Studi adsorpsi Bovine Serum Albumin pada besi nanopartikel Fe3O4 termodifikasi asam tannin

Abstract

Besi nanopartikel merupakan salah satu adsorben nanopartikel yang banyak dikembangkan karena keunggulannya, antara lain memiliki luas permukaan yang besar dan biocompatible pada tubuh manusia. Selain itu juga memiliki afinitas yang tinggi terhadap protein sehingga dapat diaplikasikan untuk adsorpsi protein sebagai salah satu alternatif pengembangannya. Namun; besi nanopartikel cenderung tidak stabil, sehingga dapat dilakukan suatu modifikasi pada permukaannya agar kapasitas adsorpsi protein dapat ditingkatkan. Kapasitas adsorpsi protein tidak hanya dipengaruhi oleh sifat permukaan besi nanopartikel, tetapi juga oleh pH. Pada penelitian ini dilakukan penentuan kapasitas adsorpsi, pH optimum, model isoterm serta data termodinamika pada proses adsorpsi Bovine Serum Albumin (BSA) dengan dan tanpa modifikasi permukaan besi nanopartikel Fe3O4 menggunakan asam tannin. Modifikasi besi Fe3O4 dilakukan dengan mencampurkan Fe3O4 dengan asam tanin pada kondisi atmosfer N2 selama 2 jam pada temperatur 40 °C. Besi nanopartikel yang telah dimodifikasi digunakan sebagai adsorbent, kinerjanya dibandingkan dengan besi tanpa modifikasi. Pengaruh pH terhadap kapasitas adsorpsi BSA ditentukan dengan menvariasikan pH dari 3,6 – 5,6 menggunakan larutan buffer asetat 0,1 M; pH terbaik yang didapatkan, digunakan sebagai kondisi percobaan selanjutnya. Studi isoterm adsorpsi dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi awal BSA sebanyak 5 titik, dalam rentang 50 – 250 mg L−1 dan temperatur adsorpsi sebanyak 3 titik pada rentang 30-50 °C. Data yang diperoleh kemudian di-fit ke model Langmuir, Freundlich, Temkin, dan Hunkin Jura untuk isotherm adsorpsi serta persamaan van’t Hoff untuk termodinamika adsorpsi. Konsentrasi BSA yang teradsorp dianalisis menggunakan uji Bradford. Karakterisasi besi nanopartikel sebelum dan setelah modifikasi asam tannin serta setelah adsorpsi protein dilakukan menggunakan Fourier Transform Infra-red Spectroscopy (FTIR) dan banyaknya asam tanin yang teradsorp diidentifikasi dengan uji Folin-Ciocalteu. Peningkatan kapasitas adsorpsi terjadi pada rentang pH 3,6 – 4,8; sebaliknya pada rentang pH 4,8 – 5,6 kapasitas adsorpsi menurun akibat adanya gaya tolak menolak antara adsorben-adsorbat. Kapasitas adsorpsi mencapai titik maksimum pada pH 4,8 untuk besi Fe3O4 serta Fe3O4-AT berturut-turut sebesar 12,61 mg BSA/mg besi dan 31,34 mg BSA/mg besi. Besi Fe3O4-AT telah berhasil dilakukan berdasarkan uji folin dan analisa FTIR, dengan peningkatan kapasitas maksimum hampir 5 kali lipat. Hasil percobaan menunjukkan bahwa adsorpsi yang terjadi pada besi Fe3O4 serta Fe3O4-AT mengikuti isotherm Langmuir. Pada besi Fe3O4, terjadi ikatan elektrostatik, sedangkan pada Fe3O4-AT, terjadi ikatan hidrogen selama proses adsorpsi. Termodinamika adsorpsi pada besi Fe3O4 serta Fe3O4-AT menunjukkan kespontanan reaksi ke arah depan (ΔG° negatif), endotermis (ΔH° positif), dan kespontanan proses adsorpsi secara keseluruhan (ΔS° positif)