KARAKTERSTIK SIFAT SWELLING BENANG KHITOSAN DARI KHITIN IRADIASI

KARAKTERSTIK SIFAT SWELLING BENANG KHITOSAN DARI KHITIN IRADIASI

Gatot Trimulyadi Rekso

Pusat AplikasiTeknologi Isotop dan Radiasi

Badan Tenaga Nuklir Nasional Jl. Cinere, Ps Jumat PO Box 7002 JKSL, Jakarta 12070

Fax : 021 7513270. E-mail : [email protected]

Abstrak

Karakteristik Sifat Swelling Benang Kitosan dari Kitin Iradiasi . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi optimum larutan kitosan dan jenis larutan penggumpal untuk pembuatan benang kitosan dan sifat swellingnya. Kitosan merupakan produk deasetilasi kitin menggunakan 50% NaOH larutan pada suhu 80 0C. Saat ini sedang dikembangkan kegunaan dari kitosan pada bidang kedokteran sebagai benang operasi. Benang kitosan dibuat dari larutan kitosan dengan larutan penggumpal yang berbeda-beda kemudian dicuci dengan air dan dikeringkan. Larutan penggumpal yang digunakan adalah 3% NaOH, 5% Na2CO3, dan campuran antara 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). Terhadap benang kitosan yang tebentuk dilakukan karakterisasi pengukuran swelling degree. Dari pengukuran swelling degree didapatkan 57, 5% untuk pengukuran benang kitosan 7% dari kitin tanpa iradiasi menggunakan larutan penggumpal 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). Konsentrasi optimum benang kitosan dari kitin iradiasi adalah 9% menggunakan penggumpal 3% NaOH nilai swelling degree yang didapatkan adalah 57,7%.

Pendahuluan

Kitin adalah polimer alam, poli- -(1,4)-2-asetamida-2-deoksi-D-glukosa atau N-

asetil- -(1,4)-glukosamin. Sedangkan kitosan, poli- -(1,4)-2-amino-2-deoksi-D-glukosa

yang dihasilkan dengan cara pemanasan pada suasana basa pekat.3 Kitosan merupakan

turunan kitin yang dideasetilasi menggunakan 50% natrium hidroksida karena bahan tersebut

efektif untuk memutuskan ikatan antara gugus karboksil dengan atom nitrogen dari kitin.

Kitosan memiliki sifat tidak larut air tetapi larut dalam asam organik seperti asam

asetat dan asam format. Salah satu pengembangan kitosan dalam bidang kedokteran adalah

dapat digunakan sebagai benang operasi. Keunggulan benang kitosan ini adalah bersifat

biokompatibel dapat diurai, dapat diserap dalam jaringan tubuh dan tidak bersifat toksik.

Berdasarkan penelitian di Vietnam, diketahui bahwa dengan iradiasi dapat diperoleh

derajat deasetilasi optimum dalam waktu yang lebih singkat. Semakin besar derajat deasetlasi

kitosan maka akan semakin besar pula kelarutannya dalam asam encer. Pada penelitian ini

digunakan dua jenis kitosan yaitu kitosan dari kitin iradiasi dengan dosis 20 kGy dan kitosan

dari kitin tanpa iradiasi. Fungsi iradiasi pada penelitian ini adalah agar kitin terdegradasi dan

molekul rantai panjangnya lebih pendek.

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan benang kitosan dari kitin iradisai dan tanpa

iradiasi dengan variasi konsentrasi kitosan dan variasi penggumpal. Pada penelitian

terdahulu, benang kitosan setelah dicetak dalam keadaan basah dapat digumpalkan dengan

5% larutan natrium hidroksida.4 Pada penelitian ini konsentrasi larutan kitosan divariasikan

dan digumpalkan dengan tiga jenis penggumpal yaitu 3% natrium hidroksida, 5% natrium

karbonat dan 3% campuran antara natrium hidroksida dan natrium karbonat (1:1).

Bahan dan metode

Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: kitin yang berasal dari kulit udang putih,

Natrium hidroksida (NaOH), asam asetat (CH3COOH) dan Natrium karbonat (Na2CO3).

Persiapan Sampel Kitosan

Kitin dari kulit udang dimasukkan dalam beaker glass 500 ml ditambahkan natrium

hidroksida; NaOH 50% sampai terendam seluruhnya dipanaskan dalam penangas air selama

4 jam pada suhu 100 0C. Kemudian disaring dan dicuci dengan air panas sampai bersih dan

tidak licin, terakhir dicuci dengan aquades sampai pH netral. Kitosan dikering anginkan pada

udara terbuka selama 24 jam dan dimasukkan dalam oven vakum dengan suhu 50 0C untuk

menghilangkan sisa-sisa air yang masih ada pada kitosan.

Pembuatan Benang Kitosan

Kitosan dilarutkan dengan 2% asam asetat diaduk hingga larut kemudian didiamkan

agar terbentuk larutan sempurna. Larutan kitosan dimasukkan ke dalam spuit suntikan,

kemudian disuntikan memanjang ke dalam wadah yang masing-masing berisi larutan 3%

NaOH, 5% Na2CO3, dan 3% (NaOH + Na2CO3 , 1:1). Didiamkan hingga menggumpal dan

dapat diangkat. Setelah itu dicuci sampai bersih untuk menghilangkan basa yang masih

menempel. Dikering anginkan pada udara terbuka sampai kadar air benar-benar hilang dan

membentuk seperti benang.

Uji Swelling Degree (Derajat Pengembangan)

Sampel dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 50 0C selama 24 jam, ditimbang

bobot awal sampel hingga bobot konstan (m). Kemudian direndam dalam 25 ml air pada suhu

25 0C dengan interval waktu 30, 60, 90, 120 menit. Setelah itu disaring hingga air pada

permukaan sampel bersih. Bobot sampel setelah perendaman ditimbang hingga bobot konstan

(M). Nilai Swelling degree dihitung dengan persamaan:

(%) = x 100%

Dimana: M = Bobot sampel setelah perendaman (gr)

m = Bobot sampel kering (gr)

Hasil dan Pembahasan

Benang Kitosan

Kitosan tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam encer seperti asam asetat.

Adanya gugus karboksil dalam asam asetat akan memudahkan pelarutan kitosan karena

terjadinya interaksi hidrogen antara gugus karboksil dengan gugus amina. Peningkatan

kelarutan berbanding lurus dengan peningkatan derajat deasetilasi. Semakin tinggi derajat

deasetilasi maka kitosan semakin mudah larut.

Sampel kitosan dari kitin iradiasi dan tanpa iradiasi masing-masing dilarutkan dengan

2% asam asetat. Dibuat tiga variasi konsentrasi larutan kitosan dari kitin tanpa iradiasi 3%,

5% dan 7% sedangkan untuk kitosan dari kitin iradiasi dibuat larutan dengan konsentrasi 5%,

7% dan 9%. Larutan dimasukkan ke dalam spuit suntikan dan sebelumnya telah disiapkan

tiga wadah yang masing-masing berisi 3% NaOH, 5% Na2CO3 dan 3% (NaOH + Na2CO3,

1:1).

Pada pembuatan benang kitosan terdapat perbedaan konsentrasi antara larutan kitosan

dari kitin tanpa iradiasi dengan kitosan dari kitin iradiasi. Pada kitosan dari iradiasi tidak

menggunakan larutan dengan konsentrasi 3%, karena kelarutan kitosan dari kitin iradiasi

lebih tinggi dibandingkan dengan kitosan dari kitin tanpa iradiasi sehingga ketika dilarutkan

dalam asam asetat akan lebih cepat larut dan dihasilkan larutan yang sangat encer serta

larutan ini sulit untuk digumpalkan dalam basa. Oleh karena itu konsentrasi yang digunakan

untuk kitosan dari kitin iradiasi 5%, 7% dan 9% yang kelarutannya hampir sama dengan

kitosan dari kitin tanpa iradiasi pada konsentrasi 3%, 5% dan 7%.

Swelling Degree ( Derajat Pengembangan)

Swelling menunjukkan kemampuan benang untuk mengembang karena air masuk ke

dalam struktur benang. Aplikasi dari benang ini adalah sebagai benang operasi, maka perlu

diketahui seberapa besar kemampuan dari benang ini untuk mengembang. Untuk itu perlu

dilakukan uji swelling degree dengan cara benang kitosan sepanjang 5 cm direndam

menggunakan air pada temperatur ruang dengan empat variasi waktu mulai dari 30 menit

hingga 120 menit.

Banyaknya air yang masuk ke dalam struktur benang, tergantung dari kerapatan

molekul yang terdapat pada struktur benang. Iradiasi dapat berpengaruh pada bobot molekul

polimer. Kitosan dari kitin iradiasi memiliki bobot molekul yang lebih rendah, dan setelah

dilakukan uji swelling degree nilai yang dihasilkan relatif lebih besar karena tingkat

kerapatan molekul pada struktur benang kitosan dari kitin iradiasi lebih rendah. Sehingga air

lebih mudah masuk ke dalam struktur benang. Kitosan dari kitin tanpa iradiasi memiliki

bobot molekul yang lebih tinggi, setelah dilakukan uji swelling degree nilai yang dihasilkan

relatif lebih kecil karena tingkat kerapatan molekul pada benang kitosan dari kitin tanpa

iradiasi lebih tinggi sehingga air sukar masuk ke dalam struktur benang kitosan. Untuk

aplikasi sebagai operasi dibutuhkan benang dengan nilai swelling degree yang lebih rendah

agar luka lebih cepat rapat dan mengering. Hasil nilai swelling degree benang kitosan

menggunakan air adalah sebagai berikut:

a. Nilai swelling degree benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi:

1. Nilai Swelling degree pada benang kitosan 3%

Tabel 1. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan 3% dengan waktu perendaman dalam

air

Waktu

(Menit)

Nilai Swelling degree (%)

3%

NaOH

5%

Na2CO3

3%

(NaOH +

Na2CO3, 1:1)

30

60

90

120

79,5

82,0

83,7

83,9

85,5

86,9

88,2

88,3

77,8

79,5

80,7

80,8

Setelah dilakukan perendaman dalam air selama 120 menit didapatkan nilai swelling degree

benang kitosan 3% menggunakan penggumpal NaOH yaitu 83,9%, benang kitosan dengan

penggumpal Na2CO3 adalah 88,3%, dan benang kitosan 3% menggunakan penggumpal

campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah sebesar 80,8%.



air

Waktu

(Menit

)


3%

NaOH

5%

Na2CO3

3%

(NaOH +

Na2CO3, 1:1)

30 71,0 83,9 74,6

60

90

120

74,4

76,6

76,9

84,3

86,9

87,2

76,6

77,8

78,0

Nilai swelling degree benang kitosan 5% menggunakan penggumpal NaOH adalah 76,9%,

benang kitosan 5% menggunakan penggumpal Na2CO3 adalah 87,2%, dan benang kitosan 5%

menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah 78,0%.



air

Waktu

(Menit)


3%

NaO

H

5%

Na2CO3

3%

(NaOH + Na2CO3,

1:1)

30

60

90

120

53,2

55,7

57,0

57,9

65,6

66,6

72,2

72,9

48,1

55,2

57,0

57,5


benang kitosan 7% menggunakan penggumpal Na2CO3 adalah 72,9% dan benang kitosan 7%

menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah 57,5%

Berdasarkan data yang diperoleh, benang yang digumpalkan dengan Na2CO3 memiliki

nilai swelling degree yang lebih tinggi. Hal tersebut dapat terjadi karena kemampuan Na2CO3

untuk menggumpalkan larutan kitosan kurang baik sehingga dihasilkan struktur benang yang

memiliki kerapatan molekulnya rendah. Maka ketika dilakukan perendaman, air lebih mudah

masuk ke dalam struktur benang.

Benang kitosan yang digumpalkan dengan NaOH dan campuran antara NaOH dan

Na2CO3 dihasilkan nilai swelling degree yang lebih rendah. Hal tersebut dapat terjadi karena

larutan NaOH serta campuran larutan NaOH dan Na2CO3 memiliki kemampuan yang cukup

baik untuk menggumpalkan larutan kitosan sehingga dihasilkan struktur benang yang

memiliki kerapatan molekulnya tinggi. Ketika dilakukan perendaman, air sulit masuk ke

dalam struktur benang maka nilai swelling degree yang dihasilkan rendah.

b. Nilai swelling degree benang kitosan dari kitin iradiasi



air

Waktu

(menit)


3%

NaOH

5%

Na2CO3

3%

(NaOH + Na2CO3,

1:1)

30

60

90

120

76,0

78,6

84,2

84,4

86,7

89,0

90,4

90,5

82,6

85,4

88,2

88,2

Nilai swelling degree benang kitosan 5% menggunakan penggumpal NaOH sebesar 84,4%,

benang kitosan 5% menggunakan penggumpal Na2CO3 nilai swelling degree sebesar 90,5%,

dan benang kitosan 5% menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 nilai

swelling degree sebesar 88,2%.



air

Waktu

(menit)


3%

NaOH

5%

Na2CO3

3%

(NaOH

+Na2CO3, 1:1)

30

60

90

120

74,1

76,1

78,4

78,6

85,9

86,9

88,0

88,0

73,4

75,5

79,0

79,0



menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah 79,0%



air

Waktu

(menit)


3%

NaOH

5%

Na2CO3

3%

(NaOH

+Na2CO3, 1:1)

30 52,0 65,0 52,7

60

90

120

54,7

56,7

57,7

68,5

72,1

74,6

55,5

58,0

58,3

Nilai swelling degree benang kitosan 9% menggunakan penggumpal NaOH sebesar 57,7%,


menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah 58,3%.

Pada benang kitosan 9% nilai swelling degree tertinggi pada benang kitosan

menggunakan penggumpal Na2CO3 dan nilai swelling degree terendah pada benang kitosan

menggunakan penggumpal NaOH.

Berdasarkan data di atas, dapat dikatakan bahwa semakin lama waktu perendaman,

volume air yang masuk ke dalam struktur benang semakin sedikit dan nilai menjadi stabil

karena kemampuan benang untuk membengkak telah mencapai titik yang maksimum.

Ketika air masuk ke dalam struktur benang dalam keadaan kering, molekul air

pertama kali terikat pada gugus polar, gugus hidrofilik, dan gugus dengan ikatan hidrogen.

Setelah semua gugus terikat dengan molekul air, kemudian air bebas mengisi pori-pori pada

benang. Pembengkakan selanjutnya terjadi karena persaingan osmotik sampai proses

pembengkakan seimbang. Banyaknya volume air yang dapat masuk ke dalam struktur benang

tergantung dari banyaknya pori dan ukuran pori dimana banyaknya pori dan ukuran pori

dipengaruhi oleh komposisi polimer.

.

Kesimpulan

Berdasarkan uji swelling degree yang telah dilakukan pada benang kitosan dari kitin

iradiasi dan tanpa iradiasi dengan variasi konsentrasi larutan dan penggumpal,

didapatkan nilai swelling degree terendah benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi pada

benang kitosan 7% menggunakan penggumpal campuran antara NaOH dan Na2CO3

berkisar 57,5%. Sedangkan benang kitosan dari kitin iradiasi nilai swelling degree

terendah dihasilkan pada benang kitosan 9% menggunakan penggumpal NaOH

dengan nilai swelling degree berkisar 57,7%.

Konsentrasi kitosan yang semakin besar akan meningkatkan derajat pengikatan silang

yang mengakibatkan semakin rapat atau ukuran pori semakin kecil. Sehingga volume

air yang masuk semakin sedikit, dengan kata lain swelling degree semakin rendah

Daftar Pustaka

1. Lee, Kee Chang; Seong Gil yoon., et al. Swelling Behavior of Chitosan Hidrogel in Ionic Liquit-Water Binary System. Materials Research Society, symposium, Prociding. Vol 915. Seuol: Hanyang University. Korea. 2006.

2. Kolodzjieska, I. A; Wojtasz-Pajak, G. Ogonoskwa dan Z.E. Sikorski. Deacetylation of chitin in two-stage chemical and enzymatic process, Bul. Sea. Fisheries Inst. 2000. p 15-24.

3. Dwityono, Basmal, J dan Mulyasari. Pengaruh Suhu dan Esterifikasi Terhadap Karakteristik Karboksimetil Kitosan (CMCts). J. Panel. Perik. Indonesia. Edisi Pasca panen. 2004. 10(3): 67-73

4. Meddieton, J. C; Tipton, A. J; Synthetic Biodegradable Polymer as Medical Divices, Medical Plastics and Biomaterials Magazine. 1998.

5. Utari, Sri Maya; Yuli Darni dan Herti Utami. Pemanfaatan Agar-Agar Gracilarna Coronapifolia dan Kitosan Untuk Pembuatan Plastik Biodegradabel Dengan Gliserol Sebagai Plasticizer, dalam Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II Universitas Lampung, 17-18 November. Lampung. 2008.

Documents

KARAKTERSTIK SIFAT SWELLING BENANG KHITOSAN DARI KHITIN IRADIASI