Optimasi Sintesis Natrium Karboksimetilselulosa (NaCMC) dan Pengembangan Hidrogel NaCMC/Kolagen Pembalut Luka

Annisa Cendani Haliman, Prof. Sang Kompiang Wirawan, S.T., M.T., Ph.D. ; Ir. Yuni Kususmastuti, S.T., M.Eng., D.Eng., IPM.

2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Luka pada kulit memerlukan pembalut yang mampu menjaga kelembapan, mencegah infeksi, dan mendukung regenerasi jaringan. Hidrogel merupakan salah satu material yang memenuhi karakteristik tersebut, terutama ketika dipadukan dengan kolagen yang biokompatibel. Untuk meningkatkan kinerja hidrogel, kolagen sering dikombinasikan dengan biopolimer lain seperti natrium karboksimetilselulosa (NaCMC). NaCMC memiliki sifat hidrofilik, stabil, dan dapat memperkuat struktur jaringan hidrogel. Pada penelitian ini, NaCMC diperoleh dari modifikasi mikrokristalin selulosa (MCC). Analisis kinetika menunjukkan bahwa reaksi karboksimetilasi mengikuti reaksi orde dua dengan energi aktivasi sebesar 585,3 J/mol dan faktor pra-eksponensial 5x10^-2. Nilai derajat substitusi (DS) meningkat ketika suhu reaksi dinaikkan dari 45 oC menjadi 55 oC, tetapi menurun kembali pada 75 oC. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan gugus karboksimetil memiliki suhu optimum.
NaCMC yang diperoleh dikombinasikan dengan kolagen untuk menghasilkan hidrogel. Spektrum FTIR hidrogel menunjukkan pita Amida A, B, I, II, III sehingga menegaskan terbentuknya jaringan hidrogel NaCMC-kolagen. Uji swelling menunjukkan peningkatan kapasitas penyerapan air pada hidrogel dengan DS yang lebih tinggi disebabkan bertambahnya gugus hidrofilik -Ch2-COONa. Hidrogel dengan DS optimum pada suhu 55 oC sebesar 2056% menunjukkan kemampuan penyerapan eksudat yang baik sehingga berpotensi digunakan sebagai pembalut luka yang biokompatibel dan ramah lingkungan.

Skin wounds require dressings capable of maintaining moisture, preventing infection, and supporting tissue regeneration. Hydrogels are among the materials that meet these criteria, especially when combined with biocompatible collagen. However, hydrogels made from pure collagen tend to exhibit low mechanical stability; therefore, reinforcement with biopolymers such as sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC) is necessary. NaCMC provides hydrophilicity, stability, and structural enhancement for hydrogel networks. In this study, NaCMC was synthesized from microcrystalline cellulose (MCC) through alkalization and carboxymethylation. The successful modification was confirmed by FTIR spectra, which showed characteristic carboxymethyl groups of NaCMC. Kinetic analysis revealed that the carboxymethylation reaction followed second-order kinetics with an activation energy of 585,3 J/mol and pre-exponential factor of 5 x 10^-2 min^-1. The degree of substitution (DS) increased when the reaction temperature was raised from 45 oC to 55 oC but decreased again at 75 oC, indicating the presence of an optimal temperature for carboxymethylation group formation. The synthesized NaCMC was then combined with collagen to produce a hydrogel. FTIR spectra of the hydrogel displayed Amide A, B, I, II, and III bands, confirming the formation of a NACMC-collagen hydrogel network. Swelling test showed that hydrogels with higher DS exhibited greater water absorption capacity due to the increased presence of hydrophilic -CH2-COONa groups. The hydrogel with an optimum DS at 55oC of 2056% showed good exudate absorption capacity, thus potentially being used as a biocompatible an environmentally friendly wound dressing.

Kata Kunci : NaCMC, derajat substitusi, kolagen, hidrogel, pembalut luka ; NaCMC, degree of substitution, collagen, hydrogel, wound dressing