Hydroxyapatite (HAp) ialah mineral kalsium fosfat dengan formula Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, yang memainkan peranan penting dalam aplikasi bioperubatan seperti cantuman tulang, implan pergigian, dan sebagai sokongan pemangkin dalam pemulihan alam sekitar. Walaupun HAp biasanya disintesis daripada sumber sintetik, terdapat peningkatan minat untuk menggunakan bahan semula jadi seperti kulit moluska untuk pengeluarannya. Kulit moluska, sebahagian besarnya terdiri daripada kalsium karbonat (CaCO₃), menawarkan alternatif yang mesra alam dan kos efektif kepada kaedah konvensional.

Sumber dan Komposisi Kulit Moluska

Kulit moluska kebanyakannya terdiri daripada kalsium karbonat dalam bentuk aragonit atau kalsit, dengan komposisi tipikal sekitar 95% CaCO₃ mengikut berat. Baki komposisi termasuk matriks organik dan unsur-unsur minor. Kulit-kulit ini sering dibuang sebagai sisa produk dalam industri makanan laut, memberikan peluang berharga untuk dikitar semula menjadi bahan bernilai tinggi seperti HAp.

Rajah 1: Kulit moluska Polymesoda expansa (a) dan Perna viridis (b).

Rajah 2: Pelbagai jenis kulit moluska.
Sumber foto: Wikipedia

Kaedah Sintesis

Kaedah Keadaan Pepejal

Gambaran Keseluruhan Proses: Kulit moluska dikisar terlebih dahulu menjadi serbuk halus dan kemudian dicampur dengan prekursor kimia yang mengandungi fosfat, seperti (NHâ‚„)â‚‚HPOâ‚„ dalam penggilingan bebola dan kemudian dikalsinasi pada suhu tinggi untuk menghasilkan hydroxyapatite.

Kelebihan: Kaedah keadaan pepejal untuk menghasilkan hydroxyapatite daripada kulit moluska bermanfaat kerana kos yang rendah, mesra alam, dan boleh diperbesar. Kaedah ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketulenan tinggi dan kualiti hablur yang baik.

Cabaran: Cabaran utama kaedah keadaan pepejal ini termasuk memerlukan kawalan suhu yang tepat, kesukaran mencapai saiz zarah yang seragam dan ketulenan fasa, penggunaan tenaga yang tinggi, dan isu potensi kebolehan untuk diperbesar.

 

Kaedah Pemendakan Kimia Basah

Gambaran Keseluruhan Proses: Kulit-kulit tersebut dikisar terlebih dahulu menjadi serbuk halus dan menjalani rawatan asid untuk melarutkan CaCO₃. Larutan kalsium yang dihasilkan dicampur dengan sumber fosfat (seperti asid fosforik) di bawah keadaan terkawal untuk memendakkan HAp.

Kelebihan: Kaedah ini membolehkan sintesis HAp berketulenan tinggi dengan saiz dan morfologi zarah terkawal. Ia agak mudah dan boleh disesuaikan untuk menghasilkan HAp dengan sifat tertentu.

Cabaran: Proses ini melibatkan beberapa reagen kimia dan beberapa langkah, yang boleh menyebabkan kos yang lebih tinggi dan kebimbangan terhadap alam sekitar berkaitan dengan pembuangan bahan kimia.

 

Kaedah Sol-Gel

Gambaran Keseluruhan Proses: Ini melibatkan penyediaan prekursor gel daripada garam kalsium yang diperoleh daripada kulit moluska. Gel tersebut kemudian menjalani rawatan haba untuk menghasilkan HAp. Kaedah ini terkenal dengan keupayaannya untuk menghasilkan bahan halus dan homogen.

Kelebihan: Kaedah sol-gel menawarkan kawalan tinggi terhadap sifat HAp yang disintesis, termasuk saiz zarah dan luas permukaan. Ia juga bermanfaat untuk menghasilkan HAp dengan tahap ketulenan yang tinggi.

Cabaran: Proses ini boleh menjadi intensif tenaga dan kompleks, memerlukan kawalan tepat ke atas penyediaan gel dan keadaan rawatan haba.

 

Pencirian

Mencirikan HAp yang disintesis daripada kulit moluska melibatkan beberapa teknik analisis:

• Pembelauan Sinar-X (XRD): Memberikan maklumat mengenai fasa kristal dan ketulenan HAp.
• Mikroskop Elektron Imbasan (SEM): Mendedahkan morfologi dan taburan saiz zarah HAp yang disintesis.
• Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR): Mengenal pasti kumpulan fungsi dan mengesahkan kehadiran kumpulan hidroksil dan fosfat yang menjadi ciri HAp.

 

Aplikasi

Hydroxyapatite yang diperoleh daripada kulit moluska digunakan dalam pelbagai aplikasi kerana biokeserasian dan kelestariannya:

• Aplikasi Bioperubatan: HAp digunakan dalam cantuman tulang dan implan pergigian kerana keserupaannya dengan mineral tulang semula jadi. HAp daripada kulit moluska telah menunjukkan potensi dalam meningkatkan osteointegrasi dan menggalakkan regenerasi tulang.
• Pemulihan Alam Sekitar: HAp boleh bertindak sebagai penyerap logam berat dan bahan pencemar. Penggunaannya dalam rawatan air sisa membantu menyingkirkan pencemar dan meningkatkan kualiti air.
• Pemangkinan: HAp berfungsi sebagai bahan sokongan untuk pemangkin dalam pelbagai proses kimia, meningkatkan kecekapan dan kestabilan pemangkin.

 

Manfaat Kelestarian dan Ekonomi

Penggunaan kulit moluska untuk sintesis HAp memberikan manfaat alam sekitar dan ekonomi yang ketara. Dengan menukar kulit sisa menjadi HAp yang bernilai, kaedah ini mengurangkan pencemaran alam sekitar dan penggunaan sumber. Ia juga menawarkan alternatif kos efektif kepada pengeluaran HAp sintetik, menjadikannya pilihan menarik untuk aplikasi industri dan akademik.

 

Kesimpulan

Sintesis hydroxyapatite daripada kulit moluska mewakili pendekatan yang menjanjikan untuk menghasilkan biomaterial berharga ini dengan cara yang mesra alam. Pelbagai kaedah yang tersedia, termasuk kalsinasi dan karbonasi, pemendakan kimia basah, dan proses sol-gel, masing-masing menawarkan kelebihan dan cabaran unik. Penyelidikan dan pembangunan yang berterusan dalam bidang ini berkemungkinan akan meningkatkan kecekapan dan kebolehgunaan HAp yang diperoleh daripada kulit moluska, menyumbang kepada pengurangan sisa dan kemajuan teknologi bioperubatan dan alam sekitar.

 

 

Oleh,
Dr Rosnah Nawang
Pegawai Penyelidik NSCL

Tarikh Input: 30/08/2024 | Kemaskini: 04/09/2024 | roslina_ar