengkok itu telah gagal, tetapi belum patah. Hal ini diperlukan untuk
mengetahui baik waktu produksi maupun pada waktu pemakaian: tegangan kritis
yang dibutuhkan agar deformasi permanen bisa terjadi dan jumlah regangan
plastis yang dapat diterima sebelum suatu bahan mengalami perpatahan (Surdia
and Shin, 2000).
25
I.1 Deformasi
Struktur yang dimililki polimer cukup berbeda sehingga perilaku mekanisnya
tidak sama dengan bahan lainnya. Polimer yang berbentuk padatan, akan
memiliki tegangan dan akan menimbulkan regangan elastis (deformasi elastis).
Regangan elastis muncul ketika ada tegangan yang terus ditambahkan dan tetap
konstan apabila tegangannya hilang. Deformasi elastis adalah regangan yang
bersifat reversible. Jika suatu tegangan diberikan dalam bentuk tarik, material
akan menjadi lebih panjang. Hal itu dapat terjadi karena adanya pergeseran tetap
dari atom-atom dalam suatu bahan disamping regangan elastis.
I.2 Hukum Hook
Ketika suatu spesimen mendapatkan beban, maka spesimen akan mengalami
perpanjangan, sampai kemudian putus. Jika l1 adalah panjang mula-mula dari
spesimen dan l2 adalah panjang akhir spesimen setelah penarikan, maka
perpanjangan persatuan panjang (e) adalah:
Perpanjangan persatuan panjang ini disebut regangan (strain). Nilai regangan
yang dimiliki dapat mengetahui mampu bentuk suatu bahan. Semakin besar nilai
regangan artinya bahan tersebut semakin lentur sifatnya. Tetapi jika nilai reng
gangan yang dimiliki kecil, maka bahan tersebut kaku.
26
Selain elastisitas spesimen juga mendapatkan pembebanan (P) per satuan luas (A)
yang memiliki besar.
Pada pengujian tarik ini dihasilkan diagram hubungan antara tegangan dan
regangan (Vlack, 2006). Bentuk diagram tegangan-regangan pada tiap bahan
adalah berbeda, Gambar 4 merupakan contoh diagram bahan polimer:
Gambar 4. Diagram tegangan dan regangan bahan polimer.
Pada bagian awal linear garis OA merupakan daerah elastis. Titik A ialah batas
elastis yang didefinisikan sebagai tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh
bahan tanpa mengalami regangan permanen apabila beban ditiadakan. Penentuan
batas elastis cukup rumit, tergantung kepekaan instrumen pengukur regangan.
Hal itu yang menyebabkan mengapa batas elastis sering diganti dengan batas
proporsional. Batas proporsional adalah garis lengkung tegangan-regangan yang
menyimpang dari kelinierannya. Titik B merupakan kekuatan tubuh (yield
27
strength) yang akan menghasilkan deformasi permanen dalam jumlah yang kecil
yang pada umumnya sama dengan regangan sebesar 0,2% dari ukuran semula
(Sumaryono, 2012).
J. Fourier Transform Infrared Red Spectroscopy (FTIR)
Fourier Transform Infrared Red Spectroscopy (FTIR) menjadi salah satu alat
yang biasa digunakan dalam menganalisis gugus suatu senyawa. Dalam FTIR ini
dapat memberikan gambaran dan struktur molekul senyawa tersebut. Spektra IR
yang dihasilkan dengan mengukur absorbsi radiasi, refleksi atau emisi di daerah
IR. FTIR memiliki spektrum gelombang elektromagnetik dengan rentang bilang
gelombang 10 cm 1
hingga 14000 cm 1
. FTIR memiliki tiga daerah inframerah
dengan rentang sebagai berikut:
1. Daerah inframerah sedang dengan rentang 4000 400 cm 1
, yang memberikan
informasi tentang gugus-gugus fungsi dalam molekul tersebut.
2. Daerah inframerah jauh dengan rentang daerah 400 10 cm 1
, bermanfaat
untuk menganalisis molekul yang mengandung atom-atom berat seperti
senyawa anorganik, namun membutuhkan teknik khusus yang lebih baik.
3. Daerah inframerah dekat dengan rentang daerah 12500 4000 cm 1
, yang peka
terhadap vibrasi overtone (Schecter et al., 1997).
Pada alat FTIR, satuan bilangan gelombang merupakan satuan yang umum
digunakan. Nilai bilangan gelombang berbanding terbalik terhadap frekuensi atau
energinya. Bilangan gelombang dan panjang gelombang dapat dikonversi satu
sama lain menggunakan persamaan di bawah ini :
28
Suatu FTIR dapat mengukur suatu gugus fungsi karena adanya perbedaan momen
dipol pada gugus tersebut. Momen dipol tersebut akan menimbulkan vibrasi
ikatan yang mengakibatkan fluktuasi momen dan menghasilkan gelombang listrik.
Suatu ikatan kimia dapat bervibrasi sesuai dengan level energinya sehingga
memberikan frekuensi yang spesifik. Jenis-jenis vibrasi molekul biasanya terdiri
dari enam macam, yaitu symmetrical stret alhing, assymmetrical stret alhing,
scissoring, rocking, wagging, dan twisting (Ellis et al., 2006).
Perbandingan serapan dari dua senyawa yang diperkirakan identik, dapat
diperoleh kesimpulan senyawa tersebut identik atau tidak. Pelacakkan ini biasa
disebut dengan bentuk sidik jari dari dua spektrum inframerah. Manfaat lain dari
spektrum inframerah adalah memberikan keterangan tentang molekul. Kisaran
serapan yang kecil dapat digunakan untuk menentukan tipe ikatan. Tabel korelasi
dari inframerah digunakan untuk memperoleh interpretasi data yang lebih jelas
seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Korelasi inframerah
Rentang (cm 1
) Jenis ikatan
3700 2500 Ikatan tunggal ke hidrogen
2300 2000 Ikatan rangkap tiga
1900 1500 Ikatan rangkap dua
1400 650 Ikatan tunggal selain ke hidrogen
Beberapa kelebihan menggunakan FTIR adalah sebagai berikut:
a. Tidak memerlukan waktu yang lama
29
b. Digunakan untuk identifikasi gugus fungsi tertentu dari suatu molekul
c. Spektrum inframerah yang diberikan untuk suatu senyawa bersifat unik
sehingga dapat digunakan sebagai sidik jari dari senyawa tersebut.
Analisis FTIR menggunakan sumber cahaya, sinar datang dari sumber sinar akan
diteruskan, dan kemudian akan dipecah oleh pemecah sinar menjadi dua bagian
sinar yang saling tegak lurus. Sinar ini kemudian dipantulkan oleh dua cermin
yaitu cermin diam dan cermin bergerak. Sinar hasil pantulan kedua cermin akan
dipantulkan kembali menuju pemecah sinyal untuk saling berinteraksi. Dari
pemecah sinar, sebagian sinar akan diarahkan menuju cuplikan dan sebagian
menuju sumber. Gerakan cermin yang maju mundur akan menyebabkan sinar
yang sampai pada detektor akan berfluktuasi. Sinar akan saling menguatkan
ketika kedua cermin memiliki jarak yang sama terhadap detektor, dan akan
melemahkan jika kedua cermin memiliki jarak yang berbeda. Fluktuasi sinar yang
sampai pada detektor ini akan menghasilkan sinyal pada detektor yang disebut
interferog.
Analisis poli asam laktat dengan spektroftometer FTIR diharapkan terlihat pita
serapan melebar dengan intensitas pada daerah 3500-3000 cm 1
yang
menunjukkan karateristik vibrasi ulur OH. Pita serapan lainnya pada daerah
3000-2850 cm 1
menunjukkan karateristik vibrasi ulur CH. Kemudian pita
serapan lainnya pada daerah 1470-1350 cm 1
yang menunjukkan vibrasi tekuk
CH. Selain itu pita serapan pada daerah 1290-970 cm 1
yang menunjukkan
vibrasi tekuk C-O-H. Terdapat pula pita serapan pada daerah 1730-1715 cm 1
yang menunjukkan vibrasi C=O karbonil (Hsu, 1994).
30
Sedangkan pada PCL pada panjang gelombang 2840-3000 cm 1
akan terdapat
uluran C-H, pada bilangan gelombang 1715-1730 cm 1
akan muncul sebuah peak
C=O karbonil, dan yang terakhir terdapat uluran C-O ester jauh dengan bilangan
gelombang 1163-1210 cm cm
(Silverstein et al,. 1998). Perubahan pada
komposisi kimia dari PAL atau interaksi antara matriks PAL dan penguatan
biasanya dapat diamati sebagai pergeseran puncak karakteristik ke bilangan
gelombang yang lebih tinggi di FT-IR. Jika perubahannya hanya bersifat ikatan
fisik, maka tidak terjadinya perubahan bilangan gelombang pada masing-masing
gugus fungsi melainkan penggabungan spektrum antara polimer satu dengan
lainnya (Inkinen et al., 2011).
K. Scanning Electron Microscopy (SEM)
Scanning electron microscopy (SEM) adalah metode khas yang digunakan untuk
mengetahui morfologi dan interaksi bahan atau antara bahan dan pengisi atau
penguatan campuran atau komposit (Inkinen et al., 2011). SEM merupakan suatu
metode yang digunakan untuk identifikasi dan karakterisasi lain yang dapat
memberikan bantuan penglihatan untuk mengamati apa yang terjadi di dalam
sekitar interfence antara bahan dengan lapisan oksida secara detail. Identifikasi
struktur mikro lapisan oksida dengan menggunakan SEM tidaklah sekedar
pengambilan gambar dan fotografi tetapi harus dilakukan analisis yang benar.
Suatu berkas elektron yang menempel pada permukaan sampel, kemudian terjadi
interaksi elektron dengan atom-atom di permukaan maupun dibawah permukaan
sampel seperti yang digambarkan pada Gambar 5. Interaksi tersebut
31
mengakibatkan sebagian besar berkas elektron berhasil keluar kembali. Elektron-
elektron tersebut disebut sebagai Backscattered Electrons (BSE). Kemudian
sebagian kecil elektron masuk ke dalam bahan memindahkan sebagian besar
energi pada elektron atom sehingga energi tersebut terpental keluar permukaan
bahan, yaitu Secondary Electrons (SE).
Gambar 5. Skema interaksi antara bahan dan elektron di dalam SEM.
L. Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) dan Differential Thermal Analysis
(DTA)
Salah satu analisis yang digunakan dalam pengujian kualitas suatu polimer adalah
Thermo Gravimetric Analyzer. Analisis ini merupakan metode yang
menunjukkan sejumlah urutan dari lengkungan termal, kehilangan bobot dari
bahan setiap tahap, dan temperatur awal penurunan (Jamicson and Nail, 1978).
Kegunaan dari analisis TGA adalah untuk menentukan kandungan pengisi
kestabilan termal dari suatu bahan.
Analisis panas polimer merupakan suatu objek yang sangat penting untuk dikaji
terhadap polimer yang mempunyai ketahanan panas dan masalah kestabilan
32
polimer yang mempunyai keseimbangan panas. Baru-baru ini telah diperluas
rentang analisis termal, sehingga kini dapat diteliti berbagai aspek lain dari
perilaku material. Sebagai contoh dengan memanfaatkan analisis termal mekanik
dinamik (DMTA), dapat dihasilkan informasi mengenai sifat mekanik dan
struktur seperti respon viskolastik sampel polimer apabila mengalami tegangan
tarik, tegangan lentur atau geser pada waktu pemanasan.
Gambar 6. Contoh hasil analisis termal kurva TGA untuk dekomposisi karet,
yang memperlihatkan dekomposisi minyak dan polimer dalam N2
hingga 600 oC (Hill and Nicholas, 1989).
DTA merupakan salah satu analisis yang digunakan untuk menganalisis
perubahan yang terjadi selama pemanasan sampel yang meliputi pelepasan atau
absorpsi energi. Adapun tahap pengerjaan dalam DTA ini adalah sampel S dan
material pembanding R yang innert secara kimiawi dan termal (alumina sinter
atau silika yang diendapakan) ditempatkan dalam blok pemanas dan dipanaskan
pelahan-lahan. Setelah itu akan terjadi termokopel S dan R dihubungkan
berlawanan, dan perbedaan temperatur antar termokopel ∆T diperkuat dan
33
digambarkan terhadap temperatur. Daerah puncak pada rekaman ini merupakan
fungsi perubahan entalpi ∆H) dan karateristik massa dan termal dari sampel S,
untuk memperoleh sampel yang kecil dengan syarat bahwa sampel tersebut betul-
betul mewakili material. Secara teoritis seharusnya nilai kapasitas panas spesifik
dari S dan R seharusnya sama, DTA umumnya dianggap sebagai metode semi-
kuantitatif yang digunakan untuk penelitian devitrifikasi pada gelas oksida dan
transisi gelas pada polimer (Hay, 1982).
Gambar 7. Metode analisis termal, a)Thermal Gravimetric Analysis, b)Different
Thermal Analysis.
III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Jurusan Kimia, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung pada bulan
Maret September 2018. Uji kekuatan mekanik dan hot-press dilakukan di
Laboratorium Biomaterial Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Bogor.
Analisis FTIR, SEM, dan analisis TGA/DTA dilakukan di Unit Pelaksana Teknis
Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi (UPT LTSIT) Universitas
Lampung.
B. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: pengaduk magnetik,
sentrifius, neraca analitik, cawan petri, peralatan gelas kimia, hot-press (Yasuda
Electric Heating System Mini Test Press), alat uji kekuatan mekanik (UTM
Shimadzu AG-IS 50kN), Spectrofotometri Fourier Transform Infrared (FTIR
Cary 630), Scanning Electron Microscope (SEM EVO® MA 10), dan analisis
TGA/DTA (Seiko/ AXSTAR TGA/DTA). Sedangkan bahan yang digunakan
35
antara lain: poli asam laktat, polikraprolakton, kloroform, larutan NaCl 0,9%
(larutan infus), dan buffer fosfat pH 6,7, dan 8.
C. Prosedur Percobaan
C.1. Pembuatan polipaduan PAL dan PCL
Pembuatan poli asam laktat dilakukan dengan cara menimbang poli asam
laktat sebanyak 56 gram dan polikaprolakton sebanyak 14 gram. Kemudian
dilarutkan dengan kloroform sebanyak 175 mL dan diaduk selama 3 jam atau
sampai larutan homogen. Hal yang sama juga dilakukan pada polipaduan
lainnya dengan perbandingan PAL dan PCL 1:1 dan 4:1. Perbandingan
polipaduan 1:1 menggunakan PAL dan PCL sebanyak 35 gram dan pada
polipaduan 4:1 menggunakan 14 gram PAL dengan 56 gram PCL. Setelah
terbentuknya gel antara PAL dan PCL, gel didiamkan selama semalam hingga
mengeras. Setelah polipaduan mengeras, polipaduan ditekan kembali dengan
menggunakan hot-press dengan suhu 170 oC. Ketiga polipaduan kemudian
didiamkan selama beberapa jam hingga mengeras kembali. Setelahnya
polipaduan dipotong-potong kecil dengan ukuran 6x6 mm dan bobot yang
sama satu dengan lainnya (±0,0001). Setelah itu PAL, PCL, dan benang
bedah juga ditekan dengan hot-press pada suhu yang sama seperti polipaduan.
PAL, PCL dan benang bedah kemudian dipotong lalu ditimbang dengan
ukuran dan bobot yang sama seperti polipaduan.
36
C.2. Uji kelarutan dalam NaCl 0,9% (Larutan fisiologis)
Larutan fisiologis NaCl 0,9% sebanyak 25 mL yang dimasukkan ke dalam
botol kaca. Kemudian dimasukan potongan polipaduan, PAL, PCL dan
benang benang yang telah ditimbang ke dalam botol tersebut. Selanjutnya
semua sampel direndam dengan interval waktu 1, 7, 14, 21, dan 28 hari
diamati perubahannya. Setiap minggunya sampel ditimbang kemudian dicatat
bobot akhirya. Setelah itu dihitung persen degradasi pada masing-masing
sampel.
Rumus massa terdegradasi:
% Massa terdegradasi =
Keterangan:
M1: bobot polipaduan sebelum perendaman
M2: bobot polipaduan sesudah perendaman
C.3. Uji pengaruh pH terhadap polipaduan PAL dan PCL
Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan buffer fosfat dengan pH 6, 7, 8.
Masing-masing buffer tersebut dimasukkan kedalam botol kaca yang berbeda
sebanyak 25 mL. Kemudian potongan-potongan polipaduan, PAL, PCL dan
benang bedah dimasukkan ke dalam botol yang sudah berisi larutan buffer
fosfat tersebut, kemudian sampel didiamkan selama 1, 7, 14, 21 dan 28 hari.
Sampel ditimbang kemudian dicatat bobot akhirnya. Setelah itu dihitung
besar persen degradasi pada masing-masing sampel.
37
C.4. Uji tarik
Polifilm masing-masing sampel yang telah dibuat dipotong dengan ukuran
1x8 cm dan ketebalan 0,5 mm. Kemudian masing- masing sampel akan
ditarik dengan menggunakan alat uji tarik Universal Testing Machine (UTM)
Shimadzu 50 kN. Kedua ujung sampel dijepit pada mesin uji tarik.
Setelahnya dinyalaan knob start dan alat menarik hingga putus dan dicatat
nilai kekuatan tarik dari sampel. Pengujian dilakukan sebanyak 2 kali setiap
sampel.
C.5. Uji dengan FTIR
Pertama-tama sampel akan diubah menjadi serbuk, setelah itu sebanyak 0,2
mg serbuk hasil blending antara PAL dan PCL dicampur dengan 2 mg KBr
dan dibentuk menjadi pellet. Pellet dari sampel kemudian dimasukkan ke
instrumen FTIR Cary 630 dengan λ 4 400 cm
1
C.6. Uji dengan SEM
Analisis menggunakan SEM EVO® MA 10 dilakukan antara PAL dan PCL
dipreparasi terlebih dahulu, preparasi awal yang akan dilakukan dengan
mendispersikan komposit ke dalam air, kemudian komposit yang terdispersi
diteteskan di atas tube yang telah diberi perekat. Serat tersebut dikeringkan
pada suhu 105 °C selama 24 jam, lalu dilapisi dengan emas dan diamati.
38
C.7. Uji dengan menggunakan TGA/DTA.
Analisis menggunakan TGA/DTA Seiko AXSTAR yang dilakukan dengan
cara film PAL, PCL, dan polipaduan ditimbang sebanyak 8,3 mg. Kemudian
sampel dialiri gas N2 dengan laju alir 100 mL/min. Setelahnya sampel yang
kemudian dipanaskan pada suhu 30-600 oC dengan kecepatan pemanasan
10oC/min. Hasil ditampilkan dalam bentuk kurva.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Adapun simpulan pada penelitian ini adalah:
1. Sintesis polipaduan dengan perbandingan PAL: PCL (4:1) menghasilkan sifat
kekakuan yang tinggi, PAL: PCL (1:1) memiliki sifat yang semi kaku, dan
PAL: PCL (1:4) memiliki sifat lentur.
2. Polipaduan A4B memiliki nilai degradasi dan kekuatan mekanik yang paling
besar dan cocok dijadikan sebagai bahan baku benang bedah.
3. Sisa berat hasil degradasi paling besar dimiliki oleh polipaduan A4B sebanyak
97,61% pada larutan fisiologis NaCl 0,9%, 98,25% pada larutan buffer fosfat
pH 6, 97,16% pada larutan buffer fosfat pH 7, dan 95,47% pada larutan buffer
fosfat pH 8.
4. Nilai kekuatan mekanik terbesar dimiliki oleh polipaduan A4B sebesar 18
N/mm2.
5. Hasil FTIR dari sampel A4B terdapat serapan ulur CH pada bilangan
gelombang 2944,6 cm 1
, CH tekuk pada bilangan gelombang 1453,7 cm 1
,
COH tekuk pada bilangan gelombang 1080,9 cm 1
, C=O ulur pada bilangan
gelombang 1744,4 cm 1
, dan C-O ester jenuh pada bilangan gelombang 1177,8
63
cm 1
. Hasil TGA menunjukkan polipaduan A4B mengalami 3 fase
dekomposisi yaitu pada suhu 281,4, 369, dan 423 oC.
6. Hasil DTA menunjukkan polipaduan A4B mengalami 3 perubahan fase 59,7
dan 144 oC yang mendekati nilai titik leleh dari PAL dan PCL, kemudian 360
dan 429 oC yang mendekati nilai dekomposisi senyawa organik PAL dan PCL.
Polipaduan A4B mengalami penurunan stabilitas termal jika dibandingkan
dengan PAL dan PCL.
7. Morfologi polipaduan A4B menunjukkan morfologi permukaan sampel dengan
struktur berlapis-lapis yang lebih acak jika dibandingkan dengan morfologi
permukaan yang dimiliki oleh PAL dan PCL.
B. Saran
Adapun saran untuk penelitian berikutnya adalah:
1. Perlu dilakukan variasi waktu dan kecepatan pengadukan pada saat
sintesis polipaduan dilakukan agar didapatkan polipaduan yang lebih
homogen kembali.
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari bahan yang dapat
menambah nilai persen degradasi dan nilai kekuatan tarik dari polipaduan
yang dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, F., Yamanishi, K., Liu, Z. Y., and Kokuan, T. 2009. The Effect of the
Impurities in Refinery Process from Fermentation Broth on Lactic Acid
Polymerization. Journal of Chemical Engineering of Japan. 42: 632-635.
Adhitiosa, S. 2012. Paduan Gel Getah Batang Pisang dengan PGA sebagai
Bahan Baku Benang Jahit Operasi yang Absorbable (Skrpsi). Universitas
Airlangga. Surabaya.
Andrzejewska, A. 2017. Mechanical Characterization of Biodegradable
Materials in Surgery. University of Science and Technology in
Bydgoszez- Press. Polandia.
Aoyagi, Y., Yamashita, K., and Doi, Y. 2002. Thermal Degradation of Poly(R)-3
hydroxybutyrate, Poly(e-caprolactone), dan Poly(S)-lactide. Polymer
Degradation and Stability. 76: 53-59.
Asano, M., Yoshida, M., and Kaetsu, I. 1985. Biodegradability of a Hot-Pressed
Poly Lactic Acid Formulation with Controlled Release of LH-RH Agonist
and Its Pharmacological influence on Rat Prostate. Makromol Chem. 6:
509-513.
Billmeyer, F. 1984. Textbook of Polymer Science 3rd Edition. John Wiley and
Sons. New York.
Botelho, T., Nadia, T., and Filipe, A. 2004. Polylactic Acid Production from
Sugar Molasses. International Patent WO 2004/057008 A1.
Calabia, B. 2010. Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications.
Wiley Series on Polymer Engineering and Technology. New Jersey.
Cengiz, B., Yavuz, G., & Nuray, Y. 2008. Synthesis and Characterization of
Hydroxyapatite Nanocomposite . Colloids and Surface a Physicochem.
322: 29-33.
Champeau, M., Thomassin, J. M., and Tassaing, T. 2017. Current Manufacturing
Processes of Drug-Eluting Sutures. Expert Opinion on Drug Delivery. 11:
1-10.
65
Chen, C., Ju-Yu, Tseng, H., Ming, H., and Lee, S.-Y. 2003. Preparation and
Characterization of Biodegredable PLA Polymerics Blends. Biomaterials.
10: 1167-1173.
Chen, E.C., and Wu, T.M. 2007. Isothermal Crystallization Kinetics and Thermal
Behaviour of Poly(e-caprolactone)/ Multi- Walled Carbon Nanotube
Composite. Polymer Degradation and Stability. 10: 1009-1015.
Chu, C. 2004. An In-Vitro Study of The Effect of Buffer on The Degradation of
Poly(Glicolic Acid) Sutures. Journal of Biomedical Materials Research.
15: 20-27.
Cowd, M. 1991. Kimia Polimer. Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Diana, M. 2011. Degradasi Invitro Mikrosfer Polipaduan Poli Asam Laktat dan
Polikaprolakton (Skripsi). Universitas Indonesia. Jakarta.
Dudley, R. 2000. The Biomechanics Of Insect Flight: Form, Function, Evolution.
Princeton University Press. New York.
Dumitriu, S. 2001. Polymeric and Biomaterial, Revised and Expanded. CRC-
Press. Kanada.
Edlich, R., Drake, D., and Rodeheaver, G. 2006. Stainless Steel Suture, A
Collective Review of its Performance in Surgical Wound Closure. Effect
of Medical Implants. 16: 101-110.
Ellis, D., and Goodacre, R. 2006. Metabolic Fingerprinting in Disease Diagnosis:
Biomedical Applications of Infrared and Raman Spectroscopy. Analyst. 8:
875–885.
Ethicon, I. 2014. Wound Closure Manual. England: Available at: http://
www.uphs.upenn.edu/surgery/Education/facilities/measey/Wound_ .
Farrar, D., and Gilson, R. 2002. Hydrolytic Degradation of Polyglyconate B: The
Relationship between Degradation Time Strength and Molecular Weight.
Biomaterial. 23: 3905-3912.
Ferri, J. M., Fenollar, O., Vilaplana, A. J., Sanoguera, D. G., and Balart, R.
(2016). Effect of Miscibility on Mechanical and Thermal Properties of
Poly(lactic acid)/ Poly(caprolactone) Blends. Polymer International. 65:
453-463.
Francoeur, J., and Lister, J. 2010. Surgeon Scientist. Surgical . 13: 1827-1912.
Gopffrich. 1997. Mechanism of Polymer Degradation and Elimination. Oversae
Publisher Assosiation. Amsterdam.
Gunatille, P., and Adhikari, R. 2003. Biodegredable Synthetic Polymers for
Tissue Enginering Cells and Materials. Polymer Chemistry. 5: 1-16.
66
Hay, J. 1982. Thermal Methods of Analysis of Polymers. Thermal Analysis of
Polymers. L. S. Bark dan N. S Allen Editorial. London.
Hill, M. and Nicholas, P. 1989. Thermal Analysis in Materials Development.
Metals and Material. Institute of Materials. London.
Hsu, C. 1994. Infrared Spectroscopy, Handbook of Instrumental Techniques for
Analytical Chemistry. Separation Sciences Research and Product
Development Mallinckrodt, Inc. Mallinckrodt Baker Division.
Inkinen, S., Hakkarainen, M., Albertsson, Christie, A., Sodegrard, and Anders.
2011. From Lactic Acid to Poly(Lactid Acid) (PLA): Characterization and
Analysis of PLA and Its Precursor. Journal of Biomacromolecul. 12: 523-
532.
Ivan, N., Valentina, S., Franco, D., Luigi, T., Jose, K., and Laura, P. 2016. Design
of Biodegradable Blends Based on PLA and PCL: from Morphological,
Thermal and Mechanical Studies to Shape Memory Behavior. Polimer
Degradation and Stability. 132: 1-35.
Jain. 2000. The Manufacturing Techniques of Various Drug Loaded
Biodegradable Poly(Lacticdeco-Glycolide) (PLGA) Device. Biomaterial,
21: 2475-2490.
James, J. 2008. Prinsip-Prinsip Sains Untuk Keperawatan. Erlangga. Jakarta.
Jamicson, A., and Mc Nail, L. 1978. Thermal Degradation of Mixture Poly
(Methyl-metacrylate) and Silver Acetate. Journal of Polymer Science.
129: 2225-2235.
Javad, E., Hesaraki, S., Mohammad, S., Esfandeh, M., and Ebrahimzadeh, M. H.
2016. Microstructure and Mechanical Properties of Biodegradable Poly
(D/L) Lactic Acid/Polycaprolactone Blends Processed from the Solvent-
Evaporation Technique. Materials Science and Engineering: 71: 808-
8019.
Kaseem, M., Hamad, K., and F, D. 2012. Thermoplastic starch blends: A Review
of Recent Works. Journal of Biomaterial. 24: 165-176.
Khatri, Z., Jatoi, A. W., Ahmed, F., and Kim, I.-S. 2016. Cell Adhision Behavior
of Poly(e-caprolactone)/ Poly(L-lactic acid) Nanofibers Scaffolds.
Materials Letters. 171: 178-181.
Kristiyaningrum, Indanah, dan Suwarto. 2013. Efektifitas Penggunaan Larutan
NaCl Dibandingkan dengan D40% Terhadap Proses Penyembuhan Luka
Ulkus Dm di RSUD KUDUS. Jurnal Keperawatan. 1: 78-89.
Lu, Y., and Chen, S. 2004. Micro and Nanofabrication of Biodegradable
Polymers for Drug Delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 56: 1621-
1633.
67
Mackenzie, D. 1978. The Scottish Society of the History of Medicine. Medical
History. 17: 158-168.
Manoa, J., Sousaa, R., Luciano, F. B., and Nuno, M. N. 2004. Bioinert,
Biodegradable and Injectable Polymeric Matrix Composites. Composite
Science and Technology. 64: 789–817.
Mofokeng, J., & Luyt, A. 2016. Mophology and Thermal Degradation Studies of
Melt-Mixed Poly(lactic acid) (PLA)/ Poly(caprolactone) (PCL)
Biodegradable Polymer Blend Nanocomposites with TiO2 as filler.
Material Behaviour. 45: 93-100.
Nahrowi, R. 2015. Konversi Selulosa Menjadi Karboksimetil Selulosa dari
Tandan Kosong Sawit (Skripsi). Bandar Lampung: Universitas Lampung.
Okada, T., Hayashi, T., and Ikada, Y. 1992. Degradation of Collagen Suture In
Vitro and In Vivo. Biomaterials. 7: 448-454.
Owen, S., Masaoka, R. K., and Sakota, N. 1995. Biodegradation of Poly-D,L-
Lactic Acid Polyurethanes. Degradable Polymers, Recycling, and Plastic
Waste Management. Marcel Dekker Inc. New York.
Pillai, C. K., and Sharma, C. P. 2010. Review Paper: Absorbable Surgical
Sutures: Chemistry, Production, Properties, Biodegradability, and
Performance. Journal Of Biomaterial and Aplications, 291-336.
Posthtletwait. 1970. Polyglycolic Acid Surgical Suture. Journal of Surgical. 101.
489-494.
Rasal, R., Janokar, A., and Hirt, D. 2010. Poly(Lactic Acid) Modifications.
Progress in Polymer Science. 35: 338-36.
Saara, I., Hakkarainen, M., Albertsson, A. C., and Andersoderg. 2011. From
Lactic Acid to Poly(lactic acid) (PLA): Characterization and Analysis of
PLA and Its Precursors. Journal of Biomacromolecules. 101: 523-532.
Saputro, D. F. 2012. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Ramah Lingkungan
dari Campuran Polisterena-Poli Asam Laktat (Skripsi). Universitas
Lampung. Bandar Lampung.
Schecter, I., Barzilai, I., and Anda, B. V. 1997. Online Remote Prediction of
Gasoline Properties by Combined Optical Method. Chim Acta. New
York.
Semba, T., Kitagawa, K., Ishiaku, U. S., and Hamaka, H. 2006. The Effect of
Crosslinking on The Mechnical Propertis of Polylatic Acid/
Polycaprolactone Blends. Journal of Applied Polymer Science. 101: 1816-
1825.
Silverstein, R. M., and Bassler. 1998. Spectrometric Identification of Organic
Compounds Sixth Edition. John Willey and Sons, Inc. New York.
68
SNI 16-3366-1994. Benang Operasi Serap Hologen Sekali Pakai (Absorbable
Sutures). Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.
Steven, M. 2001. Kimia Polimer. Erlangga. Jakarta.
Sujatno, A., Salam, R., Bandriyana, and Dimyati, A. 2015. Studi Scanning
Electron Microscopy (SEM) untuk Karakterisasi Proses Oksidasi Paduan
Zirkonium. Jurnal Forum Nuklir. 9: 2-6.
Sumaryono. 2012. Perilaku Pengujian Tarik pada Polimer Polistiren dan
Polipropilen IKIP Veteran Semarang. Gardan. 1: 66-80.
Surdia, M. and Shin, R. 2000. Pengetahuan Bahan Teknik. Erlangga. Jakarta.
Sykes, P. 1975. A Guide Book to Mechanism in Organic Chemistry 4th Edition.
UK: Longman Grup, Ltd. London.
Tan, P. C., Mubarak, S., and Omar, S. Z. 2008. Absorbable Versus Non-
absorbable Sutures for Subticular Skin Closure of Transverse Suprapubic
Incision. Medical Science. 20: 179-181.
Ulery, B. D., Nair, L. S., and Laurencin, C. T. 2012. Biomedical Application of
Biodegrables Polymers. Polymer Physics. 49832-864.
Vasanthan, A., Satheesh, Hoopes, W., Lucaci, P., Williams, K., & Rapley, J.
2009. Compraing Suture Strenghts for Clinical Applications: A Novel In
Vitro Study. Sugical Science. 80: 618-624.
Vlack, L. 2006. Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material Ed.6th. Erlangga.
Jakarta.
Wulan, M. 2011. Degradasi In Vitro Mikrosfer Polipaduan Poli Asam Laktat dan
Polikaprolakton (Skripsi). Universitas Indonesia. Jakarta.
Zahedi, P., Karami, Z., Rezaeian, I., Jafari, S. H., Mahdaviani, P., Abdolghaffari,
A. H., and Abdollahi, M. 2011. Preparation and Performance Evaluation
of Tetracycline Hydrochloride Loaded Wound Dressing Mats Based on
Electrospun Nanofibrous Poly (Lactid Acid)/ Poly(e-caprolactone)
Blends. Journal of Applied Polymer Science. 124: 4175-4183.