Karbonat hidroksiapatit (CHA) adalah material anorganik apatit alami yang terdapat di dalam tulang manusia. CHA diklasifikasikan menjadi 3 jenis berdasarkan substitusi ion karbonat (CO32-), yaitu CHA tipe A (CO32- mensubstitusi OH–), tipe B (CO32- mensubstitusi PO43-), dan tipe AB (CO32- mensubstitusi OH– dan PO43-). CHA dapat disintesis dengan menggunakan metode kimia basah dan reaksi padat. Beberapa peneliti lebih menyukai menggunakan metode reaksi padat seperti penggilingan mekanik, alasannya adalah sederhana, murah, dan tidak memerlukan perlakuan khusus untuk pemurnian produk.
Studi ini akan mensistesis CHA tipe B yang berbahan dasar alam, yaitu hidroksiapatit (HA) berbahan dasar batu kapur Indonesia dan Magnesium karbonat (MgCO3). Selain sebagai sumber karbonat, MgCO3 akan mendonorkan ion Mg (Mg2+) ke dalam CHA. Mg di dalam apatit berpengaruh terhadap metabolisme tulang, seperti menstimulasi proliferasi sel osteoblast. MgCO3 telah digunakan oleh peneliti sebelumnya sebagai precursor untuk mensintesis kalsium fosfat melalui metode kimia basah. Namun, belum ada penelitian yang menggunakan MgCO3 sebagai precursor untuk mensintesis kalsium fosfat melalui metode penggilingan kering. Selain itu, ketersediaan batu kapur di alam akan mendukung produksi HA sebagai precursor dalam penelitian ini. Tujuan studi ini adalah mensintesis CHA melalui penggilingan kering HA berbasis batu kapur Indonesia dengan MgCO3.
CHA disintesis melalui metode penggilingan kering material HA dan MgCO3. HA berbasis batu kapur Indonesia telah dipelajari pada tulisan sebelumnya, yaitu melalui metode presipitasi basah, sedangkan MgCO3 dibeli dai Brataco Chemica. Rasio berat HA dan MgCO3 adalah 6.67:1, kemudian kedua material tersebut digiling kering di dalam planetary ball mill dengan kecepatan 200 rpm. Rasio massa sampel dan bola-bola milling adalah 1:2. Interval waktu penggilingan sampel divariasikan dari 1 hingga 8 jam.
Pola XRD sampel menunjukkan bahwa waktu penggilingan minimal 2 jam adalah awal mula terbentuknya CHA dengan puncak tertinggi 2胃 adalah 31.7鈦. Selain itu, adanya pelebaran puncak pada CHA menunjukkan perubahan kisi kristal yang disebabkan oleh substitusi CO32- terhadap struktur HA. Seluruh puncak difraksi CHA mengalami pergeseran jika dibandingkan dengan HA, hal ini menunjukkan terjadinya substitusi Mg2+ terhadap ion Ca di dalm matriks HA dan dapat diintegrasikan ke dalam kisi HA. Mg tidak muncul sebagai fase kedua pada pola XRD, hal ini memungkinkan Mg hanya terabsorbsi pada permukaan kristal HA. Hasil karakterisasi XRF menunjukkan rasio atomic (Ca/P) dari HA adalah 1.65 dan mengalami peningkatan pada CHA, yaitu 1.66 untuk CHA yang digiling 2 jam dan 1.73 untuk CHA yang digiling 8 jam. hal ini mengindikasikan bahwa CHA merupakan non stoikiometri apatit akibat substitusi CO32- terhadap PO43- di dalam struktur HA.
Spektrum FTIR menunjukkan karakteristik pita PO43- (1089-1092, 1044, 961, 601, dan 567 cm-1) dan OH- (632 dan 3570 cm-1) di dalam struktur HA. Pita absorbsi pada rentang 3000-3500 dan 1647 cm-1 merupakan molekul air. Pita karakteristik dari CO32- pada 885, 1424, dan 1485 cm-1 mengindikasikan bahwa CHA yang terbentuk adalah CHA tipe B.
Gambar SEM menunjukkan bentuk HA adalah hampir bulat dan CHA mengalami aglomerasi dengan ukuran partikel terkecil sekitar 0.2 mikron. Hasil karakterisasi particle size analyzer menunjukkan distribusi ukuran partikel CHA ada pada rentang 0.2-67 mikron dan ukuran partikel terkecil adalah sekitar 0.2 mikron. Rata-rata ukuran partikel CHA adalah sekitar 2 mikron dengan tren penurunan kepadatan volume seiring bertambahnya waktu milling.
Penulis: Prof. Dr. Anita Yuliati, drg. M.Kes.
Jurnal: Synthesis of carbonate hydroxyapatite contained magnesium cations by dry mechano-milling
