Pada sidang promosi doktor yang berlangsung pada 12 Januari 2024, Catia Angli Curie, mahasiswa Program Doktor Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI), berhasil memaparkan hasil penelitiannya yang mengkaji optimalisasi polimerisasi untuk meningkatkan berat molekul Polylactic Acid (PLA). PLA merupakan jenis polimer yang umum digunakan di industri farmasi, khususnya untuk aplikasi biomedis.
Dalam industri, PLA umumnya disintesis menggunakan katalis/inisiator berbasis logam. Namun hal ini menimbulkan kekhawatiran terkait toksisitas residu logam pada PLA. Untuk mengatasi hal ini, Catia melakukan penelitian terhadap sintesis PLA dengan menggunakan katalis enzim. Meskipun demikian, metode ini memiliki tantangan tersendiri, salah satunya ialah rendahnya berat molekul PLA yang dapat dicapai.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efek pelarut dan perlakuan enzim terhadap polimerisasi pembukaan cincin (ring opening polymerization, ROP) L-laktida yang dikatalisis oleh Candida Rugasa Lipase (CRL) untuk mencapai berat molekul PLA yang cukup besar (berat molekul rerata-berat, Mw ≥ 104 g/mol).
Pada tahap pertama, ROP dilakukan dengan variasi konsentrasi enzim CRL (0%, 2%, dan 5% massa) dan variasi pelarut (jenis pelarut dan rasio monomer pelarut). Pelarut yang dikaji adalah N,N-dimetilasetamida (DMA), cairan ionik [BMIM][PF6], 1,2-dimetoksibenzena, 1,4-dimetoksibenzena, difenil eter, dan n-dodekana. Penelitian ini turut memperhatikan pengaruh perlakuan enzim CRL untuk meningkatkan stabilitas dan aktivitas enzim.
“Perlakuan lipase yang dikaji berupa imobilisasi dan pra-perlakuan menggunakan pelarut organik. Pelarut organik yang digunakan untuk pra- perlakuan CRL berbeda dengan pelarut pada ROP L-laktida di tahap sebelumnya. Imobilisasi dilakukan dengan variasi metode adsorpsi fisis yang menggunakan maupuan tidak menggunakan pelarut organik, serta material penyangga menggunakan celite dan menggunakan gel silika chromatography grade,” ujar Catia menguraikan proses penelitiannya.
Tahap pra-perlakuan menggunakan pelarut organik dilakukan dengan beberapa variasi jenis pelarut, yakni aseton, isopropanol, sikloheksana, dan isooktana. Selain itu, metode kontak juga dilakukan tanpa dan dengan pengadukan, serta tanpa dan dengan pengeringan. Kemudian variasi waktu kontak dilakukan pada rentang 5 menit sampai 24 jam. Aktivitas enzim pasca perlakuan diuji dengan menggunakannya untuk mengatalisis esterifikasi asam butirat dan butanol, dimana produk esterifikasinya dianalisis menggunakan titrasi maupun Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS).
”Metode imobilisasi dan atau pra-perlakuan optimum diaplikasikan pada CRL untuk digunakan sebagai katalis ROP L-laktida. Optimasi ROP dilakukan melalui variasi suhu reaksi yang berkisar antara 110-130°C dengan membandingkan CRL yang tidak diberi perlakuan serta CRL yang telah diberi perlakuan optimum dari tahap sebelumnya,” jelas Catia.
PLA yang diperoleh kemudian dikarakterisasi menggunakan Proton Nuclear Magnetic Resonance (1H-NMR) spectroscopy untuk memastikan terbentuknya struktur PLA dengan mengestimasi konversi monomernya, serta Gel Permeation Chromatography (GPC) untuk menentukan berat molekul PLA yang terbentuk. Dari penelitian ini, Catia kemudian mengkaji pengaruh hidrofilisitas pelarut, pengaruh pelarut [BMIM][PF6], serta pengaruh perlakuan CRL pada ROP L-laktida. Optimasi yang dilakukan berhasil menghasilkan PLA dengan Mw tertinggi mencapai 2,8×10 g/mol dan berat molekul rerata-jumlah (Mn) 1,4 ×104 g/mol.
“Sejauh pengetahuan saya, berat molekul tersebut merupakan berat molekul tertinggi yang pernah dicapai untuk PLA yang disintesis menggunakan katalis lipase Candida rugosa. PLA tersebut berpotensi untuk diaplikasikan sebagai material enkapsulasi obat pada sistem pelepasan/ponghantaran obat terkontrol (controlled -release drug delivery system). PLA ini diperoleh melalui ROP L-laktida pada suhu 130°C dengan katalis CRL yang diberi pra- perlakuan menggunakan n-dodekana,” ungkap Catia pada kesimpulan penelitiannya.
Dalam menanggapi penelitian yang telah disajikan oleh Catia Angli Curie, Dekan FTUI, Prof. Dr. Ir. Heri Hermansyah, ST., M.Eng., IPU menyampaikan, “Penelitian yang telah dilakukan Dr. Catia merupakan salah satu langkah potensial dalam memperkuat teknologi di industri farmasi melalui optimalisasi polimerisasi PLA. Barangkali suatu hari nanti Dr. Catia dapat meraih penghargaan Nobel seperti namanya yang terinspirasi dari Marie Curie.”
Turut hadir dalam sidang, Prof. Ir. Nizam, M.Sc., DIC., Ph.D selaku Plt. Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi, Riset, dan Teknologi. Berkat penelitiannya ini, Catia berhasil ditetapkan sebagai lulusan doktor dengan IPK 3,98 dan predikat Cumlaude. Catia merupakan Doktor ke-69 yang lulus dari Departemen Teknik Kimia dan Doktor ke-537 di FTUI.
Sidang Promosi Doktor ini dipimpin oleh Ketua Sidang, Prof. Dr. Ir. Heri Hermansyah, ST., M.Eng., IPU.; dengan Promotor, Prof. Dr.-Ing. Ir. Misri Gozan, M.Tech., IPU; Ko-Promotor I, Ir. Dr. Dianursanti, S.T., M.T; dan Ko-Promotor II, Wiratni Budhijanto, S.T., M.T., Ph.D. Tim penguji terdiri dari Prof. Dr. Yanni Sudiyani, M.Agr., Elsa Anisa Krisanti, S.Si., Ph.D., Dr. Muhamad Sahlan, S.Si., M.Eng., dan Dr. Ibnu Maulana Hidayatullah, S.T., Μ.Τ.
***
Kantor Komunikasi Publik
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
