sintesis dan karakterisasi hidrogel poll filediameter hidrogel dan kestabilan hidrogel pada...

Click here to load reader

Post on 12-Aug-2019

215 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Sintesi.\" dan Karakterisasi Hidrogel Poli(Akrilamida) Hasil lradiasi Gamma (Erizal)

    SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROGEL POLl (AKRILAMIDA) HASIL lRADIASI GAMMA

    Erizal , Dewi S.P. daD DarmawaD D. Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TIR)-BATAN

    Jl. Cinere Ps. Jumat PO BOX 7002, JKSKL, Jakarta Selatan 12070

    ABSTRAK

    SINTESIS DAN KARAKTERISASI HmROGEL POLI(AKRILAMIDA) HASIL IRADIASI GAMMA. Dalam kerangka membuat bahan biomaterial baru, telah dilakukan sintesis hidrogel poli (akrilamida) dengan teknik iradiasi gamma. Larutan akrilamida dengan konsentrasi 2M dalam campuran pelarut aseton-air (45/55 v/v) diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 10; 15; 20; 25; 30 daD 40 kGy pada laju dosis 5 kGy/jam. Selanjutnya hidrogel basil iradiasi dikarakterisasi sitar

    tisika-kimianya yang meliputi traksi gel, pengaruh waktu dan suhu terhadap sitat penyerapan air (swelling), perubahan diameter hidrogel dan kestabilan hidrogel pada pemakaian ulang pada perubahan suhu. Dari basil evaluasi diperoleh basil dengan menaiknya dosis iradiasi hingga 40 kGy, traksi gel naik hingga 92,32 %. Pada pengujian suhu, hidrogel poli (akrilamida) dengan menaiknya suhu perendaman hingga 80 °C, swelling menaik dan mencapai suhu titik kritis atas pada suhu 60uC, disertai dengan menaiknya ukuran diameter hidrogel. Pada pengujian flemakai:tn ulang suhu 20 daD 60 uC diperoleh hasil bahwa hidrogel poli(akrilamida) iradiasi dosis < 25 kGy tidak menunjukan sitat yang reversible. Menaiknya dosis iradiasi hingga 25 kGy

    menyebabkan sitat swelling hidrogel menaik dengan waktu perendamall hingga 144 jam relatif menurun. Berdasarkan sitar reversible pada pemakaian ulang suhu 20 daD 60 U(; dalJ karakter UCST, salah satu kemungkinan aplika~i hidrogel

    poli (akrilamida) dapat digunakan untuk proses biosepara~i.

    Kala kunci: Hidrogel poli(akrilamida), iradiasi gamma, .\"we//ing, UCST

    ABSTRACT

    SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION HYDROGEL POLY(ACRYLAMIDE) PREPARED BY GAMMA IRRADIATION. In the propose of the preparation of a new biomaterial, the synthesis and characterization of poly(acrylamide) hydrogel prepared by gamma irradiation have been done. Acrylamide solutions with concentration 2 M in the !lolvent of acetone-water 45/55 w/w mixture were irradiated by gamma rays at the doses of 0; 10; 20; 30; 40 kGy with a single dose rate of 5 kay/h. The characteristic of physico-chemical poly(acrylamide) hydrogel consisted of gel traction, the effect of soaking time and temperature on the swelling hydrogel, diameter changes and stability hydrogel on repeating temperature changes were determined. After evaluation, it was found that with increasing irradiation dose up to 40 kay, the gel fraction increases up to 92.32 0/0. In the effect of temperature on the swelling of hydrogel in destilled water, with increasing temperature up to 80.C , the !lwelling hydrogel increa!les and showed a upper critical solution temperature at 60.C and was followed by increa!ling diameter hydrogel. Repeating used at temperature of 20 and 60.C , hydrogels prepared at the doses of < 25 kGy showed irreversible properties. With increasing irradiation dose up to 25 kay, swelling of hydrogel decreased, relatively. Based on the reversible and UCST characteristics showed by poIY(lIcrylamide), one of the possibilty applications of poly (acrylamide) hydrogel is liS a matrix tor bioseparation.

    Key word\" : Hydrogel poly(acrylamide), gamma irradiation, swelling, UCST

    PENDAHULUAN

    Hidrogel merupakan senyawa organik unik yang terbentuk daTi satuan unit monomer, polimer atau gabungan monomer-po Ii mer dengan beragam jenis ikatan kimia dalam struktur kerangkanya. Swelling atau menggembung adalah salah satu sifat fisika yang khas hidrogel, menggambarkan kemampuan hidrogel dalam menyerap air. Kemampuan hidrogel dalam menyerap air dipengaruhi oleh gugus-gugus fungsi bebas dalam jaringan struktur molekunya. Beberapa jenis gl1gUS fungsi yang berpengaruh pada sifat swelling adalah gugus -OH, -~, dan -SO;lH.

    Disamping gugus-gugus itu ada gugus fungsi lain yang dapat memberikan sifat unik pada hidrogel,

    yaitu menjadi peka terhadap perubahan suhu, pH, dan perubahan arus listrik. Hal tersebut menyebabkan pada beberapa tahun belakangan ini, sejumlah peneliti melakukan penelitian yang intensif untuk mengembangkan hidrogel ditujukan untuk dapat dipakai dalam berbagai bidang misalnya dalam bidang kesehatan, pertanian, daD farmasi [1-5].

    Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari sintesis hidrogel poli (akrilamida) dengan teknik iradiasi

    51

  • Prosiding Pertemuan I1miah I/mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

    daD karakterisasinya.

    BAHAN DAN METODA

    Bahan

    Akrilamida buatan Merck. Pereaksi lainnya adalah kualitas p.a, aseton.

    Alat

    air suling pacta suhu 20 °C selama 24 jam dalam beaker

    yang ditutup dengan alumuniumfoil. Timbang berat hidrogel setelah air dipermukaan dikeringkan dengan kertas saling (berat basah). Kemudian rendam kembali dalam air suling pacta suhu 30 °C selama 24 jam dan

    ditimbang lagi. Begitu seterusnya sampai dicapai suhu 80 °c. Akhirnya hidrogel dikeringkan pacta suhu 60 °C hingga dicapai berat konstan ( berat kering ). Swelling hidrogel dihitungberdasarkan persamaan 2.

    Pengujian SweUing Hidrogel pada Pemakaian Ulang Suhu 20°C daD 60 °CIrradiator Sinar-gamma, oven, otokiaf

    Hidrogel mula-mula direndam dalam air suling pada suhu 20 °C selama 24 jam, lalu ditimbang berat basahnya. Kemudian hidrogel direndam kembali dalam air suling pada suhu 60 °C selama 24 jam, dan ditimbang kembali. Proses pengujian .welling pada suhu 20 °C dan 60 °C, disebut sebagai satu kali proses ulang. Pekerjaan proses ulang ini dilakukan selanjutnya hingga 8 kali ulangan. Akhimya hidrogel dikeringkan pada suhu 60 °C hingga berat konstan. Swelling hidrogel setiap suhu ulangan dihitung berdasarkan

    persamaan2.

    Sintesis hidrogel

    17,7 g akrilamida dirnasukkan ke dalam carnpUIan pelamt45 mL aseton daD 55 mL air suling. Selanjutnya campuran diaduk hingga homogen, laID larutan akrilamida da1am botol vial ukuran 6 mL diiradiasi pada dosis 0;10;15; 20 daD 25 kGy (Iaju dosis 5 kay/jam) dengan sinar gamma dalam iradiator IRPASENA.

    Pengujian Fraksi Gel

    BASIL DAN PEMBAHASAN

    Fraksi gel

    Dalam sintesis hidrogel baik cara kimiawi maupun iradiasi, pengujian parameter fraksi gel merupakan salah satu parameter yang penting, karena fraksi gel mewakili jumlah gel (padatan) stabil yang terbentuk akibat reaksi yang terjadi dalam proses pembentukan hidrogel. Pada Tabell disajikan pengaruh dosis iradiasi terhadap fraksi gel daTi hidrogel poli(akrilamida). Terlihat bahwa dengan menaiknya dosis iradiasi hingga 25 kGy, fraksi gel naik hingga 88,90 %. Tidak terbentuknya hidrogel dengan fraksi gel hingga 100 %, hill ini menunjukkan bahwa dalam reaksi polimerisasi radiasi pembentukan hidrogel akrilamida tidak hanya terjadi reaksi ikatan silang, disamping itu terjadi pula reaksi degradasi. Terjadinya reaksi degradasi

    Hidrogel basil iradiasi ( berat awal) selanjutnya

    dimasukkan ke dalam kawat kasa daD direndam dalam air suling pacta suhu 120°C dalam otoklaf selama 1 jam. Kemudian fraksi padatan yang tersisa dalam kawat kasa dikeringkan dalam oven pacta suhu 60°C hingga berat konstan (berat kering). Fraksi gel dihitung berdasarkan

    persamaan berikut; Berat gel kering

    FraksiGel= XIOO% (l) Berat awal

    Pengujian Swelling Hidrogel Pada Perubahan Waktu

    Hidrogel basil iradiasi direndam dalam air suling pada suhu kamar dengan waktu perendaman hingga 144 jam, clan penimbangan berat hidrogel basah (W 0 ) dilakukan setiap selang waktu I jam. Sebelum penimbangan dilakukan, pengeringan air pada permukaan hidrogel dengan kertas saring. Setelah selang waktu 144 jam hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60"C hingga dicapai berat konstan (berat

    kering, WI), Selanjutnya .\Welling hidrogel dihitung berdasarkan persamaan berikut ;

    WO -WI

    Tabell. Fraksi gel hidrogel poli(akrilamida) basil iradiasi gamma pada beragam dosis.

    I Dosis!!adiasi (kGy) I_Fraksi Gel C%) ,(2)Swelling=

    0

    10

    15

    20

    25

    30

    40

    WI 0

    77,80

    81,75

    86,78

    88,90

    90,23

    92,32

    WO = Berat hidrogel basah (g)

    WI = Berat hidrogel kering (g)

    Pengujian Swelling Hidrogel Pada Perubahan Suhu

    Swelling hidrogel dalam air suling juga ditentukan pacta rentang suhu 20-80 °C dengan interval suhu 10°C. Mula-mula hidrogel direndam dalam 50 mL

    52

  • Sintesis dan Karakterisasi Hidrogel Poli(Akrilamida) Hasil lradiasi Gamma (Erizal)

    ini disebabkan adanya oksigen yang membentuk senyawa peroksida yang lamt dalam air.

    Pengamh Waktu Terhadap SweUing Hidrogel

    Pengamh waktu perendaman dalam air suI ing pada suhu kamar sebagai fungsi dosis, terhadap .welling hidrogel yang dipakai pada penelitian ini disajikan pada Gambar 1. Terlihat bahwa swelling hidrogel dengan waktu perendaman meningkat hingga mencapai nilai .welling maksimum berkisar 30 hingga 60 kali lebih besar dibandingkan berat keringnya. Selanjutnya, pencapaian nilai tertinggi swelling tergantung pada dosis radiasi yang dipakai. Hidrogel yang diperoleh dari iradiasi 20-25 kGy memberikan kejenuhan yang lebih cepat dibanding dosis yang lebih rendah (10 daD 15 kGy), karena kerapatan ikatan silangnya terlalu tinggi ( fraksi gel tinggi). Ternyata ukuran diameter hidrogel juga mengalarni perkembangan dengan waktu selama perendaman pada suhu kamar (Tabe12 ). Pada dosis iradiasi yang relatif rendah dimana fraksi gelnya masih sekitar 80 % , diameter hidrogel mengal

View more