Electrospinning merupakan teknik yang berkembang pesat untuk menghasilkan serat mikro atau nano berbasis polimer dengan kualitas karakteristik yang tinggi pada industri tekstil, khususnya pembalut luka, material rekayasa jaringan, sistem penghantar obat atau teknik pelapisan pada dunia medis. Teknik ini menggunakan gaya elektrostatis untuk membentuk serat pada skala nano atau mikro. Dengan menggunakan teknik ini, diameter kurang dari 10 nm bisa didapatkan. Salah satu parameter yang paling berpengaruh adalah viskositas larutan. Viskositas larutan akan menentukan morfologi dari membran serat nano. Penelitian dari Sukigara dkk. (2003) menyebutkan bahwa serat yang panjang dan halus tidak bisa didapatkan dengan larutan yang memiliki viskositas yang rendah. Di lain pihak, viskositas yang tinggi akan menghasilkan ketidakteraturan dalam serat yang dihasilkan oleh proses ini. Jadi, penentuan viskositas larutan memiliki peranan yang penting dalam menghasilkan serat nano dengan kualitas yang tinggi.
Beberapa penelitian telah dilakukan dengan untuk menghasilkan serat nano dengan kulaitas terbaik dengan menggunakan polimer seperti Polivinil Alcohol (PVA), Polikaprolakton (PCL), Polietilen Oksida (PEO) dan lain-lain. PVA sendiri merupakan polimer yang terkenal dengan sifat hidrofiliknya yang mampu dengan mudah membentuk ikatan hidrogen dari rantai-rantainya. PVA dengan konsentrasi 10 wt% dalam air mampu dijadikan bahan electrospinning dengan voltase tinggi sebesar 5-20 kV dengan hasil serat yang sudah berukuran nano. Kelemahan dari hasil in adalah munculnya gumpalan atau beads di sepanjang serat yang dihasilkan yang mana sangat tidak diharapkan karena akan mempengaruhi sifat mekanik dari serat tersebut. Hal ini dikarenakan oleh kecenderungan molekul PVA yang memiliki ikatan kuat dan sulit untuk ditarik oleh perbedaan tegangan dan akhirnya membentuk gumpalan. Untuk itu, diperlukan adanya penambahan bahan lain untuk mengurangi kemunculan gumpalan ini. Bahan tambahan ini bisa berupa komponen aktif, seperti ekstrak Aloe vera yang juga memiliki efek lain pada serat yang dibentuk.
Penelitian yang dilakukan oleh Abdullah (2014) menunnjukkan bahwa Aloe vera mampu melekat pada rantai PVA dan memliki struktur yang cocok untuk diaplikasikan sebagai biomaterial karena sifat biodegradabilitas, biokompatibilitas, dan tidak toksik. Aloe vera sendiri sudah bayak dimanfaatkan dalam biomaterial sebagai bahan aditif yang mampu mendukung proses penyembuhan luka dalam pembalut luka. Aloe vera juga telah banyak digunakan untuk menangani kasus luka bakar selama ini. Selain itu, penelitian dari Isfandiary dkk (2017) dalam penggunaan Aloe vera dalam pembalut luka berbasis kitosan dan kolagen menunjukkan bahwa keberadaan Aloe vera dalam biomaterial tersebut menguntungkan untuk diaplikasikan sebagai pembalut luka. Hasil review article dari Venugopal dkk (2014) dan Khan dkk (2018) melaporkan bahwa keberadaan Aloe vera dalam suatu campuran berbentuk serat nano telah terbukti mampu mempercepat penyembuhan luka untuk memberikan perlakukan yang lebih baik terhadap luka. Aloe vera sendiri juga memiliki sifat antibakteri yang baik.
Penelitian yang telah dilakukan ini bertujuan untuk melihat efek viskositas larutan campuran antara PVA dan Aloe vera yang dihasilkan dari perbedaan konsentrasi yang digunakan terhadap karakteristik-karakteristik serat nano yang dihasilkan. Konsentrasi Aloe vera yang digunakan bervariasi, yaitu 0, 2.5, 5, 7.5, dan 10 wt% dengan konsentrasi PVA adalah 10 wt%. Keduanya kemudian dicampur dengan perbandingan PVA dan Aloe vera sebesar 70:30. Larutan yang dihasilkan dari proses pencampuran ini kemudian menjadi bahan electrospinning dengan voltase tinggi sebesar 19 kV dan jarak antara jarum dan kolektor sejauh 20 cm. Lembaran serat nano yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), dan uji degradasi menggunakan Phosphate Buffer Saline (SBF).
Hasil karakterisasi gugus fungsi menggunakan FTIR menunjukkan bahwa ada pergeseran serapan pada sampel karena ikatan hidrogen antara PVA dan Aloe vera. Penggunaan Aloe vera dalam campuran ini juga menyebabkan ukuran serat yang tersebntuk mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya konsentrasi Aloe vera yang digunakan. Hasil analisis termal dengan menggunakan DSC menunjukkan bahwa ada pergeseran suhu trasisi gelas dan suhu titik leleh. Hal ini memberikan informasi mengenai durabilitas dari sampel tetapi pergeseran tersebut tidak terlalu drastis. Hasil uji degradasi mengimplikasikan bahwa rantai PVA yang rumit serta keberadaan Aloe vera dalam campuran mampu memperpanjang waktu yang dibutuhkan oleh sampel untuk terdegradasi sehingga memperpendek laju degradasi dari membran.
Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa penambahan Aloe vera ke larutan PVA untuk membuat membran serat nano dengan menggunakan electrospinning mampu meningkatkan karakteristik dari segi morfologi, analisis termal dan degradasi. Untuk penelitian ke depannya, perlu dilakukan kajian terhadap efek berbagai parameter yang memperngaruhi proses electrospinning dan mengoptimalisasi hasil membran serat nano yang didapatkan.
Penulis: Alfian Pramudita Putra, S.T., M.Sc.
Hasil penelitian kami ini telah dipresentasikan dalam 8th International Conference on Theoretical and Applied Physics (ICTAP) 2018 dan hasilnya dipublikasikan pada tautan berikut:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1120/1/012096
D. Hikmawati, A. R., Rohmadanik, A. P. Putra, Siswanto, and Aminatun, “The Effect of Aloe vera Extract Variation in Electrospun Polyvinyl Alcohol (PVA)-Aloe vera-based Nanofiber Membrane”, J. Physics: Conf. Series 1120 (2018) 012096.
