Sintesis dan Karakterisasi Filamen 3D Printing Berbahan Dasar Komposit Polikaprolakton (PCL)/Hidroksiapatit untuk Pencetakan Bone Scaffolding

Kulsum, Umi (2024) Sintesis dan Karakterisasi Filamen 3D Printing Berbahan Dasar Komposit Polikaprolakton (PCL)/Hidroksiapatit untuk Pencetakan Bone Scaffolding. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007212009-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2026. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Bone scaffolding merupakan alternatif utama untuk menangani kerusakan tulang yang berfungsi untuk merangsang pertumbuhan sel tulang baru sehingga harus memiliki sifat biokompatibel dan bioaktivitas terhadap sel tulang manusia. Fused Deposition Modeling (FDM) merupakan teknik 3D printing yang memiliki kemampuan dalam membuat model yang kompleks. Namun, filamen untuk metode FDM belum banyak dikembangkan untuk diaplikasikan sebagai bone scaffolding. Oleh sebab itu, pada penelitian ini dikembangkan filamen biokompatibel berbahan komposit hidroksiapatit (HA), polikaprolakton (PCL), dan kitosan. HA dipilih karena memiliki sifat biokompatibel dan bioaktivitas yang baik sehingga dapat merangsang pertumbuhan tulang baru. Namun, HA memiliki sifat mekanik yang rendah sehingga perlu dikombinasikan dengan PCL untuk meningkatkan sifat mekanik. Penambahan kitosan berfungsi sebagai agen antibakteri untuk menghambat adanya pertumbuhan bakteri. Pada penelitian ini, filamen divariasikan menjadi tiga yaitu PCL/HA30%, PCL/HA40%, dan PCL/HA/Kitosan. Filamen dikarakterisasi menggunakan XRD dan FTIR untuk mengidentifikasi komposisi, pengujian tarik untuk mengetahui sifat mekanik, serta uji densitas dan SEM untuk mengetahui sifat fisis dan morfologinya. Pengujian antibakteri kemudian dilakukan pada hasil 3D printing untuk mengetahui aktivitas antibakterinya. Ketiga filamen yang dihasilkan dapat diaplikasikan untuk 3D printing FDM. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa filamen PCL/HA30%, PCL/HA40%, dan PCL/HA/Kitosan memiliki nilai tensile strength 9,28 MPa, 6,25 MPa, dan 8,29 MPa sehingga disimpulkan nilai tensile strength berbanding terbalik dengan kandungan HA. Penambahan HA juga mempengaruhi hasil morfologi, meningkatnya kandungan HA mengakibatkan aglomerasi meningkat sehingga nilai tensile strength turun. Hasil uji antibakteri menunjukkan filamen PCL/HA/Kitosan memiliki sifat antibakteri yang lebih tinggi dibandingkan filamen PCL/HA30%. Sehingga disimpulkan bahwa hasil filamen PCL/HA/Kitosan yang dikembangkan pada penelitian ini memiliki sifat antibakteri yang baik untuk diaplikasikan sebagai bone scaffolding.
=================================================================================================================================
Bone scaffolding is the main alternative for treating bone damage which functions to stimulate the growth of new bone cells so it must have biocompatible properties and bioactivity towards human bone cells. Fused Deposition Modeling (FDM) is a 3D printing technique that has the ability to create complex models. However, filaments for the FDM method have not been widely developed for application as bone scaffolding. Therefore, in this research, a biocompatible filament made from a composite of hydroxyapatite (HA), polycaprolactone (PCL) and chitosan was developed. HA was chosen because it has good biocompatibility and bioactivity so it can stimulate new bone growth. However, HA has low mechanical properties so it needs to be combined with PCL to improve mechanical properties. The addition of chitosan functions as an antibacterial agent to inhibit bacterial growth. In this research, the filaments were varied into three, namely PCL/HA30%, PCL/HA40%, and PCL/HA/Chitosan. The filaments were characterized using XRD and FTIR to identify the composition, tensile testing to determine the mechanical properties, as well as density and SEM tests to determine the physical and morphological properties. Antibacterial testing was then carried out on the 3D printing results to determine its antibacterial activity. The three filaments produced can be applied for FDM 3D printing. The tensile test results show that the PCL/HA30%, PCL/HA40%, and PCL/HA/Chitosan filaments have tensile strength values of 9.28 MPa, 6.25 MPa, and 8.29 MPa, so it can be concluded that the tensile strength value is inversely proportional to the content. HA. The addition of HA also affects the morphological results, increasing the HA content results in increased agglomeration so that the tensile strength value decreases. Antibacterial test results show that PCL/HA/Chitosan filaments have higher antibacterial properties than PCL/HA30% filaments. So it is concluded that the PCL/HA/Chitosan filaments developed in this research have good antibacterial properties for application as bone scaffolding.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	bone scaffolding, filament, PCL/HA composite, 3D printing, antibacterial, filamen, komposit PCL/HA, pencetakan 3D, antibakteri
Subjects:	R Medicine > R Medicine (General) > R857.M3 Biomedical materials. Biomedical materials--Testing. T Technology > TP Chemical technology > TP1140 Polymers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Umi Kulsum
Date Deposited:	15 Feb 2024 04:10
Last Modified:	15 Feb 2024 04:10
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/107106

Actions (login required)

View Item