PELAPISAN HIDROKSIAPATIT PADA PERMUKAAN POLIETERETERKETON (PEEK) DENGAN METODE DEPOSISI KIMIA SEBAGAI APLIKASI IMPLAN BIOMEDIS
Ratih Samsusih Rizki, Prof. Dr. Eng. Yusril Yusuf, S.Si., M.Si., M.Eng
2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika
Penelitian ini melaporkan tentang pelapisan hidroksiapatit pada permukaan PEEK menggunakan metode deposisi kimia. Selain itu terdapat kajian terkait variasi konsentrasi hidroksiapatit (HA) dan pengaruh sterilisasi dengan autoklaf terhadap adhesi HA pada substrat PEEK. Lapisan bioatiktif yang digunakan adalah HA yang disintesis dari bahan biogenik limbah cangkang kerang kepah (Meretrix meretrix L.) menggunakan metode presipitasi. HA cangkang kepah berhasil disintesis berdasarkan hasil karakterisasi XRD, FTIR dan analisis EDX, dimana HA memiliki molar ratio Ca/P sebesar 1,67 sesuai dengan referensi rasio molar Ca/P pada tulang manusia. Pelapisan HA dilakukan pada konsentrasi 0, 5 dan 10%. Hasil analisis FE-SEM menunjukkan partikel HA terdekomposisi dengan baik. Penambahan konsentrasi HA mempengaruhi sifat fisiko-kimia dan mekanik dari PEEK/HA. Analisis XRD menunjukkan spektrum 2? = 31–33º yaitu pada sampel PEEK/HA5 dan PEEK/HA10 yang menunjukkan intensitas puncak dalam bidang kristalografi (211) HA, dengan derajat kristanilitas sebesar 53 dan 55%. Konsentrasi HA yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan kristalinitas permukaan PEEK. Analisis FTIR mengonfirmasi adanya vibrasi gugus fungsi PO43- yang menunjukkan keberhasilan coating. Uji kekerasan permukaan dengan metode Vickers pada PEEK/HA mengindikasikan bahwa penambahan HA secara signifikan menurunkan nilai kekerasan dibandingkan dengan permukaan PEEK tanpa modifikasi HA. Hal ini disebabkan oleh pengujian yang terbatas pada bagian permukaan PEEK yang berstruktur pori, sehingga menghasilkan nilai kekerasan yang relatif rendah. Analisis surface roughness menunjukkan bahwa penambahan HA dapat meningkatkan nilai kekasaran permukaan secara signifikan, masing-masing sebesar (0,80 ± 0,05) µm pada PEEK/HA5 dan (1,19 ± 0,07) µm pada PEEK/HA10. Peningkatan kekasaran ini berkontribusi positif dalam memperkuat perlekatan sel, merangsang aktivitas biologis, serta mendukung proses osseointegrasi antara implan dan jaringan tulang. Nilai sudut kontak menurun seiring penambahan konsentrasi HA yaitu (71,4 ± 2,3)° dan (70,8 ± 3,0)° menunjukkan peningkatan sifat hidrofilik permukaan. Secara keseluruhan, proses sterilisasi menggunakan autoklaf memengaruhi sifat fisiko-kimia lapisan PEEK/HA, namun dampaknya tidak terlalu signifikan terhadap struktur maupun karakteristik permukaan material.
This study reports on the coating of hydroxyapatite on PEEK surfaces using a chemical deposition method. In addition, a study related to variations in hydroxyapatite (HA) concentration and the effect of autoclave sterilization on HA adhesion to PEEK substrates was conducted. The bioactive coating used was HA synthesized from biogenic materials from shellfish shell waste (Meretrix meretrix L.) using a precipitation method. HA shellfish shells were successfully synthesized based on the results of XRD characterization, FTIR, and EDX analysis, where HA has a Ca/P molar ratio of 1.67, in accordance with the reference Ca/P molar ratio in human bones. HA coating was performed at concentrations of 0, 5, and 10%. The FE-SEM analysis results showed that the HA particles were well decomposed. The addition of HA affected the physicochemical and mechanical properties of PEEK/HA. XRD analysis shows a 2? = 31–33º spectrum in the PEEK/HA5 and PEEK/HA10 samples, which show peak intensity in the (211) HA crystallographic plane, with a crystallinity degree of 53 and 55%, respectively. Higher HA concentrations increased the crystallinity of the PEEK surface. FTIR analysis confirmed the presence of vibrations of the PO43- functional group, indicating successful coating. Surface hardness tests using the Vickers method on PEEK/HA indicated that the addition of HA significantly reduced the hardness value compared to the PEEK surface without HA modification. This is due to the limited testing on the porous PEEK surface, resulting in a relatively low hardness value. Surface roughness analysis showed that the addition of HA can significantly increase the surface roughness value by (0.80 ± 0.05) µm on PEEK/HA5 and (1.19 ± 0.07) µm on PEEK/HA10. This increase in roughness contributes positively to strengthening cell attachment, stimulating biological activity, and supporting osseointegration between implants and bone tissue. The contact angle value decreased with increasing HA concentration, namely (71.4 ± 2.3)° and (70.8 ± 3.0)°, indicating an increase in the hydrophilicity of the surface. Overall, the sterilization process using an autoclave affected the physicochemical properties of the PEEK/HA layer; however, the impact was not significant on the structure or characteristics of the material surface.
Kata Kunci : Deposisi kimia, Pelapisan HA, PEEK, autoklaf, implant biomedis, Surface Roughness, Water Contact Angle, Vickers Hardness
