Sintesis dan Pengujian Tinta Direct Ink Writing (DIW) 3D Printing serta Pencetakannya Berbahan Dasar Komposit Polikaprolakton (PCL)/Hidroksiapatit (HA) untuk Bone Scaffolding

Siagian, Rainhard Abram Onwardo (2024) Sintesis dan Pengujian Tinta Direct Ink Writing (DIW) 3D Printing serta Pencetakannya Berbahan Dasar Komposit Polikaprolakton (PCL)/Hidroksiapatit (HA) untuk Bone Scaffolding. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201089-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Bone scaffolding merupakan kunci utama dalam rekayasa jaringan tulang yang berfungsi untuk menyediakan struktur pendukung bagi pertumbuhan dan regenerasi jaringan tulang. Scaffold tulang dirancang untuk meniru arsitektur mikro dan makro tulang alami juga sifat biokompatibel dan bioaktivitas dari sel tulang manusia sehingga memfasilitasi integrasi dan pertumbuhan sel-sel tulang. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan tinta komposit berbasis Hidroksiapatit (HA) dan Polikaprolakton (PCL) yang akan digunakan dalam pencetakan 3D metode Direct Ink Writing (DIW) untuk aplikasi bone scaffolding. Komposit ini dirancang untuk mendukung regenerasi tulang dengan memanfaatkan sifat biokompabilitas dan osteokonduktif HA serta biodegradibilitas dan penguatan mekanis dari PCL. Penelitian ini melibatkan sintesis tinta dengan pelarut organik dengan beberapa variasi kelarutan PCL mulai dari 30%-50% dengan rasio perbandingan berat PCL:HA 1:0,5; 1:1; 1:1,5 hingga mendapatkan komposisi yang baik untuk pencetakan 3D metode DIW, setelah itu dilakukan pencetakan dalam bentuk scaffold. Tinta komposit akan dikarakterisasi dengan uji viskositas kemudian scaffold hasil cetakan akan di karakterisasi menggunakan FTIR dan XRD untuk mengindentifikasi komposisi, pengujian tekan untuk mengetahui nilai compressive, serta uji densitas, porositas, dan SEM untuk mengetahui sifat fisis dan morfologi dari scaffold.
Hasil eksperimen dan pengujian menunjukkan bahwa variasi tinta yang baik untuk dicetak yaitu tinta komposit dengan kelarutan PCL 50% dengan rasio perbandingan berat PCL:HA 1:0,5; 1:1; 1:1,5. Hasil pengujian viskositas menunjukkan bahwa ketiga variasi tinta berada pada range yang tepat untuk dicetak dengan metode DIW, yaitu 7000-14000 cP. Peningkatan kadar HA mempengaruhi nilai densitas dari scaffold ditunjukkan dengan peningkatan nilai densitas seiring penambahan kadar HA. Akan tetapi, penambahan kadar HA dapat menurunkan nilai porositas scaffold. Hasil uji tekan menunjukkan bahwa scaffold PCL/HA (1:0,5), PCL/HA (1:1), PCL/HA (1:1,5) memiliki nilai compressive strength 3,67 MPa, 6,12 MPa, 8,30 MPa sehingga disimpulkan bahwa peningkatan kadar HA dapat meningkatkan nilai compressive strength.
================================================================================================================
Bone scaffolding is a key element in bone tissue engineering, providing a supporting structure for bone tissue growth and regeneration. Bone scaffolds are designed to mimic the micro and macro architecture of natural bone as well as the biocompatibility and bioactivity of human bone cells, facilitating the integration and growth of bone cells. This research aims to develop a composite ink based on Hydroxyapatite (HA) and Polycaprolactone (PCL) for use in 3D printing using the Direct Ink Writing (DIW) method for bone scaffolding applications. This composite is designed to support bone regeneration by utilizing the biocompatibility and osteoconductive properties of HA and the biodegradability and mechanical reinforcement of PCL. The study involves synthesizing ink with organic solvents using various PCL solubilities ranging from 30% to 50% with PCL:HA weight ratios of 1:0.5, 1:1, and 1:1.5 to obtain a suitable composition for 3D printing using the DIW method, followed by printing in scaffold form. The composite ink will be characterized by viscosity testing, and the printed scaffolds will be characterized using FTIR and XRD to identify composition, compression testing to determine compressive strength, as well as density, porosity, and SEM tests to determine the physical properties and morphology of the scaffolds.
The experimental results and testing show that the suitable ink variations for printing are composite inks with 50% PCL solubility and PCL:HA weight ratios of 1:0.5, 1:1, and 1:1.5. Viscosity test results indicate that all three ink variations are within the appropriate range for DIW printing, which is 7000-14000 cP. Increasing HA content affects the density of the scaffolds, as shown by the increase in density values with the addition of HA. However, increasing HA content can decrease the porosity of the scaffolds. Compression test results show that PCL/HA (1:0.5), PCL/HA (1:1), and PCL/HA (1:1.5) scaffolds have compressive strength values of 3.67 MPa, 6.12 MPa, and 8.30 MPa, respectively, leading to the conclusion that increasing HA content can enhance compressive strength.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	bone scaffolding, DIW 3D print, komposit PCL/HA
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 > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rainhard Abram Onwardo Siagian
Date Deposited:	09 Aug 2024 03:02
Last Modified:	09 Aug 2024 03:02
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114544

Actions (login required)

View Item