PENGEMBANGAN MATERIAL BIOFOTOKOMPOSIT BERBASIS BOVINE HIDROKSIAPATIT UNTUK BAHAN SUBSTITUSI SENDI TULANG RAHANG

JOKO TRIYONO, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D.

2015 | Tesis | S3 Bioteknologi

Pada penelitian ini telah dilakukan pengembangan material biofotokomposit sebagai pengganti sendi tulang rahang tiruan. Pengembangan material implan berbasis polimer dilakukan karena adanya beberapa kelemahan material implan dari logam yakni penyebaran ion-ion logam ke organ pasien, adanya reaksi alergi, menyebabkan atropi tulang, sensitif terhadap dingin, menghasilkan artefak pada CT-Scan/MRI, mengganggu terapi radiasi dan harganya mahal. Material biofotokomposit dibuat dari komposit antara: Hidroksiapatit (HA) dari serbuk tulang sapi sebagai filler, shellac sebagai coupling agent, Tri[ethylene glycol] dimethacrilate (TEGDMA) sebagai matriks, camphorquinone (CQ) sebagai fotoinisiator, dan serat gelas sebagai penguat. Pada proses pembuatan material biofotokomposit, dibuat dua campuran dalam wadah yang berbeda. Campuran pertama adalah HA di-coating shellac, dengan rasio (P1=0:2), (P2=20:2), (P3=30:2), (P4=40:2), (P5=50:2), (P6=60:2) (% berat bahan). Campuran kemudian diaduk dalam pengaduk magnetik selama 1 jam, ditiris ke dalam kertas saring dan diendapkan selama 24 jam. Campuran kedua adalah membuat larutan antara TEGDMA dan CQ, dengan rasio (P1=100:1), (P2=80:1), (P3=70:1), (P4=60:1), (P5=50:1), (P6=40:1) (% berat bahan). Campuran kemudian diaduk dalam pengaduk magnetik selama 1 jam. Kedua campuran yang berbeda kemudian dicampur menjadi satu larutan dan diaduk dalam pengaduk magnetik selama 1 jam. Hasil larutan kemudian dituang ke dalam cetakan yang telah disiapkan. Pada setiap cetakan ditambahkan 20% berat serat gelas. Proses penuangan dilakukan dengan maksimal ketebalan 1 mm kemudian diaktivasi dengan sinar tampak biru dengan panjang gelombang 450 nm selama 40 detik hingga terjadi proses polimerisasi. Proses dilakukan berulang-ulang hingga diperoleh ketebalan yang diinginkan. Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa sendi tulang rahang tiruan dapat dibuat dari material biofotokomposit. Rasio terbaik untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan untuk sendi tulang rahang tiruan diperoleh pada rasio HA/TEGDMA 30/70%. Sifat-sifat yang diperoleh pada rasio HA/TEGDMA 30/70% yakni: nilai kekuatan tarik maksimal adalah 63 MPa, nilai ketangguhan retak adalah 9,15 MPa. M0,5, memiliki ketahanan aus dan tidak terdegradasi hingga hari ke-60, tidak toksik pada uji sitotoksisitas, dan laju pelepasan monomer sisa yang terjadi adalah 6,48 ppm pada 1 jam pertama. Kata kunci: biofotokomposit, bovine HA, sendi tulang rahang tiruan.

This research reports on the development of biophotocomposites material as Temporo Mandibular Joint (TMJ) artificial. Development of polymer-based implant materials was done because some weaknesses of the metal implant materials namely spread of metal ions to the patient's organs, allergic reactions, cause atrophy of bone, cold hypersensitivity, produce artefacts on CT scan/MRI, interfere with radiation therapy and expensive. Material was composed of: hydroxyapatite (HA) from bovine bone powder as filler, shellac as a coupling agent, Tri [ethylene glycol] dimethacrilate (TEGDMA) as a matrix, Camphorquinone (CQ) as a photoinitiator, and glass fiber as reinforcement. All of these materials were made in two different mixtures. The first mixture was a mixing of TEGDMA (40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 100%) and camphorquinone (1%wt). The solution was stirred in magnetic stirrer for 1 hour. The second was shellac (2%wt) coated HA (60%, 50%, 40%, 30%, 20% and 0%). HA and shellac were mixed and stirred for 1 hour then they were filtered and precipitated for 24 hours. Two of different mixtures then were mixed to be one solution and stirred in magnetic stirrer for 1 hour. Glass fibers were used as a reinforcement and mixed to the solution (20%wt). The solution then was poured into the mold and activated with visible blue light 410–500 nm for 40 seconds in order to be polimerization processes. The irradiation process was done with a maximum thickness of 1 mm so that the irradiation process takes place done 3 times (layer by layer processing). It could be concluded that TMJ artificial could be created from materials biofotokomposit. The best ratio to obtain the desired properties for TMJ artificial of HA/TEGDMA was 30/70%. The best properties was found in this ratio: a value of the maximum tensile strength of 63 MPa, a value of fracture toughness test of 9,15 MPa. M0,5, wear resistance, non degradable until the day of 60, no cytotoxicity and the rate of releasing residual monomer for the first hour of 6.48 ppm. Keywords: bovine hydroxyapatite, biophotocomposites, temporo mandibular joint artificial

Kata Kunci : biofotokomposit, bovine HA, sendi tulang rahang tiruan, bovine hydroxyapatite, biophotocomposites, temporo mandibular joint artificial