Makalah Biomaterial

MAKALAH KIMIA
BIOMATERIAL DALAM KIMIA

Tugas untuk memenuhi mata kuliah Kimia





Disusun oleh:
Nama : Kumalasari
NPM : 0410088912
Prodi : Agroteknologi



UNIVERSITAS PEKALONGAN



KATA PENGANTAR



Alhamdulillah hirobbil’alamin, puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya kepada penyusun, sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik dan pada waktu yang telah ditentukan. Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia tentang "Biomaterial dalam Kimia”.
Tim penyusun tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada Dosen Pembimbing dan teman-teman fakultas pertanian serta semua pihak yang terlibat dalam penyusunan makalah ini. Akhirnya tim penyusun menyadari bahwa makalah ini jauh dari sempurna. Untuk itu tim penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca, sehingga makalah ini bisa bermanfaat untuk pembaca.


                                                                             Pekalongan, 30 Nopember 2014

Penyusun










DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.................................................................................................... i
DAFTAR ISI.................................................................................................................. ii
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1  Latar Belakang Masalah.............................................................................. 1
1.2  Rumusan Masalah........................................................................................ 1
1.3  Tujuan ......................................................................................................... 1


BAB 2. PEMBAHASAN

 2.1 Biomaterial
2.1.1 Pengartian Biomaterial............................................................................... 2
2.1.2 Jenis Biomaterial
2.1.2.1 Biomaterial Sintetik....................................................................... 2
2.1.2.2 Biomaterial Alam........................................................................... 4

 2.2 Biomaterial Berbasis Logam
2.2.1 Syarat Utama Biomaterial............................................................................ 5

BAB III PENUTUP
Kesimpulan..................................................................................................................... 7

Daftar Pustaka................................................................................................................ 8
             
 BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang Masalah
Permintaan dan penggunaan biomaterial berbasis logam meningkat tajam akhir-akhir ini. Perubahan piramida umur penduduk dunia dengan meningkatnya jumlah penduduk dunia yang lanjut usia serta tingginya angka kecelakaan baik darat, laut dan udara merupakan sebab utama peningkatan tersebut. Sebagai gambaran, permintaan dan penggunaan biomaterial dari logam mencapai US$ 212,8 juta pada tahun 2008, bahkan penggunaan biomaterial dari logam sebagai pengganti tulang pangkal paha akan mencapai jumlah 272.000 buah pada tahun 2030. Kebanyakan dari biomaterial yang digunakan untuk gigi dan pengganti tulang atau ortopedik.  Biomaterial sebagai pengganti tulang atau gigi ini bersifat permanen sehingga logam dan alloy yang mempunyai ketahanan korosi yang tinggi yang bisa digunakan.


1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah penulisan makalah ini adalah:
1.     Apa yang dimaksud dengan Biomaterial?
2.     Apakah yang dimaksud dengan biomaterial berbasis logam ?


1.3 Tujuan
Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui:
1.     Pengertian  Biomaterial
2.     Pengertian Biomaterial berbasis logam










BAB II

Pembahasan


2.1 Biomaterial
2.1.1  Pengartian Biomaterial
Biomaterial adalah bidang yang menggunakan ilmu dari berbagai disiplin ilmu yang membutuhkan pengetahuan dan pemahaman mendasar dari sifat-sifat material pada umumnya, dan interaksi dari material dengan lingkungan biologis.
Bidang biomaterial didesain untuk memberikan pemahaman dan pengajaran di bidang fisika, kimia dan biologi dari material, dan juga dengan berbagai bidang dari teknik secara umum seperti matematika, kemasyarakatan, dan ilmu sosial. Sebagai tambahan, mahasiswa yang berurusan dengan bidang ini harus mencapai pemahaman yang mendalam dan berusaha untuk memperoleh pengalaman pada penelitian biomaterial. Ketika pemahaman mahasiswa mengenai prinsip dasar dari ilmu material teraplikasikan, pemahaman penuh dari biomaterial dan aplikasinya dengan lingkungan biologis juga membutuhkan derajat yang lebih tinggi dari
spesialisasi ilmu yang ada.
Bidang biomaterial mengarah pada ilmu material dan bidang ilmu biologi serta kimia. Material buatan manusia meningkat sesuai dengan penggunaan aplikasinya seperti pada drug-delivery dan terapi gen (gene therapy), perancah untuk rekayasa jaringan (tissue engineering), penggantian bagian tubuh (body replacement), serta alat biomedis dan bedah. Peningkatan ini sejalan dengan
meningkatnya kebutuhan manusia akan tingkat kehidupan yang lebih baik.

2.1.2    Jenis Biomaterial
2.1.2.1              Biomaterian Sintetik
Kebanyakan biomaterial sintetik yang digunakan untuk implantasi adalah material umum yang sudah lazim digunakan oleh para insiyur dan ahli material. Pada umumnya, material ini dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu : logam, keramik, polimer dan komposit.

Tabel 2.1.2.1 Material yang digunakan untuk aplikasi ortopedi.
MATERIAL
APLIKASI
LOGAM DAN PADUANNYA

316L stainless steel

CP-Ti, Ti-Al-V, Ti-Al-
Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-
Mo-Zr-Fe


Co-Cr-Mo, Cr-Ni-Cr- Mo


Ni-Ti


Fiksasi retak (fracture fixation), stents, instrument Bedah
Pengganti tulang dan sendi, fiksasi retak, implantasi
denta Pengganti tulang dan sendi, implantasi dental,

perbaikan protesa dental, pompa jantungl, pacemaker encapsulation

Pelat tulang, stents, kawat orthodonti
POLIMER

Polietilen

Polipropilen, Poliamida

PET

PVC

PMMA


Pengganti tulang sendi

Benang jahit

Benang jahit, pembuluh darah buatan

Tubing

Pengganti tulang sendi (bone cements)
KERAMIK DAN GELAS

Alumina, Zirconia

Calcium phosphates


Bioactive glasses


Pengganti tulang sendi

Perbaikan dan penambah tulang, pelapisan permukaan pada logam

Pengganti tulang
KOMPOSIT

BIS-GMA-quartz/silica filler

PMMA-glass fillers


Restorasi dental composite

Dental cements


a.     Logam
Sebagai bagian dari material, logam merupakan material yang sangat banyak digunakan untuk implantasi load-bearing. Misalnya, beberapa dari kebanyakan pembedahan ortopedi pada umumnya melibatkan implantasi dari material logam. Mulai dari hal sederhana seperti kawat dan sekrup untuk pelat yang bebas dari patah sampai pada total joint prostheses (tulang sendi buatan) untuk pangkal paha, lutut, bahu, pergelangan kaki dan banyak lagi. Dalam ortopedi, implantasi bahan logam digunakan pada pembedahan maxillofacial, cardiovascular, dan sebagai material dental. Walaupun banyak logam dan paduannya digunakan untuk aplikasi peralatan medis, tetapi yang paling sering digunakan adalah baja tahan karat, titanium murni dan titanium paduan, serta
paduan cobalt-base (tabel 2.1.2.1)

b.     Polimer
Berbagai jenis polimer banyak digunakan untuk obat-obatan sebagai biomaterial. Aplikasinya mulai dari wajah/muka buatan sampai pada pipa tenggorokan, dari ginjal dan bagian hati sampai pada komponen-komponen dari jantung, serta material untuk gigi buatan sampai pada material untuk pangkal paha dan tulang sendi lutut (tabel 2.1.2.1). Material polimer untuk biomaterial ini juga digunakan untuk bahan perekat medis dan penutup, serta pelapis yang digunakan
untuk berbagai tujuan.

c.      Keramik
Keramik juga telah banyak digunakan sebagai material pengganti dalam ilmu kedokteran gigi. Hal ini meliputi material untuk Mahkota gigi, tambalan dan gigi tiruan. Tetapi, kegunaannya dalam bidang lain dari pengobatan medis tidak terlihat begitu banyak bila dibandingkan dengan logam dan polimer. Hal ini dikarenakan ketangguhan retak yang buruk dari keramik yang akan sangat membatasi penggunaannya untuk aplikasi pembebanan. Seperti yang terlihat pada tabel 2.1.2.1 diatas, material keramik sedikit digunakan untuk pengganti tulang sendi (joint replacement), perbaikan tulang (bone repair) dan penambahan tulang (augmentation).
d.     Komposit
Seperti yang terlihat pada tabel 2.1.2.1, biomaterial komposit yang sangat cocok dan baik digunakan di bidang kedokteran gigi adalah sebagai material pengganti atau tambalan gigi. Walaupun masih terdapat material komposit lain seperti komposit karbon-karbon dan komposit polimer berpenguat karbon yang dapat digunakan pada perbaikan tulang dan penggantian tulang sendi karena memiliki nilai modulus elastis yang rendah, tetapi material ini tidak menampakkan
adanya kombinasi dari sifat mekanik dan biologis yang sesuai untuk aplikasinya. Tetapi juga, material komposit sangat banyak digunakan untuk prosthetic limbs (tungkai buatan), dimana terdapat kombinasi dari densitas/berat yang rendah dan kekuatan yang tinggi sehingga membuat material ini cocok untuk aplikasinya.

2.1.2.2         Biomaterial Alam

Beberapa material yang diperoleh dari binatang atau tumbuhan ada pula yang penggunaannya sebagai biomaterial yang layak digunakan secara luas. Keuntungan pada penggunaan material alam untuk implantasi adalah material ini hampir sama dengan material yang ada pada tubuh. Menyikapi hal ini, maka terdapat bidang lain yang cukup berkembang dan baik untuk dipahami yaitu bidang biomimetics. Material alam biasanya tidak memberikan adanya bahaya racun yang
sering dijumpai pada material sintetik. Dan juga, material ini dapat membawa protein spesifik yang terikat didalamnya dan sinyal biokimia lainnya yang mungkin dapat membantu proses penyembuhan, pemulihan dan integrasi dari jaringan (tissue). Selain itu, material alam dapat juga digunakan untuk mengatasi masalah immunogenicity.

Masalah lain yang berkaitan dengan material ini adalah kecenderungannya untuk berubah sifat atau terdekomposisi pada temperatur dibawah titik lelehnya. Hal ini tentu akan membatasi proses fabrikasinya menjadi material implantasi menjadi beragam bentuk dan ukuran. Contoh dari material alam adalah kolagen, yang hanya terdapat dalam bentuk serat, mempunyai struktur triple-helix, dan merupakan protein yang sangat banyak terdapat pada binatang diseluruh dunia.
Sebagai contoh, hampir 50 % protein pada kulit sapi adalah kolagen. Hal tersebut membentuk komponen yang signifikan dari jaringan penghubung seperti tulang, tendon, ligament dan kulit. Terdapat kurang lebih sepuluh jenis berbeda dari
kolagen dalam tubuh, yaitu :
 Tipe I ditemukan terutama pada kulit, tulang dan tendon
 Tipe II ditemukan pada tulang rawan arteri pada tulang sendi dan
 Tipe III merupakan unsur utama dari pembuluh darah.

Kolagen sudah banyak dipelajari untuk digunakan sebagai biomaterial. Material implantasi ini biasanya dalam bentuk sponge yang tidak memiliki kekuatan mekanik atau kekakuan yang signifikan. Material ini sangat menjanjikan sebagai perancah untuk pertumbuhan jaringan-baru (neotissue growth) dan tersedia juga sebagai produk untuk penyembuh luka. Injectable collagen (kolagen yang disuntikkan atau dimasukkan ke dalam tubuh) sangat banyak digunakan untuk proses augmentasi (penambah) atau pembangun dari jaringan dermal (dermal tissue) untuk bahan kosmetik. Material alam lain yang ditinjau masih dalam tahap pertimbangan, termasuk karang, chitin (dari serangga dan binatang berkulit keras seperti udang, kepiting dan lain-lain), keratin (dari rambut), dan selulosa (dari tumbuhan).
2.2 Biomaterial berbasis Logam
2.2.1 Syarat utama biomaterial
Syarat yang paling dasar adalah sifat anti karat yang tinggi. Tapi, bukan itu yang paling utama. Sifat yang utama yang harus dipunyai oleh biomaterial berbasis logam adalah kesuaian dengan sel hidup (excellent biocompatibility), karena biomaterial ditanam dalam tubuh atau mulut serta berhubungan langsung dengan sel hidup tubuh. Logam tersebut tidak boleh melepaskan ion-ion yang bersifat racun atau karsinogen bagi sel dan tubuh manusia. Bahkan akhir-akhir ini penggunaan baja tahan karat jenis 304 (campuran logam Fe-18%Cr-8%Ni) berkurang untuk penduduk berkulit putih karena ion nikel yang lepas dari baja  tersebut dapat menyebabkan alergi.
Pengembangan jenis logam baru untuk kegunaan biomaterial harus melalui uji biocompatibility yang sangat ketat. Uji In-Vitro dan In-Vivo harus dilaksanakan dan memang ada data sah yang menyatakan bahwa bahan tersebut tidak berbahaya untuk sel dan tubuh manusia. Oleh karena syarat serta ujian yang sangat ketat, jenis-jenis biomaterial yang sudah layak untuk komersialisasi sangat terbatas seperti biomaterial dari besi, cobalt atau titanium.
Baja Tahan Karat

Contoh penggunaan biomaterial
Baja tahan karat merupakan biomaterial generasi awal karena sifat ketahanan karat, mudah diproduksi dan harganya yang murah. Tidak semua jenis baja tahan karat dapat digunakan sebagai biomaterial, biasanya baja tahan karat yang mempunyai matrik austenite saja yang digunakan seperti baja tahan karat 304 dan 316. Baja tahan karat 316 merupakan derivasi baja tahan karat 304 (Fe-18%Cr-8%Ni) dengan penambahan maksimal 2% Mo. Bahan ini tidak terlalu baik untuk biomaterial karena mudah terserang korosi yang sifatnya lokal seperti korosi batas butir atau pelubangan (pitting). Ditambah lagi, adanya keluhan dari pasien dari bangsa kulit putih yang merupakan efek samping akibat pelepasan ion nikel dari baja tersebut. Dalam dekade terakhir, ada penemuan yang berusaha untuk memperbaiki sifat baja tahan karat jenis austenit. Penggunaan unsur nitrogen (N) menunjukan bahwa jumlah nikel dapat dikurangi bahkan dihilangkan tanpa mengurangi kestabilan fasa austenit. Penggunaan nitrogen ini ternyata meningkatkan ketahanan korosi baja tersebut. Tapi, baja tahan karat ini masih dalam proses pengembangan.
Alloy Co-Cr
Komposisi campuran ini adalah Co-(26~30)%Cr-(5~7)%Mo. Ada dua jenis campuran logam ini yang digunakan sebagai biomaterial yaitu campuran logam Co-Cr cor dan campuran logam Co-Cr tempaan. Ciri utama campuran logam Co-Cr cor adalah mempunyai kandungan karbon yang tinggi. Kandungan ini menyebabkan pembentukan karbida (M23C6) yang besar sehingga campuran logam ini mempunyai ketahanan haus yang lebih baik daripada campuran logam Co-Cr tempaan. Campuran logam ini banyak digunakan untuk aplikasi gigi palsu.
Sebaliknya, campuran logam Co-Cr tempaan mempunyai kandungan karbon yang rendah. Tetapi, ini bukan berarti biomaterial ini mempunyai sifat fisika atau sifat mekanik yang rendah. Campuran logam ini melalui proses pemanasan serta deformasi baik suhu tinggi dan suhu kamar maka mikrostrukturnya lebih kecil dan seragam. Sifat mekanik bahan ini lebih baik seperti kekuatan tarikan, pemanjangan kecuali sifat ketahanan haus.
Titanium
Mungkin biomaterial ini yang penggunaannya meningkat tajam. Bahan ini mempunyai kekuatan yang tinggi, ringan dan ketahanan korosi yang baik. Bahkan, sifat ketahanan korosi ini lebih baik bila dibandingkan dengan campuran logam Co-Cr apalagi dengan baja tahan karat. Lapisan titanium oksida tipis yang melapisi bahan ini membuat korosi pada bahan ini tidak dapat berlanjut lagi. Pada awal, titanium murni (CP Ti; commercially pure Ti) dan campuran logam Ti-6%Al-4%V banyak digunakan. Tetapi, kedua bahan ini mempunyai kelemahan untuk digunakan sebagai biomaterial. Titanium murni mempunyai struktur Kristal HCP (Hexagonal Close-Packed) sehingga mempunyai modulus Young yang tinggi (120GPa) padahal modulus Young tulang hanya 30GPa. Ini akan mengakibatkan stress shielding dan tulang akan rusak serta kerusakan pada tulang pangkal paha yang palsu. Selain itu, campuran logam Ti-6%Al-4%V juga masih mempunyai struktur HCP sehingga tulang akan mendapatkan masalah. Di tambah lagi, ion Al dan ion V ditemukan berbahaya untuk sel dan sistem syaraf manusia. Untuk mengatasi masalah di atas, banyak campuran logam baru dibuat meskipun menggunakan unsur-unsur yang susah didapat. Campuran logam yang telah dikembangkan serta digunakan adalah campuran logam Ti–29Nb–13Ta–4.6Zr, campuran logam Ti–12Mo–6Zr–2Fe (TMZF), campuran logam Ti–35Nb–7Zr–5Ta(TiOsteum). Campuran logam ini telah dikembangkan secara bersamaan di Amerika Serikat dan Jepang. Konsep pengembangan campuran logam in adalah peningkatan stabilitas fasa BCC (Body Centered Cubic) pada campuran logam tersebut baik suhu tinggi dan suhu kamar. Dengan stabilnya fasa BCC maka modulus Young biomaterial dari titanium akan mendekati modulus Young tulang.

BAB III
Penutup

Kesimpulan

Biomaterial berasal dari alam dan sintetik. Tujuan penggunaan biomaterial ini adalah untuk meningkatkan kualitas hidup seseorang sehingga mencapai taraf kesehatan yang lebih baik. Penggunaan biomaterial berbasis logam akan terus meningkat karena keadaan penduduk di dunia. Hal yang paling penting adalah proses pengembangan dan riset terhadap campuran logam-campuran logam baru berdasarkan kebutuhan dan sifat yang diperlukan. Kemudian, pengawasan serta uji coba terutama biocompatibility sangat perlu diperhatikan karena biomaterial tersebut akan ditanam dan digunakan dalam tubuh manusia yang sangat rentan terhadap racun dan ion-ion yang dikeluarkan oleh logam tersebut.


























DAFTAR PUSTAKA



www.pustaka.unpad.ac.id/…/makalah_...
Diambil pada hari kamis 27 Nopember 2014 pada pukul 13.00

Amizamroni-3.blogspot.com/2010/06/biomaterial-berbasis-logam.html?m=1

Diambil pada hari sabtu 29 Nopember 2014 pada pukul 17.00

http:www.infometrik.com/2009/08/biomaterial-berbasis-logam/
diambil pada hari jumat 28 Nopember 2014 pada pukul 10.00



  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

3 Response to "Makalah Biomaterial"

  1. Unknown says:
    May 23, 2017 at 1:01 AM

    Thx u..artikelnya membantu sekali

  2. Silvia Casmadi says:
    December 28, 2017 at 9:06 AM
    This comment has been removed by the author.
  3. Silvia Casmadi says:
    December 28, 2017 at 9:08 AM

    hai kaa
    tampilan blognya menarik
    isinya juga bermanfaat
    bisakah aku belajar bikin tampilan blog semenarik ini sama kaka??

Post a Comment

Free Website TemplatesFreethemes4all.comFree CSS TemplatesFree Joomla TemplatesFree Blogger TemplatesFree Wordpress ThemesFree Wordpress Themes TemplatesFree CSS Templates dreamweaverSEO Design