Amaliyah, Suci and Prof. Sutiman Bambang Sumitro,, Su. DSc and Akhmad Sabarudin,, S.Si., M.Sc., Dr.Sc; and Masruri,, S.Si., M.Si, Ph.D (2021) Pengembangan Metode Green Synthesis Nanopartikel Tembaga dan Perak Menggunakan Ekstrak Buah Piper retrofractum Vahl dan Kajian Potensinya sebagai Antibakteri. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Nanopartikel mempunyai sifat yang khas disebabkan oleh ukuran, distribusi dan morfologinya. Nanopartikel dapat disintesis melalui beberapa metode seperti metode fisika dan reduksi kimia. Metode green synthesis dengan menggunakan ekstrak tanaman menawarkan keuntungan. Pengerjaanya mudah dan tidak menggunakan reagen yang bersifat toksik sehingga menjadi pendekatan sintesis yang lebih ramah lingkungan dan biaya. Ekstrak tanaman mengandung metabolit sekunder yang dapat berfungsi sebagai bioreduktor sekaligus agen penstabil dalam sintesis nanopartikel. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa tanaman yang berbeda menghasilkan karakter nanopartikel yang berbeda. Penelitian ini menggunakan ekstrak dari buah cabe Jawa (Piper retrofractum Vahl) sebagai reagen dalam sintesis nanopartikel tembaga (CuNP) dan perak (AgNP). Aplikasi nanopartikel sebagian besar bergantung pada bentuk dan ukuran nanopartikel. Tantangan terbesar dalam sintesis nanopartikel selama ini adalah mengontrol ukuran dan keseragaman nanopartikel. Sejumlah faktor pengendali terlibat dalam nukleasi dan pembentukan nanopartikel selama sisntesis nanopartikel logam. Faktorfaktor tersebut diantaranya pH, konsentrasi reaktan, waktu reaksi dan suhu. Proses pengadukan biasa (menggunakan stirrer) dan ultrasonikasi juga berpengaruh terhadap ukuran dan distribusi nanopartikel. Penelitian ini mengembangkan metode sintesis nanopartikel tembaga dan perak dengan menggunakan ekstrak dari buah cabe Jawa. Buah cabe Jawa diekstrak menggunakan pelarut air. Profil senyawa Ekstrak buah cabe Jawa dilihat dengan menggunakan instrumen LC-HRMS. Ekstrak buah cabe Jawa digunakan sebagai reagen untuk sintesis nanopartikel. Sintesis nanopartikel dilakukan dengan mereaksikan larutan CuSO4 atau AgNO3 dengan ekstrak buah cabe Jawa. Reaksi dilakukan dengan melakukan variasi konsentrasi ekstrak, lama reaksi, suhu dan pH dengan tujuan memperoleh metode yang dapat mengontrol ukuran dan keseragaman nanopartikel. Metode pengadukan (menggunakan magnetic stirrer) dan ultrasonikasi juga diamati pengaruhnya terhadap ukuran dan distribusi nanopartikel. Nanopartikel yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi menggunakan instrumen UV, FTIR, XRD, SEM-EDX dan TEM. Kestabilan nanopartikel diamati secara periodik dalam jangka waktu tertentu menggunakan vii intrumen UV-Vis. Uji in vitro terhadap bakteri juga dilakukan untuk aplikasi penggunaan nanopartikel sebagai agen antibakteri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum, baik pada prosedur pengadukan maupun ultrasonikasi: konsentrasi ekstrak, lama reaksi, suhu dan pH berpengaruh terhadap ukuran dan keseragaman nanopartikel tembaga dan perak yang disintesis menggunakan ekstrak buah cabe Jawa. Sintesis nanopartikel tembaga menghasilkan menghasilkan Cu/CuO/Cu2O NP. Kondisi optimum sintesis Cu/CuO/Cu2O NP terjadi pada penggunaan konsentrasi ekstrak cabe Jawa 100 % pada suhu 60ºC selama 30 menit pada pH asam (pH 4)) dan menghasilkan nanopartikel berbentuk bulat dengan ukuran rata-rata 3 nm dan range distribusi ukuran 1-7 nm dan relatif stabil di etanol dan PBS. Kondisi optimum sintesis AgNP terjadi ketika menggunakan konsentrasi ekstrak cabe Jawa 100 % pada suhu 60ºC selama 30 menit pada pH basa (pH 10)) dan menghasilkan nanopartikel berbentuk bulat dengan ukuran rata-rata 6 nm dan range distribusi ukuran 1-58 nm dan relatif stabil di akuades dan PBS. Prosedur pengadukan menghasilkan ukuran nanopartikel yang lebih kecil dan lebih seragam namun lebih teragregasi dan lebih amorf dibandingkan ultrasonikasi. Baik CuCu/CuO/Cu2O NP maupun AgNP menunjukkan aktivitas antibakteri namun lebih lemah dibandingkan antibiotik. Aktivitas antibakteri keduanya meningkat ketika digabungkan dengan antibiotik. Sintesis nanopartikel menggunakan ekstrak buah cabe Jawa merupakan salah satu pendekatan dalam green synthesis nanopartikel. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa faktor-faktor yang berpengaruh dalam sintesis nanopartikel memberikan efek yang kompleks terhadap karakter nanopartikel yang dihasilkan.
English Abstract
Nanoparticles have distinctive properties due to their size, distribution and morphology. Nanoparticles can be synthesized through several methods such as physical and chemical reduction methods. The green synthesis method using plant extracts offers some advantages. The process is easy and does not use toxic reagents so that it was more environmentally friendly and cost-effective synthesis approach. Plant extracts contain secondary metabolites that can act as bio-reductor as well as stabilizing agents in the synthesis of nanoparticles. Several studies have shown that different plants produce different characteristics of nanoparticles. This study used fruit extracts of Javanese chili (Piper retrofractum Vahl) as a reagent in the synthesis of copper (CuNP) and silver (AgNP) nanoparticles. The application of nanoparticles largely depends on the shape and size of the nanoparticles. The major challenges in nanoparticle synthesis so far are controlling the size and uniformity of nanoparticles. A number of controlling factors are involved in the nucleation and formation of nanoparticles during the synthesis of metal nanoparticles. These factors include pH, reactant concentration, reaction time and temperature. The stirring process and ultrasonication also affect the size and distribution of nanoparticles. This study developed a method for synthesizing copper and silver nanoparticles using Javanese chili fruit extracts. Javanese chili fruit was extracted using water as a solvent. The profile of Javanese chili compounds was analyzed using the LC-HRMS instrument. Javanese chili fruit extract was used as a reagent for the synthesis of nanoparticles. Synthesis of nanoparticles was carried out by reacting CuSO4 or AgNO3 solution with Javanese chili fruit extract. The reaction was carried out by varying the concentration of the extract (20%, 40%, 60%, 80%, and 100%), reaction time (15,30,45, and 60 minutes), temperature (25, 40, 40, and 80 ºC) and pH (4, 6, 8, dan 10) in order to obtain a method that could control the size and uniformity of the nanoparticles. The stirring method (using a magnetic stirrer) and ultrasonication were also observed for their effect on the size and distribution of nanoparticles. The synthesized nanoparticles were further characterized using UV-Vis, FTIR, XRD, SEMEDX and TEM instruments. The stability of nanoparticles was observed periodically for a ix certain period of time using UV-Vis instruments. In vitro tests on bacteria were also carried out for the application of nanoparticles as antibacterial agents. The results showed that in general, both the stirring procedure and ultrasonication: extract concentration, reaction time, temperature and pH affected the size and uniformity of copper and silver nanoparticles synthesized using Javanese chili extract. Synthesis of copper nanoparticles produced Cu/CuO/Cu2O NPs. The optimum conditions for the synthesis of Cu/CuO/Cu2O NPs occurred at 100% Java chili extract concentration, 60ºC in temperature, for 30 minutes at acidic pH (pH 4)) and produced spherical nanoparticles with an average size of 3 nm and a size distribution range of 1- 7 nm and relatively stable in ethanol and PBS. The optimum conditions for AgNPs synthesis occurred at 100% Java chili extract concentration, 60 ºC in temperature, for 30 minutes at alkaline pH (pH 10)) and produced spherical nanoparticles with an average size of 5,8 nm and a size distribution range of 1-58 nm and relatively stable in distilled water and PBS. The stirring procedure produced smaller and more uniform nanoparticle sizes but was more aggregated and more amorphous than ultrasonication. Both Cu/CuO/Cu2O NPs and AgNPs showed antibacterial activity but were weaker than antibiotics. The antibacterial activity of both increased when they combined with antibiotics. The synthesis of nanoparticles using Javanese chili extract was one approach in green synthesis of nanoparticles. The results of this study indicated that the factors influencing the synthesis of nanoparticles have a complex effect on the characteristic of the synthesized nanoparticles.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | 062109 |
| Uncontrolled Keywords: | green synthesis, Piper retrofractum Vahl, nanopartikel perak, nanopartikel tembaga, karakterisasi, aktivitas antibakteri,green synthesis, Java chili (Piper retrofractum Vahl), silver nanoparticles, copper nanoparticles, characterization, antibacterial activity |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 540 Chemistry and allied sciences |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Kimia, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | soegeng sugeng |
| Date Deposited: | 11 Jan 2022 01:37 |
| Last Modified: | 03 Oct 2024 02:12 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/188105 |
![[thumbnail of Suci Amaliyah.pdf]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
Suci Amaliyah.pdf Download (9MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |