Perpustakaan Digital ITB

Montmorilonit (MMT) merupakan salah satu material yang berpotensi digunakan sebagai biomaterial regenerasi tulang karena kemampuannya mengadsorpsi ion fosfat dan memfasilitasi pembentukan hidroksiapatit. Dalam penelitian ini, dikaji mekanisme adsorpsi fosfat pada permukaan Ca-MMT, potensi pembentukan klaster pra-nukleasi hidroksiapatit, serta interaksi protein Human Serum Albumin (HSA) menggunakan pendekatan Density Functional Theory (DFT) dan Molecular Dynamics (MD). Perhitungan DFT dilakukan menggunakan VASP untuk memperoleh struktur optimum, energi adsorpsi, analisis muatan Bader, dan Density of States (DOS). Simulasi MD menggunakan GROMACS dilakukan pada sistem MMT–PO4–Ca dan MMT–HSA untuk mengevaluasi adsorpsi fosfat, pembentukan klaster, serta adsorpsi protein. Selain itu, kalkulasi sifat mekanik dilakukan melalui metode tegangan-regangan menggunakan VASP untuk mengevaluasi kekakuan material berdasarkan modulus Young. Hasil DFT menunjukkan bahwa seluruh proses adsorpsi fosfat berlangsung spontan dengan energi adsorpsi negatif, dengan konfigurasi tiga molekul air menghasilkan kestabilan tertinggi. Analisis Bader dan DOS menunjukkan terjadinya transfer muatan serta pembentukan interaksi koordinasi Ca–O. Pada sistem Ca-MMT 2×1, penambahan ion Ca bebas menghasilkan struktur Ca–PO4–Ca–PO4–Ca yang mengindikasikan terbentuknya klaster pra-nukleasi hidroksiapatit. Simulasi MD menunjukkan bahwa ion fosfat teradsorpsi pada permukaan Ca-MMT sekaligus membentuk klaster bersama ion Ca, sedangkan HSA hanya mengalami adsorpsi bertahap tanpa mengganggu stabilitas struktur protein maupun proses awal mineralisasi. Kalkulasi sifat mekanik menunjukkan bahwa modulus Young Ca-MMT berada pada rentang 9,28–21,21 GPa, yang sebanding dengan kekakuan tulang kortikal (12–22 GPa) dan material implan berbasis titanium berpori (7,7–22 GPa). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Ca-MMT berpotensi sebagai material pendukung biomineralisasi dan kandidat biomaterial untuk aplikasi regenerasi jaringan tulang.