Pengaruh kalsinasi dan massa Mesoporous Silica Nanoparticles (MSN) dari limbah Sludge Geothermal terhadap Drug Loading Kurkumin

Abstract

Indonesia merupakan negara yang berlimpah dengan sumber daya geothermal hingga 29.000 MW atau sekitar 40% dari total geothermal di dunia. Geothermal dimanfaatkan sebagai sumber listrik dan diolah di Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB). Energi listrik dari geothermal dapat dijadikan sebagai alternatif dari energi fosil karena ramah lingkungan dan dapat terus diperbarui. Namun, pengolahan geothermal dapat menghasilkan limbah sludge yang dapat membahayakan lingkungan dan manusia. Di lain sisi, limbah sludge geothermal memiliki kandungan silika yang tinggi sehinga silika dapat diambil untuk dijadikan Mesoporous Silica Nanoparticles (MSN). MSN yang telah disintesis akan diaplikasikan untuk drug delivery system, khususnya drug loading kurkumin. Kurkumin dimuat ke MSN dengan menggunakan metode immersion berupa pencelupan. Hasilnya didapatkan kelarutan dan bioavailabilitas dari kurkumin yang lebih tinggi. Penelitian dilakukan untuk mengamati dan mempelajari pembuatan MSN dari limbah sludge geothermal dengan metode sol-gel. Sludge geothermal terlebih dahulu digerus dengan mortar dan alu dan selanjutnya diayak dengan ayakan mesh 100. Sludge geothermal kemudian ditambahkan dengan natrium hidroksida (NaOH) sehingga terbentuk larutan prekursor Na2SiO3. Larutan prekursor Na2SiO3 diberikan surfaktan PVP pada titik CMC 1 %-b. Fungsi surfaktan PVP adalah sebagai template MSN dan mengatasi aglomerasi MSN sehingga distribusi ukuran yang homogen. Selanjutnya, larutan ditambahkan dengan asam klorida (HCl) sehingga mengalami gelasi. Setelah melewati proses aging, pencucian, perendaman, dan pengeringan, MSN dilakukan kalsinasi agar template terpisah dari MSN. Akhirnya, MSN berhasil diperoleh dan dikarakterisasi dengan XRD, XRF, BET, dan FTIR. Penelitian juga dilakukan untuk mempelajari drug loading dari kurkumin secara immersion. Kurkumin dilarutkan dengan pelarut etanol dan kemudian MSN dicelupkan ke dalamnya sehingga kurkumin termuat pada MSN. Penelitian drug loading kurkumin dilakukan untuk mengamati pengaruh dari kalsinasi dan massa MSN terhadap drug loading kurkumin. Massa MSN divariasikan sebanyak 1 gram, 3 gram, 5 gram, 7 gram, dan 9 gram dengan ukuran partikel lolos 400 mesh. Variasi jenis MSN yang digunakan terdiri atas MSN tidak terkalsinasi dan MSN terkalsinasi. Pengadukan dilakukan selama 6 jam dengan pengambilan sampel setiap 10 menit selama 2 jam pertama dan setiap 30 menit untuk 4 jam berikutnya. Analisis secara kuantitatif dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Berdasarkan hasil karakterisasi, MSN tidak terkalsinasi dan terkalsinasi memiliki kandungan silika amorf dengan kadar berturut-turut sebesar 98,23% dan 98,31%. Kalsinasi yang dilakukan dengan muffle furnace pada 600˚C selama 7 jam berhasil meningkatkan kemurnian MSN dan menghilangkan surfaktan PVP dari MSN. Di samping itu, ukuran pori dari kedua jenis MSN tergolong mesopori dengan bentuk kurva isoterm memenuhi tipe IV(a). Sementara itu, drug loading kurkumin berlangsung lebih baik pada MSN terkalsinasi yang ditunjukkan dengan kapasitas adsorpsi dan % efisiensi drug loading yang lebih besar daripada MSN tidak terkalsinasi. Selain itu, peningkatan % efisiensi drug loading dan penurunan kapasitas adsorpsi terjadi seiring bertambahnya massa MSN. Model isoterm yang cocok untuk MSN tidak terkalsinasi dan MSN terkalsinasi adalah isoterm Freundlich. Kinetika adsorpsi yang cocok untuk MSN tidak terkalsinasi dan MSN terkalsinasi adalah pseudo orde 1.