EFFECT OF POLYVINYL ALCOHOL BLENDING AND GAMMA IRRADIATION ON SOLUBILITY AND COMPRESSIVE STRENGTH OF FISH HYDROXYAPATITE/FISH GELATIN COMPOSITE

DIAN PRIBADI PERKASA, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D.

2016 | Tesis | S2 Bioteknologi

Hidroksiapatite (FHAp) dan gelatin (FGel) dari ikan merupakan biomaterial alternatif untuk mensintesis komposit sebagai kandidat scaffold tulang. Akan tetapi, FGel terlarut dalam air pada suhu ruang sehingga komposit FHAp/FGel diprediksi akan terlarut pula. Oleh karena itu, peningkatan sifat-sifat komposit FHAp/FGel penting untuk dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis komposit dari FHAp dan FGel yang diisolasi dari sisik ikan kakap putih (Lates calcarifer Bloch) yang dimarikulturkan di Teluk Jakarta, Indonesia, dan untuk mengetahui efek penambahan polivinil alcohol (PVA) dan iradiasi gamma terhadap kelarutan dan kekuatan tekan komposit tersebut. Komposit disintesis dengan metode basah yang dilanjutkan dengan freeze-drying. Komposisi matriks diperlakukan dengan 4 variasi rasio persen massa FGel/PVA yaitu 10/0, 7,5/2,5, 5,0/5,0, dan 2,5/7,5 (w/w). Suspensi juga diperlakukan dengan 4 variasi dosis iradiasi gamma yaitu 0, 15, 30, dan 45 kGy. Hasil penelitian menunjukkan bahwa FHAp, FGel, dan PVA terdispersi secara homogen dalam komposit yang berwarna putih. Uji solubilitas menunjukkan bahwa komposite FHAp/FGel terlarut dalam air pada suhu tubuh. Perlakukan pencampuran PVA dan iradiasi gamma diketahui mampu menurunkan kelarutan composite menjadi 67,3-26,9 % dan meningkatkan kekuatan tekan menjadi 1,286-4,885 MPa. Spektrum FTIR mengkonfirmasi interaksi antar komponen pada tingkat molecular. Termogram DSC mengindikasikan semi-interpenetrated network dalam matriks FGel-PVA. Reaksi ikatan silan yang diinduksi radiasi dibuktikan dengan penurunan rasio swelling pada keseimbangan, serta peningkatan eksponen diffuse dan modulus Young. Struktur serabut dan pita tampak pada permukaan komposit berdasar FHAp/FGel teriradiasi. Perubahan warna tidak terjadi akibat kedua perlakuan. Semua komposit FHAp/FGel dapat digunaakan sebagai kandidat scaffold tulang kecuali komposit dengan persen rasio massa FGel/PVA 10/0 (w/w) diiradiasi pada 0 dan 10 kGy karena kelarutannya dalam air pada suhu tubuh. Kekuatan tekan dari komposit pada penelitian ini berada pada rentang yang sesuai untuk aplikasi scaffold tulang pada area dengan cekaman beban rendah.

Fish hydroxyapatite (FHAp) and fish gelatin (FGel) have been proposed as alternative biomaterials for synthesis of composite as candidate of bone scaffold. However, FGel is soluble in water at room temperature so FHAp/FGel composite is predicted to dissolve as well. Improvement on properties of FHAp/FGel composite is important. The objectives of research were to synthesize composites from FHAp and FGel of barramundi (Lates calcarifer Bloch) scale that maricultured in Jakarta Bay, Indonesia, and to determine the effect of polyvinyl alcohol (PVA) blending and gamma irradiation on solubility and compressive strength of composite. Composites were synthesized by wet method followed by freeze drying. Matrix compositions were varied at FGel/PVA percent mass ratio of 10/0, 7.5/2.5, 5.0/5.0, and 2.5/7.5 (w/w), respectively. Suspensions were irradiated at 0, 15, 30, and 45 kGy, respectively. Results showed that FHAp, FGel, and PVA were homogenously dispersed within white-colored composites. Solubility test showed that FHAp/FGel composite dissolved in aqueous system at body temperature. Blending with PVA and gamma irradiation treatments were able to reduced solubility to 67.3-26.9 % and increased compressive strength to 1.286-4.885 MPa. FTIR spectra confirmed the molecular interaction among components of composite. DSC thermograms indicated that formation of a semi-interpenetrated network within FGel-PVA matrices. Radiation-induced crosslinking reaction was evidenced by reduction in swelling at equilibrium as well as increase of diffusional exponent and Young's Modulus. Fibrous and ribbon structure were observed over surface of irradiated FHAp/FGel based composite. The color of composite was not affected by both treatments. All FHAp/FGel based composites may proposed as bone scaffold except for FHAp/FGel composite with FGel/PVA percent mass ratio of 10/0 (w/w) irradiated at 0 and 15 kGy due to their solubility in water at body temperature. Compressive strength of composite were within interval of bone scaffold for low load-bearing application.

Kata Kunci : fish hydroxyapatite, fish gelatin, polyvinyl alcohol, gamma irradiation, bone scaffold, Lates calcarifer Bloch