pengaruh proses pelapisan kitosan/ag, tio2/ag, ag dan .../pengaruh... · dilapiskan pada kain katun...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

PENGARUH PROSES PELAPISAN KITOSAN/Ag, TiO2/Ag, Ag

DAN PENCUCIAN PADA KAIN TERHADAP AKTIVITAS

ANTIBAKTERI Staphylococcus aureus

Disusun Oleh:

ZIDNY ZAHROTUS SYA’ADAH R.A.

M0308075

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Sains

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Maret, 2013


commit to user

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul ”Pengaruh Proses

Pelapisan Kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag dan Pencucian pada Kain terhadap Aktivitas

Antibakteri Staphylococcus aureus” belum pernah diajukan untuk memperoleh

gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga

belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Maret 2013

Zidny Zahrotus Sya’adah R.A.


commit to user

v

PENGARUH PROSES PELAPISAN KITOSAN/Ag, TiO2/Ag, Ag

DAN PENCUCIAN PADA KAIN TERHADAP AKTIVITAS

ANTIBAKTERI Staphylococcus aureus


Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian pengaruh proses pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag dan

pencucian pada kain terhadap aktivitas antibakteri Staphylococcus aureus telah

dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh urutan pelapisan,

kristalinitas TiO2/Ag dan pengaruh pencucian pada kain yang terlapisi kitosan/Ag,

TiO2/Ag, Ag terhadap aktivitas antibakteri Staphylococcus aureus. Identifikasi

dan karakterisasi komposit dilakukan dengan Infrared Spectroscopy (IR) and X-

Ray Diffraction. Pelapisan dilakukan dengan metode dip-coating dengan variasi

urutan pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag dan Ag. Pencucian dilakukan menggunakan

surfaktan Tween-80 menggunakan ultrasonic vibrator. Uji aktivitas antibakteri

dilakukan dengan metode densitas optikal.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pelapisan dengan urutan

kitosan/AgTiO2/Ag sol-gelAg (G2) memiliki daya hambat 98,15% dengan

waktu kontak selama 12 jam dan mengalami penurunan menjadi 71,47% setelah

24 jam. Pelapisan dengan urutan kitosan/Ag kristal TiO2/Ag anataseAg

(KK2) memiliki daya hambat yang lebih kecil yaitu 98,13% selama 12 jam tetapi

pada jam ke-24 daya hambatnya masih sebesar 96,81%. Komposit TiO2/Ag

anatase memiliki daya hambat lebih baik daripada amorf dan kain yang terlapisi

kitosan/AgTiO2/Ag baik sol-gel maupun kristal anataseAg sebelum dan

sesudah pencucian daya hambatnya tidak berbeda signifikan.

Kata kunci : TiO2/Ag, kitosan/Ag, diamminesilver, kain kasa, antibakteri,

Staphylococcus aureus.


commit to user

vi

THE INFLUENCE OF COATING PROCESS OF CHITOSAN/Ag, TiO2/Ag,

Ag AND WASHING OF THE FABRIC AGAINST Staphylococcus aureus


Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

Sebelas Maret University

ABSTRACT

The influence of coating process of chitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag and washing

of the fabric against Staphylococcus aureus has been done. The aim of this

research was to determine the effect of the coating process, the crystallinity of

TiO2/Ag, and the washing process on the gauze against Staphylococcus aureus.

The coating process was done by dip-coating method with the variation of

sequence coating of chitosan/Ag, TiO2/Ag and Ag. It has been washed by

ultrasonic vibrator using a Tween-80. Those composites was characterized using

FTIR and XRD. The antibacterial activity test was conducted by optical density

method.

The results showed that the inhibition of G2 (chitosan/AgTiO2/Ag sol-

gelAg) was 98.15% for 12 hours and decreased to 71.47% for 24 hours. The

inhibition of KK2 (kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg) was 98.13% for 12 hours

but still at 96.81% for 24 hours. The inhibition of TiO2/Ag anatase was better than

the amorphous one and the coated gauze after washing was still in a big

inhibitory.

Keyword: TiO2/Ag, chitosan/Ag, diamminesilver, gauze, antibacterial,

Staphylococcus aureus.


commit to user

vii

MOTTO

Be a small man who thinks big, don’t be a big man who thinks small.

(Andrie Wongso)

Kehidupan adalah suatu harapan, orang yang telah kehilangan harapan dia

telah kehilangan kehidupan.


commit to user

viii

PERSEMBAHAN

Karya kecil ini kupersembahkan untuk bunda dan ayah Alim,

adik Ilma tersayang, dan mas Ias


commit to user

ix

KATA PENGANTAR

Terucap syukur Alhamdulillah kepada Alloh SWT atas rahmat-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan dan penulisan skripsi ini,

sebagai salah satu persyaratan mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret.

Selama proses penyusunan dan penulisan skripsi ini, penulis banyak

mendapat bantuan dan dorongan yang diberikan dari berbagai pihak. Untuk itu,

penulis sampaikan terima kasih kepada :

1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc.,(Hons), Ph.D., selaku Dekan

FMIPA UNS.

2. Dr. Eddy Heraldy, M.Si, selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS.

3. Bapak Candra Purnawan, M.Sc., selaku Pembimbing I, atas bimbingan,

dorongan, arahan dan ilmu yang telah diberikan.

4. Ibu Dra. Tri Martini, M.Si. selaku Pembimbing II, atas bimbingan dan

ilmu yang diberikan.

5. Bapak M. Widyo Wartono, M.Si., selaku Pembimbing Akademis.

6. Bapak Dr. rer. nat. Heru Atmanto Wibowo, M.Si, selaku Penguji I dan Ibu

Nestri Handayani, M.Si, Apt, selaku Penguji II atas saran dan

ketersediaannya menjadi penguji.

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia FMIPA UNS atas ilmu

yang telah diberikan.

8. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu demi satu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu,

saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan

mendatang. Akhir kata semoga karya ini dapat bermanfaat bagi perkembangan

ilmu pengetahuan yang ada.

Surakarta, Maret 2013

Zidny Zahrotus Sya’adah R.A.


commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL……………..………………………………………….. i

HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………. ii

HALAMAN PERNYATAAN……………………………………………….. iii

HALAMAN ABSTRAK…………………………………………………….. iv

HALAMAN ABSTRACT…………………………………………………...... v

HALAMAN MOTTO………………………………………………………... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………... vii

KATA PENGANTAR……………………………………………………….. viii

DAFTAR ISI………………………………………………………………… ix

DAFTAR TABEL…………………………………………………………… xii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………… xiii

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………… xiv

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah…………………………………………... 1

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah……………………….……………..…… 2

2. Batasan Masalah……………………………………………… 4

3. Rumusan Masalah…………………………………………..… 4

C. Tujuan Penelitian………………………………………………..... 4

D. Manfaat Penelitian………………………………………..…......... 5

BAB II. LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Kitosan...……………………………………………………... 6

2. TiO2………......……………………………………………… 8

3. Perak………......……………………………………………... 9

4. Staphylococcus aureus………………………………………. 10

5. Aktivitas Kain Antibakteri…………………………………… 11

6. Metode Sol-gel….……………………………………………. 12


commit to user

xi

B. Kerangka Pemikiran…………………...………………………….. 13

C. Hipotesis………………………………………………………...… 13

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian……..……………………………………...…... 15

B. Tempat dan Waktu Penelitian…………………………………….. 15

C. Alat dan Bahan

1. Alat…………………………………………………………... 15

2. Bahan………………………………………………………… 16

D. Prosedur Penelitian

1. Sintesis Perak Klorida……………………………………….. 16

2. Sintesis Diamminesilver……………………………………...

3. Sintesis TiO2………………………………………………….

4. Sintesis TiO2/Ag Sol-gel……………………………….……..

5. Sintesis TiO2/Ag kristalin..…………………………………...

6. Pembuatan Emulsi Kristal TiO2/Ag …………………………

7. Proses Pelapisan Kain Kasa………………………………….

8. Proses Pencucian……………………………………………..

9. Uji Aktivitas Antibakteri…………………………………….

16

16

17

17

18

18

19

19

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

1. Teknik Pengumpulan Data…………………...……………….

2. Teknik Analisa Data…..……………………………………...

20

20

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Diamminesiver..…………………………………………

B. Sintesis TiO2/Ag.............................................................................

C. Karakterisasi Komposit Kitosan/Ag……………………………...

D. Pelapisan pada Kain Kasa………………………………………...

E. Aktivitas Antibakteri Kain Kasa Sebelum Pemcucian…………...

F. Pengaruh Kristalinitas TiO2/Ag terhadap Sifat Antibakteri……...

G. Aktivitas Antibakteri Kain Kasa Setelah Pencucian……………..

23

26

30

31

34

38

39

BAB V. PENUTUP

A. Kesimpulan…………………………………………………........ 41


commit to user

xii

B. Saran…………………………………………………………….. 41

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………...

LAMPIRAN………………………………………………………………….

42

46


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Variasi Proses Pencelupan…………….…………………………. 18

Tabel 2. Puncak-puncak Utama Difraktogram Kain Kasa…………........... 34


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur Kitin, Kitosan, dan Selulosa…..…………………….... 7

Gambar 2. Mekanisme Fotokatalis TiO2……..……………………………. 8

Gambar 3. Mekanisme Antibakteri Menggunakan Partikel Perak.………... 9

Gambar 4. Dinding Sel Bakteri Gram Positif………………….…………... 11

Gambar 5. Spektra IR AgNO3, AgCl, dan Diamminesilver……..………… 24

Gambar 6. Difraktogram AgNO3, AgCl, dan Diamminesilver….………… 25

Gambar 7. Spektra IR TiO2, TiO2/Ag sol-gel, dan TiO2/Ag anatase……... 27

Gambar 8. Difraktogram TiO2, TiO2/Ag sol-gel, dan TiO2/Ag anatase…... 29

Gambar 9. Spektra IR Kitosan/Ag…………………………………..…….. 30

Gambar 10. Difraktogram Kitosan/Ag………...……………………..……... 31

Gambar 11. Difraktogram Kain kasa tanpa perlakuan, terlapisi Ag,

terlapisis G2, dan terlapisis KK2………………………..……...

33

Gambar 12. Daya Hambat Kain Kasa terlapisi Kitosan/Ag, TiO2/Ag sol-

gel, Ag……………………………………………………….....

35

Gambar 13. Daya Hambat Kain Kasa terlapisi Kitosan/Ag, TiO2/Ag

anatase, Ag………………………………………………...…...

35

Gambar 14. Daya Hambat Kain Kasa terlapisi Kitosan/Ag, TiO2/Ag sol-

gel, TiO2/Ag anatase, dan Ag…………………………………..

37

Gambar 15. Perbandingan Daya Hambat G2 dan KK2…………………….. 38

Gambar 16. Daya Hambat Kain Kasa terlapisi A, G2, dan KK2 setelah

Proses Pencucian……………………………………………….

39


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Bagan Alir Penelitian ………………………………………… 46

Lampiran 2. Spektra IR………………..…………………………………… 49

Lampiran 3. Difraktogram Sinar-X……….................................................... 53

Lampiran 4. JCPDS…………………...…………………………………….. 59

Lampiran 5. Data dan Perhitungan Uji Aktivitas Antibakteri…………...…. 62

Lampiran 6. Uji Statistika…………..………………………………………. 67

Lampiran 7. Uji Linieritas Spektrofotometer……………………………….. 78


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, produksi tekstil medis sedang berkembang pesat. Salah satu

produk dari tekstil medis adalah kain kasa pembalut luka. Kain pembalut luka

yang ideal adalah yang bersifat antibakteri, non toksik, mampu menyerap cairan

luka, tidak menyebabkan alergi, menjaga kelembaban sekitar luka, dan

mempercepat proses penyembuhan luka (Mutia dkk., 2011). Pembalut luka

biasanya terdiri dari bahan adsorben yang menyerap cairan dari luka (Mutia,

2009). Untuk mempercepat proses penyembuhan luka diperlukan suatu senyawa

antibakteri yang dapat mencegah dan menghambat pertumbuhan bakteri yang

sering mengkontaminasi luka. Salah satu bakteri tersebut adalah Staphylococcus

aureus (Kraus and Peschel, 2008). Bakteri gram positif ini dapat tumbuh pada

kulit yang mengalami radang maupun yang tergores (Sriwiyani, 2012). Oleh

karena itu diperlukan suatu penambahan senyawa antibakteri pada kain pembalut

luka yang dapat menghambat pertumbuhan dan mencegah adanya infeksi akibat

interaksi antara bakteri dengan luka. Beberapa senyawa dapat digunakan sebagai

senyawa antibakteri pada tekstil adalah senyawa TiO2, dan kitosan (Siegfried,

2007), logam Ag (Maneerung et al., 2007), komposit TiO2/Ag (Sun et al., 2008),

kitosan/TiO2 (Sriwiyani, 2012), serta kitosan/Ag (Pramitha, 2011).

Berdasarkan penelitian Sriwiyani (2012) dapat diketahui bahwa

kitosan/TiO2 merupakan agen antibakteri pada kain. Namun pelapisan

kitosan/TiO2 dengan metode dip-coating daya hambatnya terhadap bakteri

Staphylococcus aureus hanya sebesar 22,66% pada waktu kontak 9 jam dan

dengan penyinaran UV hanya mengalami sedikit peningkatan menjadi 51,4%

pada waktu kontak 3 jam. Penelitian terhadap kitosan/Ag dan SiO2 yang

dilapiskan pada kain katun dengan metode dip-coating telah menunjukkan daya

hambat yang tinggi terhadap Staphylococcus aureus yaitu sebesar 84,44% pada

waktu kontak 6 jam. Namun setelah proses pencucian daya hambatnya menurun

menjadi 31,13% (Pramitha, 2011). Sedangkan untuk komposit TiO2/Ag, Sun et al.


commit to user

2

(2008) telah menggunakan lapis tipis TiO2/Ag sebagai agen antibakteri dengan

daya hambat mencapai 91% setelah 24 jam. Namun penelitian tersebut dilakukan

terhadap keramik dan menggunakan metode liquid phase deposition (LPD).

Komposit TiO2/Ag diketahui terdiri dari dua bentuk yaitu amorf dan kristalin.

Kedziora et al. (2012) telah melakukan penelitian untuk membandingkan daya

hambat antara kedua bentuk tersebut dan hasilnya daya hambat komposit TiO2/Ag

kristal anatase lebih tinggi daripada amorf terhadap bakteri Escherichia coli dan

Staphylococcus aureus. Berdasarkan hasil penelitian di atas mengindikasikan

bahwa perbedaan komposit yang dilapiskan dan kristalinitas TiO2/Ag memberikan

sifat antibakteri yang berbeda. Sehingga diharapkan dari penelitian ini bahwa

proses pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag dan Ag mampu meningkatkan daya hambat

kain kasa pebalut luka terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Selain itu untuk

mengetahui daya tahan sifat antibakteri komposit dalam kain dilakukan proses

pencucian terhadap kain yang telah terlapisi.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Menurut British Drug and Tariff, kain pembalut luka dapat

diklasifikasikan sebagai berikut : Perban (Low Aherence Dressing), kasa pembalut

luka, dextranomer paste pad and dressing, pembalut luka berbahan dasar

alginat/hidrokoloid/hidrogel, pembalut luka berperekat yang berpori, pembalut

luka dari polyurethane foam, pembalut luka dari zinc paste, dan pembalut luka

yang mengandung iodium. Kain kasa tersusun dari selulosa dan bersifat hidrolik

yang memiliki kemampuan penyerapan cukup tinggi (Mutia, 2009). Untuk

memperoleh kain kasa pembalut luka antibakteri, kain kasa dapat dilapisi dengan

beberapa senyawa diantaranya kitosan/TiO2 (Sriwiyani, 2012), kitosan/Ag

(Pramitha, 2011), Ag (Maneerung et al., 2007) dan TiO2/Ag (Sun et al., 2008).

Komposit TiO2/Ag dapat dibuat dengan metode sol-gel (Chauhan et al.,

2012; Sun et al., 2008; Tao et al., 2007), hydrothermal, dan precipitation

(Chauhan et al., 2012). Senyawa TiO2 diketahui terdiri dari dua bentuk, yaitu

amorf dan kristalin dan terdiri tiga bentuk struktur kristal, yaitu anatase, rutil, dan


commit to user

3

brokite. Untuk mendapatkan kristal TiO2 anatase dapat dilakukan kalsinasi dengan

suhu 400 oC (Kedziora et al., 2012), 300 dan 500

oC (Chauhan et al., 2012).

Pelapisan senyawa antibakteri pada kain kasa pembalut luka dapat

dilakukan dengan beberapa metode yaitu dengan metode padding, spraying,

transfer printing, washing, rinsing (Samal et al., 2010) dan menurut Gupta et al.

(2008) dapat pula menggunakan metode dip-coating dengan teknik paddry-cure.

Namun belu diketahui daya tahan senyawa antibakteri yang dilapiskan melalui

beberapa metode tersebut. Untuk menguji daya tahan terhadap pelapisan senyawa

antibakteri dapat dilakukan pengujian sifat antibakteri setelah proses pencucian.

Pada proses pencucian kain kasa yang telah terlapisi senyawa antibakteri

dapat digunakan surfaktan. Surfaktan diklasifikasikan dalam empat kelompok

yaitu surfaktan anionik, kationik, amfoterik dan non ionik. Surfaktan ionik

(anionik, kationik dan amfoterik) dapat mempengaruhi aktivitas antibakteri pada

kain. Menurut Pramitha (2011) terjadi penurunan daya hambat komposit setelah

adanya proses pencucian. Banyaknya jumlah pencucian akan mempengaruhi

interaksi antara bahan yang dilapiskan dengan kain.

Karakterisasi komposit dapat dilakukan dengan beberapa cara analisis

yaitu dengan spektroskopi infra-red (IR) untuk analisis gugus fungsi, spektroskopi

difraksi sinar-X (XRD) yang menunjukkan kristalinitas, XRF, dan scanning

electron microscope (SEM). Sedangkan karakterisasi kain kasa terlapisi

kitosan/Ag-TiO2/Ag-Ag dapat dilakukan dengan spektroskopi difraksi sinar-X

(XRD) dan scanning electron microscope (SEM).

Analisis aktivitas antibakteri dapat dilakukan dengan metode pengukuran

densitas optikal (OD) (Au et al., 2012), diameter daya hambat, Total Plate Count

(TPC) dan viable count (Sriwiyani, 2012). Pengukuran densitas optikal dapat

menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis (Sriwiyani, 2012) dan microplate

reader (Kaya et al., 2009; Othman et al, 2011) dengan panjang gelombang 620

nm (Necula et al., 2009), 610 nm (Sriwiyani, 2012) dan 600 nm ( Walencka et al.,

2006; Kaya et al., 2009; Othman et al., 2011; Depamede et al., 2012).


commit to user

4

2. Batasan Masalah

Berdasarkan pada identifikasi masalah diatas, maka dapat ditentukan

batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Jenis tekstil medis pembalut luka yang digunakan adalah kain kasa.

b. Senyawa antibakteri yang digunakan adalah kitosan/Ag, TiO2/Ag dan Ag.

c. Pembuatan komposit TiO2/Ag dilakukan dengan metode sol-gel.

d. Komposit TiO2/Ag yang digunakan berbentuk amorf dan anatase. Untuk

membentuk kristal anatase TiO2/Ag dikalsinasi pada suhu 400 oC.

e. Pelapisan senyawa antibakteri pada kain kasa menggunakan metode dip-

coating.

f. Pencucian dilakukan menggunakan surfaktan Tween-80 dengan variasi 1, 2,

dan 3 kali pencucian menggunakan ultrasonic vibrator.

g. Karakterisasi TiO2/Ag menggunakan spektrofotometer IR dan XRD.

h. Karakterisasi kain kasa yang telah dilapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag dan Ag

dilakukan dengan XRD.

i. Uji aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus dilakukan dengan

metode OD menggunakan spektrofotometer UV-Vis (lamda max= 600 nm)

dengan waktu analisis pada jam ke-0, 3, 6, 9, 12 dan 24.

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh urutan pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag terhadap

efektivitas sifat antibakteri pada kain kasa terhadap Staphylococcus aureus?

b. Bagaimana pengaruh kristalinitas TiO2/Ag pada sifat antibakteri kain kasa

terhadap Staphylococcus aureus?

c. Bagaimanakah pengaruh pencucian kain yang terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag,

Ag terhadap aktivitas antibakteri Staphylococcus aureus?

C. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh urutan pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag terhadap

efektivitas sifat antibakteri pada kain kasa terhadap Staphylococcus aureus.

2. Mengetahui pengaruh kristalinitas TiO2/Ag pada sifat antibakteri kain kasa


commit to user

5

terhadap Staphylococcus aureus.

3. Mengetahui pengaruh pencucian kain yang terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag,

Ag terhadap aktivitas antibakteri Staphylococcus aureus.

D. Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif metode

pelapisan tekstil antibakteri yang dapat membantu proses penyembuhan luka

sehingga dapat meningkatkan kualitas kesehatan masyarakat.


commit to user

6

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Kitosan

Kitosan merupakan senyawa dengan rumus kimia poli(2-amino-2-dioksi-

β-D-Glukosa) yang dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis kitin menggunakan

basa kuat. Saat ini terdapat lebih dari 200 aplikasi dari kitin dan kitosan serta

turunannya di industri makanan, pemrosesan makanan, bioteknologi, pertanian,

farmasi, kesehatan, dan lingkungan (Balley et al., dalam Hargono, 2008). Kitosan

merupakan turunan dari kitin, polisakarida alami yang dapat dibuat dari N-

deacetylation kitin pada media alkalin (Winterowd and Stanford dalam

Albarghouthi, 2000).

Kitosan merupakan salah satu agen antibakteri alami, tidak beracun,

biocompatible dan biodegradable. Selain itu, aktivitas antibakteri kitosan telah

diteliti secara khusus terhadap beberapa variasi bakteri. Telah dilaporkan bahwa

kitosan dapat digunakan sebagai agen anti kusut pada kain katun, anti-shrink,

agen antibakteri, agen pewarnaan akhir pada kain wol, dan agen pembantu proses

akhir pada kain polyester. Pada beberapa tahun terakhir, kitosan telah

diaplikasikan secara luas untuk membran biomedikal, material kemasan makanan,

dan lain-lain. Berdasarkan kehebatan dan pengetahuan terhadap mekanisme

antibakteri, kitosan merupakan agen antibakteri yang optimal. Meskipun

kestabilannya masih harus ditingkatkan (Shi et al., 2008).

Sumber kitosan sangat melimpah di alam terutama dari golongan

crustaceans seperti: udang, kepiting, anthropoda, mollusca, kerang dan hewan

bercangkang lainnya. Struktur kitin, kitosan dan selulosa memiliki kemiripan

seperti yang terlihat pada Gambar 1.

Pasangan elektron bebas pada gugus amina primer kitosan bersifat

nukleofilik sebagai akseptor proton sehingga gugus amina primer ini dapat

terprotonasi. Gugus amina primer pada kitosan lebih nukleofilik daripada gugus

hidroksil C-6. Adanya gugus nukleofilik menyebabkan bersifat reaktif misalnya

dengan aldehid membentuk imin dan dengan asetil klorida membentuk amida.


commit to user

7

Meskipun mayoritas reaksi kitin dan kitosan melibatkan gugus amina primer,

dimungkinkan pula untuk memodifikasi secara selektif gugus hidroksil. Hal ini

dapat dilakukan dengan melindungi gugus amina melalui pembentukan

polisakarida format atau asetat dengan reaksi garam yang bersifat elektrofilik.

Gugus hidroksil pada C-6 lebih reaktif daripada C-3.

Gambar 1. Struktur kitin, kitosan dan selulosa

Kitosan dapat membentuk komplek dengan logam transisi karena memiliki

penukar ion yang melibatkan donasi pasangan elektron bebas dari nitrogen dan

atau oksigen dari gugus hidroksil kepada ion logam berat. Tingkat formasi dan

stabilitas komplek sangat tergantung ada konsentrasi ion logam berat,

temperature, pH, ukuran partikel, kristanilitas, dan derajat deasetilasi (DD)

kitosan.

Aktivitas antibakteri pada kitosan telah diketahui dengan baik dan

melibatkan polikationik alami dari kitosan yang sesuai dengan ikatan sisi anion

pada protein suatu mikroba. Kation tersebut dipengaruhi oleh pH, hanya pada

kondisi asam (pH < 6). Kitosan menghambat pertumbuhan bakteri dan fungi

tergantung pada berat molekul dan gugus fungsi pada kitosan. Ketika berat

molekul kitosan besar, oligomerik kitosan dapat menembus membran sel pada

O

HONH2

HO

O O

NH2

O

HO

HO

O

HONH2

HO

O

NH2

O

HO

HO

O

HOOH

HOH2C

O O

OH

O

HO

HOH2C

O

HOOH

HOH2C

O

OH

O

HO

HOH2C

kitosan

selulosa

kitin

O

HONHAc

OH

O O

NHAc

O

HO

OH

O

HONHAc

OH

O

NHAc

O

HO

OH

HO

HO

HO


commit to user

8

mikroorganisme dan mencegah pertumbuhan sel dengan cara menghambat

transkripsi RNA (Klaykruayat et al., 2010).

2. TiO2

Senyawa titanium dioksida (titania) merupakan senyawa fotokatalis (Kim

et al., 2003). Dari proses fotokatalisis ini dapat dibebaskan spesies radikal reaktif

•OH dan •O2 yang merupakan zat oksidatif kuat untuk mendegradasi senyawa

organik dari komposisi dinding sel bakteri. Proses fotokatalis pada TiO2

dijelaskan pada Gambar 2, ketika TiO2 diiluminasi oleh cahaya dengan energi

yang lebih tinggi dari band gab-nya, electron akan menyerap energi foton dan

tereksitasi menyebrangi band gab sehingga menghasilkan elektron dan hole.

Elektron yang tereksitasi dan hole tersebut akan menginisiasi terjadinya reaksi

reduksi oksidasi. Apabila bereaksi dengan oksigen akan menghasilkan spesies

radikal reaktif •OH dan •O2 (Chen et al., 2011).

Gambar 2. Mekanisme fotokatalis TiO2 (Samal, 2010)

Kematian sel bakteri oleh fotokatalisis disebabkan oleh meningkatnya

permeabilitas sel. Kontak pertama fotokatalis dengan sel terjadi pada dinding sel,

reaksi oksidasi oleh fotokatalis tersebut akan merusak dinding sel bakteri. Bakteri

dengan dinding sel yang rusak masih merupakan bakteri yang sehat, namun tanpa

perlindungan. Setelah menghilangkan perlindungan dinding sel, selanjutnya reaksi

oksidasi terjadi di membran sitoplasma. Kerusakan oksidatif yang terjadi akan

semakin meningkatkan permeabilitas sel dan menyebabkan isi dalam sel mengalir

bebas keluar sel yang menyebkan kematian sel. Partikel TiO2 bebas juga dapat


commit to user

9

mencapai membran sel yang sudah rusak dan serangan langsung tersebut dapat

mempercepat kematian sel (Huang et al., 2000 dalam Amrulia, 2012).

Menurut Shi et al. (2008) TiO2 dapat membunuh bakteri gram positif

maupun gram negatif. Senyawa TiO2 juga dapat membunuh bakteri dalam

keadaan gelap atau tanpa penyinaran UV tetapi belum diketahui dengan jelas

bagaimana mekanismenya.

3. Perak (Ag)

Perak dijumpai sebagai unsur dan sebagai mineral argentit (Ag2S) dan

AgCl. Perak juga terdapat dalam bijih timbal dan tembaga, dan diekstraksi sebagai

hasil samping dalam pelelehan dan pemurnian logam-logam tersebut

(Daintith,1994).

Perak merupakan bahan yang beracun terhadap mikroorganisme dan

merusak enzim pernapasan serta komponen pada sistem transfer elektron pada

mikroba. Selanjutnya, perak dapat berinteraksi dengan struktur protein contohnya

fimbriae (struktur protein yang berada pada permukaan sel bakteri), yang

bertanggung jawab terhadap proses adhesi pada permukaan artifisial atau pada sel

makroorganisme (Atiyeh et al., dalam Kedziora, 2012).

Gambar 3 menunjukkan beberapa mekanisme antimikroba pada perak.

Beberapa mekanisme yang telah diusulkan antara lain dengan cara : adesi pada

permukaan sel, mendegradasi lipopolisakarida dan pembentukan ”pits” pada

membran, peningkatan pemeabilitas membran sel, penetrasi didalam sel bakteri

(Sondi dan Salopek-Sondi, 2004). Nanopartikel perak dapat terpenetrasi kedalam

sel bakteri sehingga merusak DNA (Li, 2008).

Gambar 3. Mekanisme antibakteri menggunakan partikel perak


commit to user

10

4. Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus merupakan bakteri yang berbentuk bulat dengan

diameter 0,8-1 mm, dapat berdiri sendiri, berpasangan membentuk rantai atau

berkelompok tidak teratur. Sistematika Staphylococcus aureus adalah sebagai

berikut :

Divisi : Protophyta

Kelas : Schizomycetes

Bangsa : Eubacteriales

Suku : Micrococcaceae

Marga : Staphylococcus

Jenis : Staphylococcus aureus

Batas suhu untuk pertumbuhan Staphylococcus aureus adalah 15 ˚C dan

40 ˚C mempunyai suhu optimum yaitu sebesar 35 ˚C-40 ˚C dengan pH 7,4.

Bakteri dapat tumbuh pada medium dengan kadar garam 7,5-10% dan dapat

tumbuh baik dalam kaldu biasa pada suhu 37 ˚C. Bakteri ini memiliki variasi

dalam pembentukan pigmennya. Pigmen dapat berwarna putih, kuning atau

kuning-orange. Bakteri ini bersifat patogen yang banyak terdapat pada kulit dan

lapisan lendir. Pada dasarnya kebanyakan penyakit lebih banyak disebabkan oleh

bakteri Staphylococcus aureus karena kemampuan organisme ini untuk

menimbulkan penyakit bergantung pada kemampuannya melawan fagositosis

(Lay and Sugyo, 1992 dalam Yusman, 2006).

Staphylococcus aureus dapat ditemukan pada kulit, saluran nafas, saluran

pencemaran, udara, makanan, air dan pakaian yang terkontaminasi. Bakteri ini

mudah tumbuh pada kulit yang mengalami radang, kulit yang tergores yang

mengarah pada infeksi dan proses-proses bernanah lainnya, pada saluran

pernapasan dapat menyebabkan pneumonia. Selain itu juga menyebabkan infeksi

intraabdomen yang dapat timbul karena komplikasi pascabedah, infeksi traktus

urinarius, infeksi traktus genetalia pada wanita (Sriwiyani, 2012).

Staphylococcus aureus merupakan bakteri gram positif yang mengandung

asam teikoat, merupakan polimer bersifat asam yang mengandung ribitol fosfat

atau gliserol fosfat. Asam teikoat ini bermuatan negatif, sehingga menyebabkan


commit to user

11

muatan negatif pada permukaan sel bakteri Staphylococcus aureus (Lay and

Sugyo, 1992 dalam Yusman, 2006). Gambar 4 menunjukkan struktur dari dinding

sel bakteri gram positif.

Gambar 4. Dinding sel bakteri gram positif (Hasan, 2011 dalam Amrulia, 2012).

Dinding sel bakteri gram positif mengandung banyak lapis peptidoglikan

membentuk struktur yang tebal dan kaku, serta mengandung asam teikoat yang

terdiri dari alkohol dan fosfat sehingga sel bakteri cenderung bermuatan negatif

dan memiliki gugus hidrofilik. Dinding sel bakteri gram negatif mengandung satu

atau beberapa lapis peptidoglikan dan membran luar. Peptidoglikan terikat pada

lipoprotein pada membran luar. Selain itu, terdapat daerah periplasma yaitu

daerah yang yang terdapat diantara plasma membran dan membran luar. Dinding

sel bakteri gram negatif tidak mengandung asam teikoat dan hanya mengandung

sejumlah kecil peptidoglikan sehingga dinding sel gram negatif relatif tidak kaku

dan relatif lebih tahan terhadap kerusakan mekanis (Pratiwi, 2005 dalam

Sriwiyani, 2012).

5. Aktivitas Kain Antibakteri

Bahan antibakteri dapat digunakan pada kain dengan berbagai cara, seperti

teknik penguapan, penambahan bahan pengisi secara kering, pelapisan,

penyemprotan, dan teknik pembusaan. Ramachandran (2003) dalam Purnawan

(2008) merekomendasikan beberapa senyawa yang dapat digunakan sebagai

bahan antibakteri pada kain, yaitu :

a. Oksidator, seperti aldehida dan halogen yang dapat menyerang membran


commit to user

12

sel.

b. Koagulan.

c. Produk triklosan yang berfungsi sebagai disinfektan.

d. Senyawa ammonium kuarterner, amina dan glukoprotamin yang

menunjukkan sifat polikationik.

e. Senyawa kompleks logam (Cd, Ag, dan Cu).

f. Kitosan sebagai bahan antibakteri alami.

Aktivitas antibakteri dapat melalui cara membunuh mikroorganisme

(bakteriosidal) dan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme

(bakteriostatik) dengan jalan menghancurkan atau menganggu dinding sel,

menghambat sintesis dinding sel, menghambat sintesis protein dan asam nukleat,

merusak DNA, denaturasi protein, dan menghambat aktivitas enzim.

6. Metode Sol-gel

Metode sol-gel merupakan metode yang telah banyak digunakan untuk

persiapan material hybrid organik-anorganik (Fabbri et al., 2006; Shang et al.,

2005; Xiong et al., 2004 dalam Tao, 2007), material optik non linear (Hsiue, 1994

dalam Tao, 2007), dan material mesomorphous (Wei, 1999 dalam Tao, 2007).

Reaksi kimia pada metode sol-gel didasarkan pada hidrolisis dan polikondensasi

logam alkoksi M(OR)x dimana M = Si, Ti, Sn, Al, Mo, V, W, Ce, dan lain

sebagainya. Urutan kereaktifannya biasanya adalah Si(OR)4≤ Sn(OR)4

=Ti(OR)4<Zr(OR)4 =Ce(OR)4 (Novak, 1993 dalam Yugui, 2006).

Proses sol-gel telah digunakan dalam industri tekstil untuk menghilangkan

air, hydrophilic, hydrophobic, antistatic, antibacterial dan aplikasi UV-resistant.

Ada dua tipe sol-gel untuk sistem aktivitas antimikroba, yaitu :

a. Photoactive titania dilapisi dengan modifikasi anatase.

b. Sol-gel dilapisi dengan logam colloid atau komponen logam (khususnya

perak) (Seventekin, 2011).

Pada proses sol-gel, suspensi koloid atau sol dibentuk dengan reaksi

hidrolisis dan polimerisasi dari prekursor, pada akhir polimerisasi dan saat

penghilangan pelarut pada bentuk transisi dari liquid sol ke fasa solid gel. Hal ini


commit to user

13

dapat digunakan untuk produksi lapis tipis/film pada tekstil menggunakan dip-

coatings (Gupta et al., 2008).

B. Kerangka Pemikiran

Pada proses pelapisan dilakukan variasi urutan pencelupan yang akan

mempengaruhi besar kecilnya aktivitas antibakteri. Kitosan/Ag memiliki ukuran

partikel yang lebih besar dari Ag. Komposit kitosan/Ag ini berfungsi sebagai

pijakan Ag agar Ag menempel lebih kuat dan lebih tahan lama pada kain kasa.

Komposit TiO2/Ag pada kondisi tanpa penyinaran UV aktifitas fotokatalisnya

kecil. Pada kondisi tersebut TiO2/Ag akan dominan menjadi tempat untuk Ag.

Sehingga Ag yang tidak dipegang oleh kitosan/Ag dapat dipegang oleh TiO2/Ag

dan sama halnya dengan pada kitosan/Ag, Ag akan lebih kuat menempel pada

kain kasa dan lebih tahan lama. Sehingga kain kasa terlapisi dengan proses

terakhir dicelupkan pada Ag akan memiliki aktivitas antibakteri paling besar.

Komposit TiO2/Ag terdiri dari dua bentuk yaitu amorf dan kristalin.

TiO2/Ag kristalin anatase bentuk kristalnya lebih teratur sehingga mengakibatkan

interaksi antara gugus aktif senyawa tersebut dengan bakteri semakin tinggi

daripada TiO2/Ag amorf.

Kain kasa yang terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag sebelum pencucian

memiliki aktivitas antibakteri yang lebih tinggi daripada setelah pencucian.

Karena pada proses pencucian komposit-komposit yang melapisi kain kasa

tersebut akan rontok sehingga agen antibakterinya semakin sedikit.

C. Hipotesis

1. Perbedaan urutan pelapisan dapat mempengaruhi perbedaan aktivitas

antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Kain kasa terlapisi

dengan proses terakhir dicelupkan pada Ag akan memiliki aktivitas

antibakteri paling besar.

2. Perbedaan kristalinitas TiO2/Ag dapat mempengaruhi perbedaan aktivitas

antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Kristal TiO2/Ag anatase

memiliki aktivitas antibakteri lebih tinggi daripada amorf.


commit to user

14

3. Pencucian kain yang telah terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag berpengaruh

terhadap aktivitas antibakteri pada bakteri Staphylococcus aureus. Aktivitas

antibakteri kain kasa terlapisi sebelum pencucian lebih tinggi dibandingkan

dengan setelah pencucian.


commit to user

15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metodologi Penelitian

Penelitian tentang proses pelapisan kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag dan

pencucian pada kain kasa terhadap aktivitas antibakteri Staphylococcus aureus ini

menggunakan metode eksperimen laboratorium. Karakterisasi kitosan/Ag,

TiO2/Ag, Ag dilakukan dengan FTIR dan XRD, karakterisasi kain kasa yang telah

terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag dilakukan dengan XRD. Proses pelapisan

dilakukan dengan memvariasi urutan pelapisan terhadap komposit kitosan/Ag,

TiO2/Ag, dan Ag. Pencucian dilakukan menggunakan surfaktan Tween-80.

Sedangkan uji aktivitas antibakteri dilakukan terhadap bakteri Staphylococcus

aureus dengan pengukuran densitas optikalnya (OD).

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Jurusan Kimia FMIPA UNS,

Laboratorium Jurusan Biologi FMIPA UNS, Lab Pusat MIPA UNS dan

Laboratorium kimia analitik FMIPA UGM. Waktu penelitian dari bulan April

2012 – Januari 2013.

C. Alat dan Bahan

1. Alat

Peralatan laboratorium yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut : Spektrofotometer infra merah (FTIR, IR Prestige Shimadzu 8201

PC), spektrofotometer UV-Vis double beam (Perkin Elmer Lambda 25),

spektroskopi difraksi sinar-X (XRD Bruker D8 Advance), autoclave (Tomy ES-

315), ultrasonic vibrator ( Bandelin Sonorec Digitec DT 100H), rotary Incubator

(Infors HT Ecotron), biosafety Laminer Air Flow (ESCO Class II BSC), oven

(ESCO Isotherm), timbangan analit (AND GF-300), hotplate, stirrer, alat – alat

gelas, mikropipet, yellow tip, blue tip dan jarum ose.


commit to user

16

2. Bahan

Bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: kain kasa,

kitosan/Ag DD 95,15% (Samiyatun), titanium-IV tetraisopropoksida 97% (TTiP,

AR grade; Aldrich), asam asetat 100% (CH3COOH, Merck), AgNO3, ammonium

hidorksida 25% (AR grade; Merck), etanol emsure 96% (Merck), metanol emsure

(Merck), asam akrilat (Merck), surfaktan tween 80 n-nonionik, akuades steril,

bakteri Staphylococcus aureus atcc 25923, media tripthone soya broth (TSB,

Sigma Aldrich. 30 g/L), nutrient agar (NA, Sigma Aldrich. 28 g/L), spirtus, kapas,

kertas saring, karet, dan alumunium foil.

D. Prosedur Penelitian

1. Sintesis Perak Klorida

Asam klorida (HCl) 37% ditambahkan sedikit demi sedikit ke dalam

larutan perak nitrat 0,4 M sampai semua terbentuk endapan putih. Endapan yang

terbentuk kemudian disaring dan dicuci dengan akuades hingga bebas nitrat.

Pengujian bebas nitrat dilakukan dengan penambahan reagen FeSO4 pada filtrat.

Endapan dikeringkan pada suhu 70 oC selama 5 jam. Padatan perak klorida

(AgCl) yang terbentuk kemudian dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer

IR dan XRD.

2. Sintesis Diamminesilver

Diamminesilver diperoleh dari pelarutan 1 gram AgCl dalam ammonium

hidroksida (NH4OH) 25% 100 mL. Ammonium hidroksida ditambahkan secara

sedikit demi sedikit hingga semua endapan larut. Diamminsilver yang terbentuk

memiliki persen berat per volume sebesar 1%. Larutan diamminsilver yang

diperoleh dikeringkan pada suhu 80 oC selama kurang lebih 6 jam dan

dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer IR dan XRD (Kedziora et al.,

2012).

3. Sintesis TiO2

TiO2 diperoleh dari sintesis menggunakan prekursor Titanium (IV)-

tetraisopropoksida (TTiP). Sebanyak 35 mL asam asetat ditambahkan pada 91 mL


commit to user

17

etanol secara tetes demi tetes sambil diaduk selama 10 menit. Tahap selanjutnya

tambahkan 20 mL TTiP dan diaduk selama 2 jam. Campuran disentifuge dengan

kecepatan 2000 rpm selama 40 menit. Gel yang terbentuk dicuci dengan metanol

dan akuades, setelah itu dikeringkan pada suhu 80 oC selama 5 jam. Pembentukan

kristal dilakukan dengan kalsinasi pada suhu 400 oC selama 2 jam. Kristal yang

terbentuk dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer IR dan XRD (Gupta et

al., 2008; Kedziora et al., 2012).

4. Sintesis TiO2/Ag Sol-gel

Satu milliliter asam asetat ditambahkan pada 17,5 mL etanol secara tetes

demi tetes sambil diaduk selama 10 menit. Tambahkan 1 mL TTiP ke dalam

larutan tersebut dan diaduk selama 1 jam. Setelah itu tambahkan 3,5 mL

diamminesilver 1% dengan tetap diaduk hingga bentuk gel. Campuran

disentrifuge pada 2000 rpm selama 40 menit. Sisa pelarut dibuang sedangkan

gelnya dicuci dengan akuades serta metanol. Gel dilarutkan dalam akuades hingga

volumenya mencapai 100 mL dan siap dilapiskan pada kain. Untuk

karakterisasinya, gel dikeringkan pada suhu 80 oC selama 5 jam, padatan yang

terbentuk dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer IR dan XRD (Gupta et

al., 2008; Kedziora et al., 2012).

5. Sintesis TiO2/Ag Kristalin

Lima milliliter asam asetat ditambahkan pada 100 mL etanol secara tetes

demi tetes sambil diaduk selama 10 menit. Tambahkan 6 mL TTiP ke dalam

larutan tersebut dan diaduk selama 1 jam. Setelah itu tambahkan 5 mL

diamminesilver 1% dengan tetap diaduk hingga terbentuk gel. Campuran

disentrifuge pada 2000 rpm selama 40 menit. Sisa pelarut dibuang sedangkan

gelnya dicuci dengan akuades serta metanol. Gel dikeringkan pada suhu 80 oC

selama kurang lebih 5 jam. Pembentukan Kristal dilakukan dengan kalsinasi pada

suhu 400 oC selama 2 jam. Kristal yang terbentuk dikarakterisasi menggunakan

spektrofotometer IR dan XRD (Gupta et al., 2008; Kedziora et al., 2012).


commit to user

18

6. Pembuatan Emulsi Kristal TiO2/Ag

Emulsi kristal dibuat dengan cara mencampurkan 1 gram kristal TiO2/Ag

dengan 97,5 mL akuades, 0,6 mL tween-80 sebagai surfaktan, dan 1 mL asam

akrilat yang disonikasi selama 30 menit. Kemudian diaduk selama 1 jam hingga

terbentuk emulsi TiO2/Ag (Gupta et al., 2008).

7. Proses Pelapisan Kain Kasa

Sebelum dilakukan pelapisan, kain kasa dengan ukuran 6 x 8 cm2

dikeringkan terlebih dahulu menggunakan strika pada suhu kurang lebih 100 oC

selama 1 menit. Kain kasa dicelupkan ke dalam 3 larutan yaitu : diamminesilver

sebagai agen Ag, TiO2/Ag, dan kitosan/Ag dengan variasi pencelupan sebagai

berikut :

Tabel 1. Variasi proses pencelupan

No Kode Urutan pencelupan

1 P Kasa tanpa perlakuan

2 A Kasa + Diamminesilver

3 K Kasa + Kitosan/Ag

4 KK Kasa + TiO2/Ag kristalin

5 G Kasa + TiO2/Ag gel

6 G1

Kasa

TiO2/Ag gel Kitosan/Ag Diamminesilver

7 G2 Kitosan/Ag TiO2/Ag gel Diamminesilver

8 G3 Diamminesilver Kitosan/Ag TiO2/Ag gel

9 G4 Kitosan/Ag Diamminesilver TiO2/Ag gel

10 G5 TiO2/Ag gel Diamminesilver Kitosan/Ag

11 G6 Diamminesilver TiO2/Ag gel Kitosan/Ag

12 KK1 TiO2/Ag kristalin Kitosan/Ag Diamminesilver

13 KK2 Kitosan/Ag TiO2/Ag kristalin Diamminesilver

14 KK3 Diamminesilver Kitosan/Ag TiO2/Ag kristalin

15 KK4 Kitosan/Ag Diamminesilver TiO2/Ag kristalin

16 KK5 Diamminesilver TiO2/Ag kristalin Kitosan/Ag

17 KK6 TiO2/Ag kristalin Diamminesilver Kitosan/Ag

18 G2.C1 G2 1 kali pencucian



No Kode Urutan pencelupan


commit to user

19

21 KK2.C1 KK2 1 kali pencucian



24 A.C1 A 1 kali pencucian



Setiap pencelupan dilakukan selama 5 menit, kemudian dilakukan pengeringan

pada suhu kamar. Kain yang telah terlapisi dan kering disetrika. Kain dengan

ukuran 2 x 2 cm2 dikarakterisasi dengan XRD.

8. Proses Pencucian

Kain kasa berukuran 6 x 8 cm2 yang telah terlapisi oleh kitosan/Ag-

TiO2/Ag-Ag dan memiliki daya hambat maksimum dari masing-masing

kristalinitas TiO2/Ag dicuci menggunakan 0,2% (v/v) surfaktan tween-80 dengan

alat ultrasonic vibrator selama 5 menit. Kain dibilas menggunakan aquades

dengan ultrasonic vibrator selama 5 menit kemudian dikeringkan pada suhu

kamar dan disetrika pada suhu kurang lebih 100 oC selama 1 menit. Pencucian

dilakukan sebanyak 3 kali (Purnawan, 2008; Pramitha, 2011).

9. Uji Aktivitas Antibakteri

Metode yang digunakan untuk pengujian aktivitas antibakteri adalah

pengukuran densitas optikal (OD) larutan bakteri. Media TSB 3% (b/v) sebanyak

25 mL dimasukkan ke dalam erlenmeyer steril. Kain steril berukuran 2,5 x 2,5

cm2 yang telah dilapisi dimasukkan ke masing-masing erlenmeyer tersebut.

Inokulum bakteri Staphylococcus aureus sebanyak 0,5 mL dimasukkan ke dalam

media sampel 25 mL dan diinkubasi pada suhu 37 °C dalam inkubator shaker

dengan kecepatan 100 rpm. Pengukuran absorbansi sampel dilakukan pada jam

ke-0, 3, 6, 9, 12 dan 24 menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang

gelombang 600 nm. Percobaan dilakukan secara duplo. Dari data tersebut,

dihitung prosentase daya hambat kain yang telah terlapisi terhadap pertumbuhan

bakteri Staphylococcus aureus.


commit to user

20

Daya hambat (%) = %100)()A -A(

0

00t xAA

BB

t

t

.....................(3.1)

Dengan:

A0 = OD bakteri kontrol jam ke-nol

At = OD bakteri kontrol jam ke-t

B0 = OD bakteri sampel jam ke-nol

Bt = OD bakteri sampel jam ke-t (Purnawan, 2008)

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

1. Pengumpulan Data

Karakterisasi kristalinitas menggunakan X-Ray Diffraction untuk mengetahui

perubahan AgNO3 menjadi AgCl, AgCl menjadi diaminesilver, terbentuknya TiO2

dari TTiP, perubahan dari TiO2 menjadi gel dan kristal TiO2/Ag, kitosan/Ag, serta

kain kasa tanpa perlakuan dengan kain kasa terlapisi. Sistem kristal pada TiO2/Ag

diketahui berdasarkan spektra X-Ray Diffraction. Analisis menggunakan XRD

tersebut didapatkan data 2θ dan intensitas yang kemudian dibandingkan dengan 2θ

pada JCPDS maupun jurnal. Karakterisasi gugus fungsi dilakukan dengan

menggunakan spektrofotometer IR untuk mengetahui perubahan AgNO3, AgCl,

diamminesilver, terbentuknya TiO2 dan perubahannya menjadi sol-gel dan kristal

TiO2/Ag, serta kitosan/Ag. Aplikasi kain terlapisi sebagai kain antibakteri dilakukan

terhadap bakteri Staphylococcus aureus menggunakan spektrofotometer UV-Vis

didapatkan absorbansi (OD) masing-masing sampel pada tiap variasi waktu

kemudian dimasukkan pada rumus 3.1 untuk mengetahui % daya hambatnya.

2. Analisis Data

Pergeseran dan perubahan pola puncak dari analisis XRD menandakan

terjadinya perubahan d spacing (jarak antar bidang kristal) atau transformasi bentuk

dari kisi kristal yang menunjukkan terbentuknya senyawa baru. Perubahan AgNO3

menjadi AgCl ditandai dengan perubahan pola difraktogram dengan puncak

karakteristik AgCl berdasarkan data JCPDS nomer 85-1355 adalah pada 2θ : 27,98;

32,4; 46,4; 54,96; 57,6; 67,58; 74,54; 76,9; dan 85,78o. AgCl menjadi

diamminesilver ditandai dengan turunnya intensitas dari puncak-puncak utama.


commit to user

21

Terbentuknya TiO2 ditandai dengan puncak karakteristik TiO2 pada 2θ: 25,28;

37,96; 48; 54; dan 62,62o (Kanjwal et al., 2010), perubahan dari TiO2 menjadi

TiO2/Ag sol-gel dan kristal TiO2/Ag anatase dapat diketahui dari munculnya puncak

Ag pada 2θ: 27,84; 32,27; 46,25; 57,47; dan 76,76o. Puncak karakteristik

kitosan/Ag pada 2θ : 10o dan 20

o (Samiyatun, 2010). Perbedaan kain kasa tanpa

perlakuan dengan kain kasa terlapisi dilihat dari perubahan intensitas puncak pada 2θ:

15,22; 16,9; 21,4; 22,9; dan 34,58 (Purnawan, 2008). Difraktogram XRD

menunjukkan sistem kristal pada TiO2/Ag. Puncak yang melebar menunjukkan

kristalinitas yang rendah, sedangkan puncak yang meruncing tajam menunjukkan

kristalinitas yang lebih baik.

Karakteristik struktur dapat diketahui dari perubahan gugus fungsi

berdasarkan spektrofotometer IR. Serapan karakteristik AgNO3 berada pada bilangan

gelombang 823.6 cm-1

(Stuart, 2004)

dan 1382.96 cm-1

(Augustine and

Rajarathinam, 2012) yang menunjukkan serapan NO3-. Serapan AgCl berada pada

bilangan gelombang 651,94 dan 675,09 cm-1

yang merupakan serapan metal-

halogen stretching (Stuart, 2004). Serapan diamminesilver ditandai dengan serapan

pada daerah 3007,02 cm-1

yang merupakan serapan N-H bending dari –NH3+

(Silverstein, 2005). TiO2 diketahui dari adanya serapan pada bilangan gelombang

667 cm-1

hingga 468 cm-1

yang merupakan serapan TiO (Tao, et al., 2007).

Impregnasi dengan logam Ag membentuk TiO2/Ag sol-gel dan kristal TiO2/Ag

anatase menunjukkan pergeseran serapan Ti-OH stretching dari bilangan

gelombang 3435,22 cm-1

menjadi 3421,72 cm-1

. Serapan kitosan/Ag dapat

diketahui dari pada bilangan gelombang 3437,15 cm-1

(O-H stretching) yang

overlapping dengan serapan 3423,65 cm-1

(N-H stretching); 2875,86 cm-1

(C-H

stretching); 1654,92 cm-1

(C=O stretching (NHCOCH3)); 1598,99 cm-1

(N-H

amina (-NH2)); 1421,54 cm-1

(C-H bending); dan 663,51- 491,85 cm-1

(Ag-O).

Analisis sifat antibakteri kain yang telah terlapisi dilakukan terhadap bakteri

Staphylococcus aureus. Dari uji antibakteri ini akan diperoleh OD (absorbansi)

masing-masing sampel. Kain kasa terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag, Ag yang

memiliki OD paling rendah, berarti memiliki daya hambat terhadap bakteri paling

besar. Untuk analisis data digunakan metode Anova satu faktor dengan uji


commit to user

22

komparasi ganda Duncan guna menentukan ada tidaknya pengaruh masing-

masing variable proses pelapisan. Dari uji tersebut didapatkan data Fhitung yang

dibandingkan dengan Ftabel dan untuk mendapatkan proses pelapisan optium

dilihat dari data homogeny yang memiliki waktu kontak paling lama.


commit to user

23

BAB IV

HASIL DATA DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Diamminsilver

Diamminesilver adalah suatu ion komplek yang digunakan sebagai agen

Ag pada pelapisan kain kasa dan pendonor Ag pada komposit TiO2/Ag. Pada

proses sintesis diamminesilver terjadi dua tahap yaitu, tahap pertama membuat

perak klorida (AgCl) dan tahap kedua melarutkan AgCl dalam ammonia 25%

membentuk larutan komplek diamminesilver.

Pada tahap pertama, pembuatan AgCl dilakukan dengan mereaksikan

perak nitrat (AgNO3) 0,4 M dengan asam klorida (HCl) 37% sampai semua

terbentuk endapan putih. Pada tahap ini terjadi reaksi antara ion perak dan ion

klorida dengan reaksi sebagai berikut:

AgNO3(ag) + HCl(ag) AgCl(s) + HNO3(ag)

Endapan putih AgCl yang terbentuk kemudian dicuci dengan akuades

hingga bebas nitrat. Uji bebas nitrat dilakukan dengan penambahan reagen FeSO4

pada filtrat hasil pencucian. Penambahan reagen FeSO4 akan membentuk cincin

coklat apabila filtrat masih mengandung nitrat. Kemudian dilakukan pemanasan

pada suhu 70 oC selama 5 jam untuk proses pengeringan.

Tahap kedua adalah tahap pembentukan ion komplek diamminesilver.

Pada tahap ini dilakukan pelarutan padatan kering AgCl dalam ammonia 25%.

Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah :

AgCl(s) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl

-

Perubahan ikatan, senyawa, dan kristalinitas yang terjadi pada sintesis

diamminesilver ini dapat dianalisis melalui perubahan spektra IR dan

difraktogram sinar-X.

Analisis spektra IR disajikan pada Gambar 5. Secara kualitatif Gambar 5

menunjukkan adanya perubahan karakter spektra baik berupa perubahan

intensitas, lebar puncak, dan pergeseran bilangan gelombang puncak-puncak

tertentu. Gambar 5a merupakan spektra bahan awal, yaitu AgNO3. Pada Gambar

5a tersebut diketahui adanya serapan pada bilangan gelombang 823,6 cm-1

dan


commit to user

24

1382,96 cm-1

yang merupakan serapan dari NO3- (Stuart, 2004). Pada Gambar 5b

(spektra AgCl) menunjukkan perbedaan spektra yang signifikan dari spektra

AgNO3 dan berkurangnya serapan NO3- pada bilangan gelombang 1382,96 cm

-1.

Terbentuknya AgCl juga ditandai dengan munculnya serapan baru pada bilangan

gelombang 651,94 dan 675,09 cm-1

yang merupakan serapan metal-halogen

stretching (Stuart, 2004). Pada Gambar 5c (spektra diamminesilver) menunjukkan

bilangan gelombang serapan –OH stretching mengalami pergeseran dari 3442,94

cm-1

menjadi 3435 cm-1

dan serapannya menjadi lebih kuat (strong). Pada Gambar

5c terlihat pula kemunculan serapan baru pada bilangan gelombang 1631,78 cm-1

yang merupakan serapan asimetris N-H bending –NH3+ (Silverstein, 2005).

Gambar 5. Spektra IR AgNO3 (a), AgCl (b), dan diamminesilver (c).


commit to user

25

Gambar 6. Difraktogram AgNO3 (a), AgCl (b), dan diamminesilver (c)

Difraktogram AgNO3, AgCl, dan diamminesilver disajikan pada Gambar

6. Gambar 6a menunjukkan adanya puncak-puncak yang muncul pada sudut

difraksi 2θ tertentu yang menunjukkan hasil difraktogram AgNO3. Puncak-puncak

tersebut kemudian dibandingkan dengan JCPDS (Joint Commite Powder

Diffraction Standart) dan hasilnya puncak karakteristik dari AgNO3 berada pada

2θ: 17,82; 19,76; 21,88; 24,42; 28,4; 29,88; 32,41; 35,68; 39,62; 43,66; 53,86,


commit to user

26

56,22; 67,5; 79,54; dan 88,24o (JCPDS no. 84-0713), sedangkan puncak

karakteristik AgCl (Gambar 6b) yang dibandingkan dengan JCPDS adalah berada

pada 2θ: 27,98; 32,4; 46,4; 54,96; 57,66; 67,58; 74,54; 76,84; dan 85,78o (JCPDS

no. 85-1355). Perbedaan difraktogram pada Gambar 6a dan 6b menunjukkan

perbedaan kisi kristal dan kristalinitas AgNO3 dengan AgCl yang

mengindikasikan bahwa penambahan HCl telah mengubah AgNO3 menjadi AgCl.

Perubahan dari AgCl menjadi diamminesilver disajikan pada Gambar 6c.

Meskipun spektra IR antara keduanya jauh berbeda, namun difraktogramnya

memiliki kemiripan. Difraktogram diamminesilver memiliki puncak-puncak

utama yang sama dengan puncak-puncak utama AgCl, tetapi puncak-puncak

utama diamminesilver memiliki intensitas yang lebih kecil dari AgCl. Hal tersebut

dimungkinkan karena bentuk kristal dari diamminesilver tersebut sama dengan

bentuk kristal AgCl, sehingga penambahan ammonia kemungkinan tidak

mempengaruhi kisi kristalnya.

B. Sintesis TiO2/Ag

Komposit TiO2/Ag yang digunakan sebagai senyawa antibakteri yang

dilapiskan pada kain kasa adalah TiO2/Ag sol-gel dan kristal TiO2/Ag anatase.

Komposit TiO2/Ag ini disintesis dari prekursor titanium(IV) isopropoksida dan

diamminesilver. Sintesis dilakukan dengan metode sol-gel menggunakan asam

asetat sebagai agen penghidrolisisnya dan pelarut etanol pada suhu kamar. Pada

proses sol-gel, sol dibentuk dengan reaksi hidrolisis dan polimerisasi dari

prekursor, pada akhir polimerisasi dan saat penghilangan pelarut terjadi perubahan

dari liquid sol ke fasa solid gel. Penggunaan etanol berfungsi untuk mencegah

terjadinya aglomerasi partikel TiO2. Reaksi terbentuknya TiO2 dari titanium

isopropoksida dan etanol menurut Gupta, et al. (2008) adalah sebagai berikut:

Ti(O-iPr)4 + 4EtOH Ti(OEt)4 + 4PrOH

Ti(O-iPr)4 or Ti(OEt)4 + H2O Ti(OH)4 + 4PrOH or 4EtOH

Ti(OH)4 TiO2 + 2H2O

Selanjutnya, untuk membentuk TiO2/Ag dilakukan impregnasi Ag melalui

penambahan larutan diamminesilver pada sol TiO2. Komposit TiO2/Ag sol-gel


commit to user

27

yang terbentuk kemudian dipanaskan pada suhu 80 oC untuk pengeringan.

Pembentukan kristal TiO2/Ag anatase dilakukan dengan proses kalsinasi pada

suhu 400 oC (Kedziora et al., 2012). Selain itu, proses kalsinasi ini juga bertujuan

untuk menghilangkan sisa-sisa ammonia, asam asetat dan pengotor-pengotor

lainnya. Pada proses sintesis ini akan terjadi perubahan ikatan, senyawa, dan

kristalinitas. Perubahan tersebut dapat dianalisis melalui perubahan spektra IR dan

difraktogram sinar-X.

Gambar 7. Spektra IR TiO2 (a), TiO2/Ag sol-gel (b) dan TiO2/Ag anatase (c)


commit to user

28

Analisis spektrofotometer IR disajikan pada Gambar 7. Berdasarkan

spektra TiO2 pada Gambar 7a diketahui adanya serapan pada bilangan gelombang

3435,22 cm-1

yang merupakan serapan -OH stretching dari Ti-OH. Serapan pada

bilangan gelombang 1637,56 cm-1

merupakan serapan –OH bending dari Ti-OH.

Serapan pada bilangan gelombang 667 cm-1

dan 468 cm-1

yang merupakan

serapan Ti-O (Tao, et al., 2007; Ayuningtyas, 2011; Amrulia, 2012; dan Stuart,

2004).

Perubahan dari TiO2 menjadi TiO2/Ag sol-gel dapat diketahui dari Gambar

7b. Impregnasi dengan logam Ag melalui penambahan larutan diamminesilver

menunjukkan perubahan pergeseran pada serapan Ti-OH menuju bilangan

gelombang yang lebih kecil yaitu dari 3435,22 cm-1


dan

dari 1637,56 cm-1


. Serapan logam Ag ditunjukkan pada

daerah antara 661-410 cm-1

overlaping dengan serapan karakteristik TiO. Pada

spektra TiO2/Ag sol-gel masih terdapat daerah serapan yang menunjukkan serapan

asam karboksilat dari asam asetat, yaitu pada serapan 1400,32 cm-1

yang

merupakan serapan O-H bending asam karboksilat dan serapan 1313,52 cm-1

yang

merupakan serapan C-O stretching dari asam asetat. Selain itu, muncul serapan

pada bilangan gelombang 3134,33 cm-1

yang merupakan serapan N-H stretching

ion ammonium (Silverstein, 2005).

Perubahan dari TiO2/Ag sol-gel menjadi kristal TiO2/Ag anatase terjadi

setelah proses kalsinasi pada suhu 400 oC. Berdasarkan spektra IR kristal TiO2/Ag

anatase pada Gambar 7c menunjukkan hilangnya serapan N-H stretching amina

sekunder pada bilangan gelombang 3134 cm-1

dan N-H stretching ion ammonium

pada 3134,33 cm-1

serta serapan asam asetat (1400,32 dan 1313,52 cm-1

). Hal

tersebut menunjukkan bahwa proses kalsinasi telah menghilangkan senyawa-

senyawa pengotor khususnya ammonia dan asam asetat. Serapan TiO2/Ag anatase

diketahui berada pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1

yang menunjukkan

serapan -OH stretching Ti-OH, pada 1631,78 cm-1

yang menunjukkan -OH

bending Ti-OH dan serapan pada bilangan gelombang 673-430 cm-1

yang

merupakan serapan TiO overlapping dengan Ag (Stuart, 2004; Tao et al., 2007).


commit to user

29

Perubahan difraktogram sinar-X dari TiO2 menjadi TiO2/Ag sol-gel dan

kristal TiO2/Ag anatase disajikan pada Gambar 8. Gambar 8a menunjukkan

adanya puncak-puncak yang muncul pada sudut difraksi 2θ tertentu yang

menunjukkan hasil difraktogram kristal TiO2 anatase. Puncak tersebut berada

pada 2θ: 25,28; 37,96; 48; 54,96; 62,62; dan 75,38o (Kanjwal, et al., 2010). Pada

difraktogram TiO2/Ag sol-gel (Gambar 8b) menunjukkan bahwa komposit

tersebut berbentuk amorf karena puncak-puncak yang terbentuk melebar (broad).

Impregnasi Ag dari diamminesilver ditunjukkan oleh adanya puncak-puncak

tajam pada 2θ: 27,84; 32,27; 46,25; 57,47; dan 76,76o. Kalsinasi pada suhu 400

oC

telah mengubah TiO2/Ag sol-gel menjadi kristal TiO2/Ag anatase (Gambar 8c).

Perubahan kristalinitas tersebut ditunjukkan oleh adanya puncak-puncak kristal

TiO2 anatase pada 2θ: 25,41; 37,90; 47,96; 54,93; 62,50; 68,74; 75,10o.

simbol A : TiO2 anatase

Gambar 8. Difraktogram TiO2 (a), TiO2/Ag sol-gel (b) dan TiO2/Ag anatase (c)


commit to user

30

C. Karakterisasi Komposit Kitosan/Ag

Komposit kitosan/Ag DD 95,15% hasil penelitian Samiyatun (2010) yang

akan dilapiskan pada kain kasa terlebih dahulu dianalisis menggunakan

spektrofotometer IR dan XRD. Hasil analisis menggunakan spektrofotometer IR

disajikan pada Gambar 9. Spektra IR pada Gambar 9 menunjukkan adanya

serapan pada bilangan gelombang 3437,15 cm-1

yang merupakan serapan O-H

stretching yang overlapping dengan serapan N-H stretching pada bilangan

gelombang 3423,65 cm-1

. Serapan pada bilangan gelombang 2875,86 cm-1

merupakan serapan C-H stretching; 1654,92 cm-1

merupakan serapan C=O

stretching (NHCOCH3); 1598,99 cm-1

merupakan serapan N-H amina (-NH2);

1421,54 cm-1

merupakan serapan C-H bending; 1089 cm-1

, 1153 cm-1

, dan 1253

cm-1

menunjukkan serapan C-O stretching, dan serapan pada bilangan gelombang

663,51- 491,85 cm-1

merupakan serapan Ag-O (Tripathi et al., 2010 dan

Samiyatun, 2010).

Gambar 9. Spektra IR kitosan/Ag

Difraktogram hasil analisis menggunakan XRD ditunjukkan pada Gambar

10. Puncak utama kitosan berada pada 2θ sekitar 20o dan 10

o. Puncak tajam pada


commit to user

31

sekitar 2θ tersebut menunjukkan bahwa kitosan/Ag memiliki keteraturan bidang

kristal. Dari spektra IR dan difraktogram sinar-X tersebut dapat diketahui bahwa

komposit yang tersedia sesuai dengan hasil penelitian Samiyatun (2010).

Gambar 10. Difraktogram kitosan/Ag

D. Pelapisan pada Kain Kasa

Proses pelapisan dilakukan dengan metode dip-coating karena pada

metode ini tidak diperlukan penggunaan agen pengikat dan dapat digunakan untuk

skala besar (Song et al., 2006). Metode dip-coating terbagi menjadi 4 tahap, yaitu:

immersion, deposition, drainage, dan evaporation. Immersion adalah proses

pencelupan kain kasa kedalam larutan. Deposition adalah proses pengangkatan

kain kasa yang telah dicelupkan. Drainage adalah proses penirisan dan

evaporation adalah proses penguapan pelarut. Antara proses drainage dan

evaporation terdapat proses squeezing, yaitu proses pemerasan.

Sebelum dilakukan proses pelapisan kain kasa berukuran 6 x 8 cm2

disetrika terlebih dahulu pada suhu kurang lebih 100 oC selama 1 menit untuk

sterilisasi. Kemudian dilakukan proses pelapisan yang diawali dengan tahap

immersion, yaitu mencelupkan kain kasa steril ke dalam 3 larutan

(diamminesilver, TiO2/Ag, dan kitosan/Ag) dengan variasi proses seperti pada

Tabel 1. Setelah 5 menit perendaman, kain kasa diangkat (tahap deposition) dan

ditiriskan (tahap drainage) hingga terlihat kering dan dapat disetrika. Selanjutnya


commit to user

32

kain kasa disetrika (squeezing) pada suhu kurang lebih 100 oC. Selain untuk

mempercepat pengeringan pada tahap evaporation, squeezing juga berfungsi

untuk memampatkan senyawa yang dilapiskan pada kain kasa. Tahap terakhir

adalah tahap evaporation, yaitu penguapan pelarut hingga kain kasa kering.

Perubahan kristalinitas kain kasa setelah proses pelapisan dapat diketahui

dari difraktogram sinar-X. Difraktogram kain kasa sebelum dan setelah terlapisi

disajikan pada Gambar 11. Difraktogram kain kasa (Gambar 11a) memiliki

puncak pada 2θ: 15,22; 16,90; 21,08; 22,90; dan 34,58o (Purnawan, 2008).

Pola difraktogram kain kasa terlapisi Ag (A) disajikan pada Gambar 11b.

Pada difraktogram tersebut intensitas puncak-puncak utama kain kasa meningkat

dan mengalami pergeseran 2θ ke kiri. Selain itu juga munculnya puncak-puncak

baru pada 2θ: 28,72; 32,76; 45,96; dan 57,98o. Berdasarkan hal tersebut, dapat

diketahui bahwa kristalinitas kain kasa meningkat dengan penambahan Ag. Pada

pelapisan G2 (Gambar 11c) terjadi pergeseran posisi pada 2θ kekanan dan

intensitasnya mengalami penurunan dibandingkan dengan intensitas kain kasa

tanpa perlakuan. Penurunan intensitas ini disebabkan karena TiO2/Ag yang

dilapiskan pada G2 bersifat berupa TiO2/Ag sol-gel yang bersifat amorf. Selain itu

diketahui terbentuk 3 puncak baru yang merupakan puncak dari Ag

diamminesilver. Sedangkan pada pelapisan KK2 (Gambar 11d) diketahui

munculnya puncak baru pada 2θ: 25,28o yang merupakan puncak dari TiO2

anatase. Kristalinitas kain kasa pada pelapisan KK2 ini pun meningkat ditandai

dengan penambahan intensitas difraktogram yang terbentuk. Berdasarkan uraian

tersebut di atas menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara kain kasa dengan

komposit yang dilapiskan.

Pada difraktogram yang disajikan pada Gambar 11, tidak terlihat adanya

puncak-puncak utama dari kitosan/Ag. Hal ini dimungkinkan karena adanya

kemiripan struktur antara kain kasa (selulosa) dengan kitosan/Ag yang

memungkinkan adanya kesamaan pola kristal, pola difraksi sinar-X, dan tumpang

tindih pola difraksi sehingga puncak-puncak utamanya tidaklah tampak.


commit to user

33

Gambar 11. Difraktogram kain kasa tanpa perlakuan (a), terlapisi Ag (b), terlapisi

G2 (c), dan terlapisi KK2 (d).

Untuk mengetahui besarnya pergeseran pada 2θ baik ke kanan maupun

kekiri dan perubahan intensitas difraktogram pada Gambar 11 disajikan tabel

karakteristik kain kasa pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2 dapat diketahui lebih

jelas bahwa puncak-puncak kain kasa yang terlapisi A mengalami pergeseran

kekiri pada posisi 2θ jika dibandingkan dengan kain kasa tanpa perlakuan.

Sedangkan kain kasa yang terlapisi G2 dan KK2 mengalami pergeseran ke kanan

pada posisi 2θ jika dibandingkan dengan kain kasa tanpa perlakuan.


commit to user

34

Tabel 2. Puncak-puncak utama difraktogram kain kasa

kain

kasa

(2θ)

Kain kasa sampel A G2 KK2

2θ I 2θ I 2θ I 2θ I

14,9 15,22 560 14,78 700 15,5 518 15,48 620

16,6 16,9 534 - - - - - -

20,6 21,08 504 20,74 662 21,0 442 20,84 542

22,8 22,9 662 23,16 996 23,26 622 22,94 766

- - - - - - - 25,28 478

- - - 28,72 390 28,18 360 28,04 438

34,4 34,58 238 32,76 572 32,52 302 32,52 286

- - - 45,96 374 46,56 262 - -

- - - 57,98 200 - - - -

E. Aktivitas Antibakteri Kain Kasa Sebelum Pencucian

Staphylococcus aureus merupakan bakteri gram positif yang mengandung

lapisan peptidoglikan yang tebal. Selain itu Staphylococcus aureus juga

mengandung asam teikoat yang mengandung ribitol fosfat atau gliserol fosfat.

Asam teikoat ini bermuatan negatif, sehingga menyebabkan muatan negatif pada

permukaan sel bakteri Staphylococcus aureus (Lay dan Sugyo, 1992 dalam

Yusman, 2006 ). Gugus yang bermuatan negatif inilah yang akan berinteraksi

dengan senyawa antibakteri.

Uji aktivitas antibakteri dilakukan dengan pengukuran OD menggunakan

spektrofotometer UV-Vis pada λ 600 nm. Hasil OD yang didapatkan kemudian

dimasukkan ke dalam rumus 3.1 untuk mengetahui besarnya daya hambat masing-

masing sampel terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Bakteri pada media cair

yang mengalami pertumbuhan akan menyebabkan larutan tersebut menjadi

semakin keruh dan meningkatkan nilai OD sehingga daya hambat dapat diketahui

dari pengukuran OD. Larutan bakteri yang memiliki OD paling kecil akan

memiliki aktivitas antibakteri paling besar (Au et al., 2012). Besarnya daya

hambat kain kasa terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag sol-gel, Ag (G1-6) disajikan pada

Gambar 12 dan kain kasa terlapisi kitosan/Ag, kristal TiO2/Ag anatase, Ag (KK1-

6) disajikan pada Gambar 13.


commit to user

35

G1: TiO2/Ag sol-gel kitosan/Ag Ag; G2: kitosan/Ag TiO2/Ag sol-gel Ag; G3: Ag kitosan/Ag

TiO2/Ag sol-gel; G4: kitosan/Ag Ag TiO2/Ag sol-gel; G5: TiO2/Ag sol-gel Ag kitosan/Ag; G6:

Ag TiO2/Ag sol-gel kitosan/Ag.

Gambar 12. Daya hambat kain kasa terlapisi kitosan/Ag, TiO2/Ag sol-gel, Ag.

KK1: TiO2/Ag anatase kitosan/Ag Ag; KK2: kitosan/Ag TiO2/Ag anatase Ag; KK3: Ag

kitosan/Ag TiO2/Ag anatase; KK4: kitosan/Ag Ag TiO2/Ag anatase; KK5: Ag TiO2/Ag anatase

kitosan/Ag; KK6: TiO2/Ag anatase Ag kitosan/Ag.

Gambar 13. Daya hambat kain kasa terlapisi kitosan/Ag, kristal TiO2/Ag anatase,

Ag.

Pengujian hipotesis pengaruh proses pelapisan terhadap perbedaan

aktivitas antibakteri dan kain kasa yang terlapisi dengan proses terakhir

dicelupkan pada Ag akan memiliki aktivitas antibakteri paling besar dilakukan

dengan analisis varian. Hasil analisis disajikan pada Lampiran 6.

-20

0

20

40

60

80

100

120

G1 G2 G3 G4 G5 G6

% D

aya

ham

bat

jam ke-3

jam ke-6

jam ke-9

jam ke-12

jam ke-24

-30

-10

10

30

50

70

90

110

KK1 KK2 KK3 KK4 KK5 KK6

% D

aya

ham

bat

jam ke-3

jam ke-6

jam ke-9

jam ke-12

jam ke-24


commit to user

36

Berdasarkan hasil analisis varian terhadap sampel G1-6 pada taraf

kepercayaan 95% dengan derajat bebas 29 dan jumlah sampel 30 diperoleh nilai

Fhitung = 96,16. Sedangkan hasil analisis varian terhadap sampel KK1-6 pada taraf


Fhitung = 69,55. Kondisi Fhitung G1-6 dan KK1-6 > Ftabel(29,30) (1,84) atau nilai

signifikansi 0,00 lebih kecil dari 0,05 menunjukkan terdapat perbedaan pengaruh

proses pelapisan (urutan pencelupan) dan waktu kontak terhadap daya hambat

terhadap bakteri Staphylococcus aureus.

Uji lanjut untuk menentukan proses pelapisan optimum dilakukan dengan

uji komparasi ganda model Duncan. Hasil uji lanjut dengan model Duncan

disajikan pada Lampiran 6. Berdasarkan hasil uji terhadap sampel G1-6 diketahui

sampel G2, G3, G4 pada waktu kontak 6 dan 9 jam tidak berbeda. Namun pada

sampel G2 waktu kontak 12 jam memiliki daya hambat lebih besar dari G3 dan

G4 yaitu sebesar 98,15%. Hasil uji terhadap sampel KK1-6 diketahui bahwa

sampel KK1 dan KK2 pada waktu kontak 6, 9, 12, dan 24 jam tidak berbeda.

Namun pada waktu kontak 3 jam KK1 dan KK2 daya hambatnya berbeda. Daya

hambat KK1 pada waktu kontak 3 jam telah mencapai 92,98%. Sehingga proses

pelapisan optimum ditunjukkan pada G2 dan KK2.

Urutan pelapisan G2 dan KK2 adalah kitosan/Ag-TiO2/Ag-Ag. Pada

pelapisan ini kitosan/Ag akan berinteraksi dengan kain kasa dan berfungsi sebagai

pijakan Ag. Komposit TiO2/Ag akan berinteraksi pada sisi aktif kain kasa yang

tidak berinteraksi dengan kitosan/Ag dan atau berinteraksi pada sisi aktif

kitosan/Ag selain ammonium kwartenernya. Pelapisan Ag pada proses terakhir

akan mengisi sisa-sisa ruang kosong yang terbentuk dari pelapisan sebelumnya

dan atau berinteraksi dengan kitosan/Ag dan TiO2/Ag. Sehingga Ag lebih kuat

menempel, lebih tahan lama, dan stabil. Senyawa Ag akan berinteraksi dengan

gugus sulfidril pada bakteri sehingga menghambat proses respirasi bakteri yang

mengakibatkan kematian sel bakteri. Akibatnya daya hambat bakterinya menjadi

besar.

Pelapisan KK3 dan KK4 adalah pelapisan yang proses terakhir dicelupkan

pada kristal TiO2/Ag anatase. Pada kedua pelapisan tersebut setelah jam ke 6 daya


commit to user

37

hambatnya menjadi sangat kecil. Secara umum hal ini dimungkinkan karena

rongga/pori yang terbentuk pada kristal anatase yang menjadi media pertumbuhan

dari bakteri sehingga sifat antibakterinya menjadi sangat kecil.

Pelapisan G5 dan G6 memiliki daya hambat dibawah 20%. Pelapisan KK5

dan KK6 memiliki daya hambat di bawah 20% mulai waktu kontak 6 jam. Hal ini

kemungkinan karena keberadaan kitosan/Ag pada lapisan paling luar

mengakibatkan TiO2/Ag dan Ag terselimuti oleh kitosan/Ag sehingga potensi

antibakterinya menjadi terhambat sehingga mekanisme antibakterinya hanya

berasal dari kitosan/Ag saja. Terjadi kompetisi pada kitosan dalam hal

menghambat dan mempercepat pertumbuhan bakteri karena nitrogen pada kitosan

dapat berfungsi sebagai inhibitor sekaligus sumber makanan bakteri (Purnawan,

2008).

Untuk mengetahui kelebihan kain kasa yang dilapisi tiga senyawa

antibakteri dibandingkan dengan penggunaan satu senyawa/komposit saja

disajikan pula hasil pengujian daya hambat terhadap masing-masing senyawa.

Daya hambat terhadap kain kasa dengan pelapisan menggunakan masing-masing

senyawa disajikan pada Gambar 14.

Gambar 14. Daya hambat kain kasa terlapisi kitosan/Ag (K), TiO2/Ag sol-gel (G),

kristal TiO2/Ag anatase (KK), dan Ag (A).

Berdasarkan Gambar 16 tersebut rata-rata daya hambat pelapisan K, G,

dan KK masih rendah. Pada kain kasa terlapisi Ag (A) daya hambatnya dapat

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

A K G KK

% D

aya

ham

bat

jam ke-3

jam ke-6

jam ke-9

jam ke-12

jam ke-24


commit to user

38

mencapai 93% pada waktu kontak 9 jam, namun kelemahannya setelah proses

pencucian yang disajikan pada Gambar 18 daya hambatnya menjadi sangat kecil.

F. Pengaruh Kristalinitas TiO2/Ag terhadap Sifat Antibakteri

Pengaruh kristalinitas TiO2/Ag terhadap sifat antibakterinya diketahui

dengan membandingkan daya hambat G2 dan KK2 yang disajikan pada Gambar

15. Berdasarkan Gambar 15 diketahui bahwa daya hambat KK2 rata-rata berada

di atas 90%. Sehingga diperlukan uji statistik untuk pengujian hipotesis pengaruh

perbedaan kristalinitas komposit TiO2/Ag terhadap perbedaan aktivitas antibakteri

dan komposit TiO2/Ag anatase daya hambatnya lebih tinggi daripada amorf

dilakukan. Pengujian hipotesis tersebut dilakukan dengan analisis varian. Hasil

analisis disajikan pada Lampiran 6.

Gambar 15. Perbandingan daya hambat kitosan/AgTiO2/Ag sol-gel Ag (G2)

dan kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg (KK2).

Berdasarkan hasil analisis varian terhadap sampel G2 dan KK2 pada taraf


Fhitung = 8,93. Kondisi Fhitung > Ftabel(9,10) (3,02) atau nilai signifikansi 0,00 lebih

kecil dari 0,05 menunjukkan terdapat perbedaan pengaruh proses pencelupan G2

dan KK2 terhadap daya hambat terhadap bakteri Staphylococcus aureus.

Uji lanjut untuk menentukan proses pelapisan yang lebih baik antara G2

dan KK2 dilakukan dengan uji koparasi ganda model Duncan. Hasil uji lanjut

0

20

40

60

80

100

120

jam ke-3 jam ke-6 jam ke-9 jam ke-12 jam ke-24

% D

aya

ham

bat

G2

KK2


commit to user

39

dengan model Duncan disajikan pada Lampiran 6. Berdasarkan hasil uji diketahui

bahwa KK2 waktu kontak 6, 9, 12, dan 24 jam dengan G2 waktu kontak 9 dan 12

jam tidak berbeda. Namun berdasarkan lamanya waktu kontak sampel KK2

memiliki daya hambat yang lebih baik dari G2 karena pada waktu kontak 24 jam

KK2 masih memiliki daya hambat sebesar 96,81% sedangkan G2 hanya 75,58%.

G. Aktivitas Antibakteri Kain Kasa Setelah Pencucian

Proses pencucian dilakukan terhadap kain kasa terlapisi G2, KK2, dan A

untuk mengetahui ketahanan sifat antibakterinya. Pada proses ini digunakan 0,2%

(v/v) surfaktan tween-80 dengan alat ultrasonic vibrator. Daya hambat setelah

proses pencucian disajikan pada Gambar 16.

A.C2: Ag 2 kali pencucian; A.C3: Ag 3 kali pencucian; KK2.C2: kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg 2 kali

pencucian; KK2.C3: kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg 3 kali pencucian; G2.C2: kitosan/AgTiO2/Ag sol-

gelAg 2 kali pencucian; G2.C3: kitosan/AgTiO2/Ag sol-gelAg 3 kali pencucian.

Gambar 16. Daya hambat kain terlapisi A, G2, dan KK2 setelah proses pencucian.

Berdasarkan Gambar 16, kain kasa yang terlapisi G2 dan KK2 setelah

pencucian masih memiliki daya hambat yang cukup tinggi. Namun pada kain kasa

yang terlapisi A daya hambatnya sangat rendah bahkan menjadi negatif. Hal ini

kemungkinan karena setelah proses pencucian Ag yang dilapiskan pada kain kasa

tersebut rontok. Kerontokan Ag pada kain kasa tersebut menghilangkan sifat

antibakterinya dan mengakibatkan kain kasa menjadi media pertumbuhan bakteri,

karena pada dasarnya kain kasa adalah suatu material yang dapat menjadi media

-20

0

20

40

60

80

100

120

A.C2 A.C3 KK2.C2 KK2.C3 G2.C2 G2.C3

% D

aya

ham

bat

jam ke-3

jam ke-6

jam ke-9

jam ke-12

jam ke-24


commit to user

40

yang baik untuk pertumbuhan bakteri (Chen et al., 2010). Akan tetapi pada

pelapisan G2 dan KK2 meskipun Ag yang dilapiskan telah rontok, kerontokan

tersebut justru membuka sisi aktif senyawa lain yang telah dilapiskan sebelum Ag,

yaitu kitosan/Ag dan TiO2/Ag. Hal tersebut juga didukung oleh pengujian data

menggunakan analisis varian dua faktor yang disajikan pada Lampiran 6.

Analisis varian dua faktor ini dilakukan terhadap sampel kain kasa

terlapisi A, G2, dan KK2 sebelum dan sesudah pencucian pada waktu kontak 12

dan 24 jam. Berdasarkan hasil analisis varian dua faktor terhadap sampel A, A.C1,

A.C2, dan A.C3 pada taraf kepercayaan 95% dengan derajat bebas 3 diperoleh

nilai Fhitung = 264,33 dan Ftabel = 19. Kondisi Fhitung > Ftabel menunjukkan terdapat

perbedaan daya hambat kain kasa yang terlapisi A sebelum dan sesudah proses

pencucian terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Kain kasa dengan proses

pelapisan A (sebelum pencucian) memiliki daya hambat lebih tinggi daripada

A.C1, A.C2, dan A.C3 (setelah pencucian).

Analisis varian dua faktor terhadap sampel kain kasa terlapisi G2 sebelum

dan sesudah pencucian pada waktu kontak 12 dan 24 jam pada taraf kepercayaan

95% dengan derajat bebas 3 diperoleh nilai Fhitung = 2,76 dan Ftabel = 19. Kondisi

Fhitung < Ftabel menunjukkan terdapat bahwa tidak terdapat perbedaan daya hambat

kain kasa yang terlapisi G2 sebelum dan sesudah proses pencucian terhadap

bakteri Staphylococcus aureus. Analisis varian dua faktor terhadap sampel kain

kasa terlapisi KK2 sebelum dan sesudah pencucian pada waktu kontak 12 dan 24

jam pada taraf kepercayaan 95% diperoleh nilai Fhitung = 0,80 dan Ftabel = 19.

Kondisi Fhitung < Ftabel menunjukkan terdapat bahwa tidak terdapat perbedaan daya

hambat kain kasa yang terlapisi KK2 sebelum dan sesudah proses pencucian

terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Sehingga daya hambat G2 dan KK2

sebelum dan sesudah pencucian tidak berbeda signifikan.


commit to user

41

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Perbedaan proses pelapisan dapat mempengaruhi perbedaan aktivitas

antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus aureus. Kain kasa terlapisi

dengan proses terakhir dicelupkan pada Ag memiliki aktivitas antibakteri

paling besar, kitosan/AgTiO2/Ag sol-gelAg (G2) memiliki daya hambat

98,15% pada waktu kontak 12 jam dan kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg

(KK2) memiliki daya hambat 98,13% pada waktu kontak 12 jam.

2. Kristal TiO2/Ag anatase memiliki aktivitas antibakteri lebih baik daripada

amorf.

3. Aktivitas antibakteri kain kasa terlapisi kitosan/AgTiO2/Ag sol-gelAg

(G2) dan kitosan/AgTiO2/Ag anataseAg (KK2) sebelum dan setelah

pencucian tidak memiliki perbedaan yang signifikan.

B. Saran

Beberapa hal yang harus dilakukan untuk pengembangan penelitian lebih

lanjut adalah:

1. Penelitian terhadap komposit (kitosan/Ag, TiO2/Ag, dan Ag) yang diblending

terlebih dahulu baru dilapiskan ke kain kasa.

2. Karakterisasi lebih lanjut kain sebelum dan sesudah pelapisan untuk

mengetahui interaksi komposit dengan kain kasa.

3. Uji aktivitas antibakteri lebih lanjut, misalnya dengan metode turbidimetri

agar lebih diketahui jumlah koloni dari bakteri yang diukur densitas

optikalnya.

pengaruh proses pelapisan kitosan/ag, tio2/ag, ag dan .../pengaruh... · dilapiskan pada kain katun...

Documents