Pembuatan Nanoserat Selulosa dari Serat Batang Pisang Abaka (Musa Textilis) sebagai Pengisi Hidrogel Biomedis

Abstract

Serat pisang abaka merupakan sumber serat alami dengan sifat kimia dan sifat mekanik baik karena kandungan selulosa yang tinggi yang dapat memberikan kekuatan dan stabilitas pada dinding sel tanaman dan serat. Tujuan dari penelitian ini ini adalah untuk menentukan kondisi optimum dan mengetahui karakteristik hidrogel berbasis Nanoserat selulsa (NSS) dari serat pisang abaka yang terikat silang MBA, GA, dan kitosan sebagai hidrogel biomedis. Penelitian ini diawali dengan preparasi serat abaka dari batang pisang abaka dilanjutkan dengan proses isolasi selulosa dari serat abaka menggunakan metode hidrolisis asam dan alkalisasi. Selulosa yang didapat diekstraksi menggunakan hidrolisis asam dengan metode ledak uap dan homogynizer, sehingga diperoleh serbuk nanoserat selulosa. Karakterisasi NSS dianalisis dengan FT-IR, TEM, XRD dan TGA. Nanoserat selulosa (NSS) digunakan untuk pembuatan hidrogel berbasis NSS yang dipreparasi dengan dua jenis reaksi ikat silang, yakni menggunakan N,N-methylene-bis-acrylamide (MBA) dan glutaraldehid (GA) sebagai agen pengikat silang, dan kitosan untuk pembentukan ikat silang melalui reaksi gugus fungsi. Hidrogel berbasis NSS yang dipreparasi dengan kehadiran agen pengikat silang MBA dan GA, serta kitosan untuk pembentuk ikat silang yang diaplikasikan sebagai hidrogel biomedis. Karakterisasi hidrogel dianalisis dengan uji swelling, uji derajat ikat silang, FT-IR, TGA, XRD, SEM, uji iritasi kulit pada kelinci dan uji anti mikroba. Hasil yang diperoleh pada konsentrasi yang optimum pada pembuatan hidrogel dari MBA dan NSS (MBANSS) pada penambahan 0.2 gr MBA, untuk hidrogel NSS-GA (GeNSS) pada penambahan 0.5 gr NSS, sedangkan untuk hidrogel kitosan-NSS teroksidasi (KsNSS) pada penambahan 0.5 gr NSS, dapat terlihat pada uji swelling dan ikat silang. Berdasarkan sifat termal, derajat kristalinitas, sifat morfologi dan uji iritasi, hidrogel berbasis NSS sangat berpotensi sebagai hidrogel biomedis untuk aplikasi kosmetik atau masker wajah. Dari ketiga hidrogel MBANSS, GeNSS, dan KsNSS, yang paling berpotensi sebagai hidrogel biomedis untuk masker wajah adalah hidrogel KsNSS dapat dilihat dari derajat ikat silang yang tinggi, sifat morfologi yang homogen, persen derajat kristalinitas yang tinggi 45%, stabilitas termal yang baik dan tidak ada iritasi pada kulit dibandingkan dengan MBANSS dan GeNSS.

Cellulose fiber from Abacá pseudostem is a source of natural fiber with a good physical and mechanical properties due to its high cellulose content which provide strength and stability to the cell walls. The aim of this study was to determine the optimum condition and to characterize the cellulose nanofiber (CNF)-based hydrogels derived from Abacá pseudostem cross-linked with N,N-methylene-bisacrylamide (MBA), glutaraldehyde (GA), and chitosan as biomedical hydrogels. The study was initiated by preparing the cellulose fiber from Abacá followed with the isolation of cellulose through acid hidrolysis with steam explosion and homogenizer methods, then yielded the CNF. The cellulose nanofiber was analyzed using FT-IR, TEM, XRD, and TGA. The CNF was utilized to prepare CNF-based hydrogels formerly prepared with two types of crosslinking reactions, the N,N-methylene-bisacrylamide (MBA) and glutaraldehyde (GA) as crosslinking agents and chitosan to form cross-link through functional group reaction. Hydrogels were analyzed under following tests, i.e. swelling test, degree of crosslinking, FT-IR, TGA, XRD, SEM, skin irritation test on rabbits and antimicrobial test. The results showed that the concentrations of 0.2 g of MBA (MBA-CNF), 0.5 g of gelatin (GeCNF), and 0.5 g of oxidized chitosan (CsCNF) were determined as the optimum conditions in preparing hydrogels. Based on the results of swelling test, degree of crosslinking, thermal properties, crystalinnity degree, morphological properties, and irritation test, the CNF-based hydrogels were potential as biomedical hydrogels with specific application in cosmetics or face mask. CsCNF hydrogels were selected as the most potential biomedical hydrogels for face mask due to its high degree of crosslinking, a homogenous morphology, a high degree of crystallinity (45%), while showing no indication of irritation or biocompatible compared to the MBACNF and GeCNF.