SINTESIS NANOFIBER KOMPOSIT POLIVINIL ALKOHOL/KARBONAT HIDROKSIAPATIT TERDOPING PERAK: PENGARUH POSISI PERAK DI DALAM NANOFIBER TERHADAP AKTIVITAS ANTIBAKTERI DAN SITOTOKSISITAS
SAIFUDDIN AZIZ, Prof. Dr.rer.nat Harno Dwi Pranowo, M.S.
2024 | Disertasi | S3 Ilmu Kimia
Sintesis hidroksiapatit (HA) terdoping perak
dan ion karbonat (CO32?) serta fabrikasi nanofiber dengan
polivinil alkohol (PVA) menggunakan elektrospining telah dilakukan untuk
menghadirkan sifat antibakteri dan meningkatkan biokompatibilitas material HA.
Penambahan ion CO32? dilakukan pada proses sintesis HA
sehingga menghasilkan karbonat hidroksiapatit (CHA). Proses sintesis dilakukan
dengan presipitasi berbantukan gelombang mikro. Variasi posisi perak dilakukan
di dalam dan pada permukaan material CHA untuk menentukan posisi perak terbaik
berdasarkan aktivitas antibakteri dan sitotoksisitas. Perak berada sebagai ion
dan nanopartikel ketika berada di dalam dan pada permukaan HA. Pendekatan teori
kerapatan fungsional (DFT) juga dilakukan untuk memodelkan struktur HA
terdoping ion ganda yaitu CO32? dan Ag+.
Hasil karakterisasi material
menunjukkan keberhasilan sintesis CHA melalui presipitasi berbantukan gelombang
mikro. Kondisi optimum sintesis diperoleh pada daya gelombang mikro 270 Watt
dengan waktu 9 menit. Difraktogram material sintesis bersesuaian dengan puncak
difraksi apatit-(CaOH) pada Inorganic Crystal Structure
Database (ICSD) 98-015-1414. Keberadaan ion CO32? ditunjukan
dengan adanya vibrasi pada bilangan gelombang 1458; 1419; dan 871 cm?1 Kesesuaian
difraktogram material dengan puncak difraksi apatit-(CaOH) tetap terjadi meski
ditambahkan ion CO32? dan Ag+. Pendekatan
DFT menunjukkan bahwa ion Ag+ memiliki posisi spesifik pada kisi HA
yaitu menggantikan ion Ca2+ pada posisi Ca(2). Keberadaan ion Ag+ memberikan sifat
antibakteri material CHA, sehingga dapat mencegah pertumbuhan bakteri peri-implantitis.
CHA-Ag menunjukan biokompatibilitas yang lebih
baik dari CHA dengan nilai IC50 lebih tinggi dari CHA (883.1 ?g/mL) yaitu 885,7;
1211; dan 1797 ?g/mL untuk rasio mol Ag/Ca+Ag = 0,005; 0,010;
dan 0,015. Fabrikasi nanofiber terhadap material CHA-Ag dan CHA-AgNP berhasil dilakukan
dengan elektrospining. Posisi perak pada permukaan CHA menjadikan nanofiber memiliki respon
antibakteri dan pertumbuhan sel osteoblas lebih tinggi dibandingkan perak di
dalam material CHA.
Silver and
carbonate ion (CO32?) doped hydroxyapatite (HA) synthesis
and nanofibre fabrication with polyvinyl alcohol (PVA) using electrospining
have been carried out to present antibacterial properties and improve the
biocompatibility of HA material. The addition of CO32?
ions was carried out in the HA synthesis process to produce carbonate
hydroxyapatite (CHA). The synthesis process was carried out by
microwave-assisted precipitation. Variations in the position of silver were
carried out inside and on the surface of CHA material to determine the best
silver position based on antibacterial activity and cytotoxicity. Silver exists
as ions and nanoparticles when inside and on the surface of HA. A density
functional theory (DFT) approach was also carried out to model the structure of
the CO32- and Ag+ bi-ion doped HA.
Material characterization results showed the successful synthesis of CHA
through microwave-assisted precipitation. The optimum synthesis condition was
obtained at 270 Watt microwave power for 9 minutes. The diffractogram of the synthesized
material corresponds to the diffraction peak of apatite-(CaOH) in the ICSD
98-015-1414. The presence of CO32? ions is indicated by
the vibrations at wavenumbers 1458; 1419; and 871 cm?1 The
conformity of the material diffractogram with the apatite-(CaOH) diffraction
peak is maintained despite the addition of CO32? and Ag+
ions. The DFT approach shows that Ag+ ion has a specific position in
the HA lattice, replacing Ca2+ ion in Ca(2) site. The presence of Ag+
ions gives the CHA material antibacterial properties, thus preventing the
growth of peri-implantitis bacteria. CHA-Ag showed better biocompatibility than
CHA with higher IC50 values than CHA (883,1 ?g/mL), namely 885,7; 1211; and
1797 ?g/mL for mole ratios of Ag/Ca+Ag = 0,005; 0,010; and 0,015. Nanofibre
fabrication of CHA-Ag and CHA-AgNP materials was successfully carried out by
electrospining. The position of silver on the CHA surface makes the nanofibres
have a higher antibacterial response and osteoblast cell growth than silver
inside the CHA material.
Kata Kunci : Antibakteri, hidroksiapatit, nanofiber, perak dan sitotoksisitas