GREEN SYNTHESIS DAN KARAKTERISASI NANOKOMPOSIT CoFe2O4/CDOTS SERTA POTENSINYA UNTUK HIPERTERMIA MAGNETIK

Siti Fatimah Azzahro, Prof. Dr. Eng. Edi Suharyadi, M.Eng.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Penelitian ini mengkaji sintesis hijau nanokomposit cobalt ferrite/carbon dots (CoFe?O?/Cdots) dengan memanfaatkan ekstrak daun Moringa oleifera dan limbah kulit semangka, untuk aplikasi hipertermia magnetik dalam terapi kanker. Pendekatan ramah lingkungan ini memungkinkan pemanasan yang terlokalisasi secara presisi, sehingga efektif dalam menargetkan sel kanker tanpa merusak jaringan sehat di sekitarnya. Nanopartikel CoFe?O? disintesis melalui metode kopresipitasi, sementara Cdots diproduksi menggunakan proses hidrotermal. Integrasi Cdots ke permukaan CoFe?O? dilakukan dengan metode sonikasi, dan keberhasilannya dikonfirmasi melalui berbagai teknik karakterisasi. Hasil karakterisasi menggunakan Transmission Electron Microscopy (TEM) menunjukkan ukuran partikel yang seragam, yakni sekitar 11,8–12,1 nm. Analisis X-ray Diffraction (XRD) mengungkap struktur spinel kubik khas CoFe?O?, dengan penurunan ukuran kristalit dari 7,6 nm menjadi 6,2 nm seiring peningkatan konsentrasi Cdots. Sementara itu, pengukuran sifat magnetik menunjukkan bahwa nilai magnetisasi saturasi (Ms) nanokomposit menurun dari 56,4 menjadi 55 emu/g pada penggunaan larutan Cdots sebanyak 10 mL dan 20 mL. Penurunan ini dikaitkan dengan sifat non-magnetik Cdots yang berperan dalam mengencerkan fase magnetik CoFe?O?. Meskipun menyebabkan sedikit penurunan magnetisasi, penambahan Cdots memberikan keuntungan fungsional, termasuk peningkatan biokompatibilitas dan stabilitas nanokomposit dalam lingkungan biologis, serta potensi untuk fungsi tambahan seperti penghantaran obat bertarget dan pencitraan bioimaging. Evaluasi efektivitas hipertermia dilakukan melalui pengukuran Specific Absorption Rate (SAR), yang sangat dipengaruhi oleh sifat magnetik material dan kondisi medan eksternal. CoFe?O? murni menunjukkan nilai SAR maksimum sebesar 626 mW/g, sementara nanokomposit CoFe?O?/Cdots mencapai nilai optimal sebesar 485 mW/g. Peningkatan konsentrasi Cdots cenderung menurunkan nilai SAR, namun peningkatan frekuensi dan kekuatan medan magnet bolak-balik secara signifikan dapat meningkatkan performa SAR, menjadikan nanokomposit ini tetap menjanjikan untuk aplikasi terapi hipertermia magnetik.

This research investigates the green synthesis of cobalt ferrite/carbon dots (CoFe?O?/Cdots) nanocomposites utilizing Moringa oleifera leaf extract and watermelon peel waste, aimed at magnetic hyperthermia applications for cancer therapy. This environmentally sustainable approach enables localized and controlled heating, allowing for the effective targeting of cancer cells while minimizing damage to healthy tissues. CoFe?O? nanoparticles were synthesized via a co-precipitation method, while Cdots were prepared through a hydrothermal process. The incorporation of Cdots onto the CoFe?O? surface was carried out using sonication, and successful grafting was confirmed through a range of characterization techniques. TEM analysis revealed uniform nanocomposite particle sizes, ranging from 11.8 to 12.1 nm. X-ray diffraction (XRD) confirmed the formation of a cubic spinel structure, with crystallite sizes decreasing from 7.6 nm to 6.2 nm as the Cdot concentration increased. The saturation magnetization (Ms) values for CoFe?O?/Cdots synthesized with 10 mL and 20 mL of Cdot solution were 56.4 and 55 emu/g, respectively. This reduction in Ms is attributed to the non-magnetic nature of Cdots, which weakens the contribution of the magnetic phase within the nanocomposite. Despite this, the presence of Cdots offers significant functional advantages for magnetic hyperthermia, including enhanced biocompatibility and colloidal stability in biological environments, as well as additional surface functionalities for targeted drug delivery or imaging. The efficiency of magnetic hyperthermia was evaluated based on the Specific Absorption Rate (SAR), a critical parameter influenced by magnetic properties and experimental conditions. Pure CoFe?O? exhibited a maximum SAR of 626 mW/g, whereas the optimal CoFe?O?/Cdot nanocomposite achieved 485 mW/g. Although increasing the Cdots concentration tends to lower the SAR, higher frequencies and stronger alternating magnetic fields significantly enhance SAR performance, reinforcing the potential of these nanocomposites for cancer hyperthermia applications.

Kata Kunci : Nanokomposit CoFe2O4/Cdots, green synthesis, hipertermia magnetik, specific absorption rate