Analisis Pengaruh Metode Sterilisasi Powder PMMA pada Acrylic Bone Cement dengan Katalis N,N Dimethyl P-Toludine pada Sifat Mekanik dan Biologis Mengacu pada Standard ASTM F451

Ariyanto, Pedro Widya Bodhisatta (2025) Analisis Pengaruh Metode Sterilisasi Powder PMMA pada Acrylic Bone Cement dengan Katalis N,N Dimethyl P-Toludine pada Sifat Mekanik dan Biologis Mengacu pada Standard ASTM F451. Other thesis, Institut Teknikogi Sepuluh Nopember.

Text 5011211044-Undergraduate_Thesis.pdf Download (4MB)

Abstract

Sterilisasi bone cement merupakan tahap penting dalam bidang medis untuk menghilangkan mikroorganisme penyebab infeksi. Disisi lain, sterilisasi berpotensi menyebabkan perubahan sifat dan performa dari acrylic bone cement. Pada penelitian ini, sterilisasi dilakukan pada komponen powder bone cement dengan metode γ-irradiation dan E-beam irradiation . Bone cement yang digunakan adalah acrylic bone cement polimetil metakrilat (PMMA) dengan komponen powder terdiri dari PMMA, BPO, dan ZrO2 sebagai radiopaque agent dan komponen liquid terdiri dari N,N-Dimethyl p-toluidine sebagai katalis dan monomer metil metakrilat (MMA). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh metode sterilisasi terhadap sifat kimia (FTIR, GPC, dan asiditas), sifat mekanik (dough time, setting time, exothermic temperature, dan uji tekan), dan sifat biologis (uji sterilitas) dari bone cement. Berdasarkan penelitian tersebut didapatkan bahwa metode sterilisasi berpengaruh pada performa N,N-Dimethyl-p-toluidine acrylic bone cement . Dari hasil pengujian, perlakuan sterilisasi berpengaruh terhadap sifat kimia bone cement dengan menurunkan sedikit intensitas peak area FTIR (2,19% hingga 11,5%) pada ikatan CH3 stretching, C=O, dan -OCH3. Pada uji GPC, terlihat bahwa sterilisasi E-beam memiliki berat molekul lebih tinggi dibandingkan sterilisasi Gamma dengan nilai molecular weight secara berurutan yaitu 71888 dalton dan 52661 dalton. Sementara itu, pada uji pH seluruh sampel memiliki pH netral dengan nilai sampel ± pH 7. Apabila mengacu pada performa ASTM F451 acrylic bone cement, sterilisasi Gamma dengan perbandingan powder dan liquid 1:1 menjadi sampel yang memenuhi kriteria ASTM F451 dengan dough time 2 menit 3 detik, setting time 6 menit 28 detik, dan exothermic temperature sebesar 89,7 ± 9,3 °C dan pada uji tekan, didapatkan hasil sebesar 103 ± 7,8 Mpa. Kemudian pada uji sterilisasi, terlihat bahwa seluruh sampel yang sudah di sterilisasi baik dengan metode E-beam maupun Gamma sudah tidak terkontaminasi mikroorganisme. Oleh karena itu, metode sterilisasi yang lebih direkomendasikan adalah sterilisasi Gamma karena perubahan sifat dan performanya masih memenuhi kriteria ASTM F451 acrylic bone cement.
=======================================================================================================================================
Sterilization of bone cement is a critical step in the medical field to eliminate microorganisms that may cause infections. On the other hand, sterilization has the potential to alter the properties and performance of acrylic bone cement. In this study, sterilization was conducted on the powder component of bone cement using γ irradiation and E-beam irradiation methods. The bone cement used was polymethyl methacrylate (PMMA)-based acrylic bone cement, with the powder component consisting of PMMA, benzoyl peroxide (BPO), and zirconium dioxide (ZrO₂) as the radiopaque agent. The liquid component consisted of N,N-Dimethyl p-toluidine as the catalyst and methyl methacrylate (MMA) as the monomer. The objective of this research was to analyze the effects of sterilization methods on the chemical properties (FTIR, GPC, and acidity), mechanical properties (dough time, setting time, exothermic temperature, and compressive strength), and biological properties (sterility test) of the bone cement. The findings revealed that the sterilization method affects the performance of N,N-Dimethyl-p-toluidine-based acrylic bone cement. FTIR analysis showed that sterilization reduced the peak area intensity by 2.19% to 11.5%, particularly in the CH₃ stretching, C=O, and –OCH₃ bonds. GPC analysis indicated that E-beam sterilization resulted in a higher molecular weight (71,888 Da) compared to gamma sterilization (52,661 Da). In terms of acidity, all samples demonstrated a neutral pH, averaging around pH 7. According to ASTM F451 standards for acrylic bone cement performance, the Gamma sterilized sample with a 1:1 powder to liquid ratio met the criteria, showing a dough time of 2 minutes 3 seconds, a setting time of 6 minutes 28 seconds, and an exothermic temperature of 89.7 ± 9.3 °C. The compressive strength test yielded a value of 103 ± 7.8 MPa. Furthermore, sterility tests confirmed that all sterilized samples, whether by E-beam or Gamma methods, were free from microbial contamination. Therefore, Gamma sterilization is the recommended method, as the alterations in properties and performance still comply with ASTM F451 standards for acrylic bone cement.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Cranioplasty, Sterilization, ASTM F451, N,N-Dimethyl-p-toluidine, Cranioplasty, Sterilization, ASTM F451, N,N-Dimethyl-p-toluidine
Subjects:	R Medicine > RD Surgery > RD132 Implants, Artificial. R Medicine > RD Surgery > RD755.5.C35 Orthopedic implants. R Medicine > RD Surgery > RD755.6 Bone substitutes.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Pedro Widya Bodhisatta Ariyanto
Date Deposited:	01 Aug 2025 03:40
Last Modified:	01 Aug 2025 03:40
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/125008

Actions (login required)

View Item