Electronic Theses and Dissertation

Tanaman yang tumbuh di daerah ekstrim seperti kawasan manifestasi geotermal mengandung metabolit sekunder yang lebih unik dibandingkan kawasan non ekstrim. Salah satu kawasan geotermal lokal di Provinsi Aceh adalah kawasan Gunung Seulawah Agam di Kabupaten Aceh Besar. Beberapa tumbuhan gulma yang tumbuh subur di kawasan ini ialah Acrostichum aureum, Lantana camara, dan Calotropis gigantea. Ketiga tumbuhan tersebut dilibatkan sebagai bioreduktor nanopartikel perak (AgNP) dan dievaluasi antimikrobanya terhadap Staphylococcus aureus, Escherichia coli, dan Candida albicans. Green synthesis AgNP yang terbentuk dengan bioreduktor ekstrak A. aureum (AgNP-AaL), L. camara (AgNP-LLc) dan C. gigantea (AgNP-LCg) dioptimasi terlebih dahulu menggunakan response surface methodologi (RSM) untuk diperoleh kondisi reaksi. AgNP yang diperoleh dalam studi ini dikarakterisasi menggunakan spektrofotometri UV-VIS, Fourier Transform Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDX), dan Particle Size analyzer (PSA). Salah satu metode baru dalam pengembangan green synthesis AgNP dengan tujuan meningkatkan aktivitas antimikroba AgNP diperkenalkan dalam studi ini terhadap AgNP-LCg. Metode tersebut ialah metode green synthesis hybrid AgNP-LCg menggunakan minyak nilam Aceh. AgNP-LCg hasil green synthesis hybrid diuji aktivitas antimikrobanya terlebih dahulu sebelum dikarakterisasi untuk mengetahui apakah minyak nilam Aceh bereaksi sinergis dengan AgNP-LCg dalam menghambat aktivitas antimikroba.
Green synthesis AgNP-AaL disintesis dalam kondisi optimum reaksi yakni dengan mereaksikan ekstrak air A. aureum pH 8 dengan AgNO3 5 mM (sesuai dengan keadaan reaksi yang disarankan oleh RSM) menunjukkan terbentuknya partikel dalam rentang 44-90 nm, namun paling banyak ditemukan pada ukuran 90 nm. Karakterisasi AgNP-AaL menggunakan spektrofotometri UV-Vis menunjukkan terbentuknya puncak SPR pada panjang gelombang 428 nm. Hasil analisis FTIR dari ekstrak AgNP-AaL mengidentifikasi adanya ikatan O-H, C=C, C=O, dan C-H. Hasil SEM-EDX menunjukkan AgNP-AaL ditemukan dalam bentuk sphere dengan kandungan unsur karbon (C) sebanyak 18,39%, oksigen (O) 25,72%, sodium (Na) 3, 68%, magnesium (Mg) 0, 66%, klor (Cl) 7,88%, pottasium (K) 4, 82% dan perak (Ag) 38,95%. AgNP-AaL diketahui memiliki aktivitas antibakteri Gram positif lebih kuat dibandingkan aktivitas antibakteri Gram negatif, namun tidak memiliki aktivitas antijamur.
Green synthesis AgNP-LLc disintesis pada kondisi optimum dari RSM dengan mereaksikan ekstrak air L. camara pH 8.6 menggunakan 4.3 mM AgNO3 menunjukkan terbentuknya partikel paling kecil dari seluruh sampel pada penelitian ini yakni 31-63 nm dengan ukuran rata-rata 44 nm. AgNP-LLc menunjukkan terbentuknya puncak SPR pada panjang gelombang 417 nm. Hasil FTIR mengkonfirmasi ekstrak dan AgNP-LLc menunjukkan adanya gugus ─OH, ─NH, C=C, dan C─H aromatik. Hasil SEM-EDX menunjukkan AgNP-LLc ditemukan sebagian besar berbentuk sphere, meskipun ada pula yang berbentuk poligonal dengan jumlah atom Ag mencapai 69% merupakan logam paling dominan pada sampel. AgNP-LLc menghambat bakteri Gram positif lebih efektif dibandingkan bakteri Gram negatif, dengan peningkatan konsentrasi berkorelasi dengan peningkatan penghambatan. Namun AgNP-LLc tidak menunjukkan aktivitas antijamur terhadap C. albicans.
AgNP-LCg disintesis pada kondisi optimal yang disarankan oleh RSM yakni menggunakan ekstrak daun C. gigantea pH 9 dan 4 mM AgNO3 dan dihibridisasi dengan berbagai bentuk patchouli oil (PO) metah, air limbah distilasi (hidrolat), dan fraksi berat dan fraksi ringan-menghasilkan PO-AgNP-LCg, PH-AgNP-LCg, LP-AgNP-LCg, dan HP-AgNP-LCg. Sampel-sampel tersebut kemudian diuji aktivitas antibakteri Gram positif dan Gram negative, serta antijamurnya. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semua sampel, termasuk yang menggunakan air limbah distilasi, memiliki aktivitas antimikroba yang lebih baik. Namun, HP-AgNP-LCg memiliki peningkatan tertinggi; oleh karena itu, hanya HP-AgNP-LCg yang dilanjutkan ke tahap karakterisasi untuk dibandingkan dengan AgNP-LCg. Spektrofotometri UV-Vis menunjukkan puncak SPR AgNP-LCg pada 400 nm dan HP-AgNPsLCg pada 360 nm. Analisis FTIR mengkonfirmasi keberadaan gugus O-H, N-H, dan C-H dalam ekstrak C. gigantea dan seluruh sampel AgNP. Ukuran AgNP-LCg terkecil adalah 56 nm, yang mengindikasikan keberhasilan optimasi RSM. Analisis morfologi menggunakan SEM menunjukkan AgNP-LCg berbentuk bola namun HP-AgNP-LCg berbentuk kubus, dengan konfirmasi dominasi logam perak berdasarkan hasil EDX. Studi ini menunjukkan bahwa PO dalam bentuk apa pun secara signifikan meningkatkan sifat antimikroba AgNP-LCg. Temuan ini membuka jalan bagi eksplorasi agen antimikroba yang lebih baik dan ramah lingkungan, dengan memanfaatkan sumber daya alam yang ditemukan di Provinsi Aceh, Indonesia.
Kata Kunci: Calotropis gigantea, Acrostichum aureum, Lantana camara, antibakteri, antijamur

Plants thriving in extreme environments such as geothermal manifestations exhibit secondary metabolites that are distinct compared to non-extreme areas. One local geothermal area in Aceh Province is Mount Seulawah Agam in Aceh Besar District. Several weed plants flourishing in this region include Acrostichum aureum, Lantana camara, and Calotropis gigantea. These plants were utilized as bioreductants for silver nanoparticles (AgNPs) and evaluated for their antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Candida albicans. Green syntheses of AgNPs formed using bioreductants from A. aureum extract (AgNPs-AaL), L. camara (AgNPs-LLc), and C. gigantea (AgNPs-LCg) were optimized initially using response surface methodology (RSM) to determine reaction conditions. The synthesized AgNPs were characterized using UV-Vis spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, Scanning Electron Microscopy with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX), and Particle Size Analysis (PSA). A novel method introduced in this study involved hybrid green synthesis of AgNPs-LCg using Aceh’s patchouli oil to enhance the antimicrobial activity of AgNPs. Hybrid AgNPs-LCg were tested for antimicrobial activity and characterized to assess synergistic effects with Aceh’s patchouli oil in inhibiting microbial activity. AgNPs-AaL were synthesized under optimized conditions (using A. aureum extract pH 8 and 5 mM AgNO3), resulting in particle sizes ranging from 44-90 nm, predominantly 90 nm. UV-Vis spectroscopy of AgNPs-AaL revealed a Surface Plasmon Resonance (SPR) peak at 428 nm. FTIR analysis identified functional groups including O-H, C=C, C=O, and C-H. SEM-EDX showed that AgNPs-AaL were found in the form of sphere with elemental content of carbon (C) as much as 18.39%, oxygen (O) 25.72%, sodium (Na) 3, 68%, magnesium (Mg) 0, 66%, chlorine (Cl) 7.88%, pottasium (K) 4, 82% and silver (Ag) 38.95%. AgNPs-AaL were discovered to have stronger Gram-positive antibacterial activity than Gram-negative antibacterial activity, but no antifungal activity. AgNP-LLc, synthesized under optimized conditions (using L. camara extract pH 8.6 and 4.3 mM AgNO3), produced smaller particles (31-63 nm, average 44 nm) with an SPR peak at 417 nm. FTIR analysis indicated characteristic functional groups such as ─OH, ─NH, C=C, and aromatic C─H, while SEM-EDX showed predominately spherical particles with 69% silver content. SEM-EDX showed that AgNPs-LLc were found to be mostly sphere-shaped, although some were polygonal with the number of Ag atoms reaching 69%, the most dominant metal in the sample. AgNPs-LLc inhibited Gram-positive bacteria more effectively than Gram-negative bacteria, with an increase in concentration correlating with an increase in inhibition. However, AgNPs-LLc also showed no antifungal activity against C. albicans. AgNPs-LCg were synthesized under optimal conditions (using C. gigantea leaf extract pH 9 and 4 mM AgNO3) and hybridized with different forms of PO—crude, distillation wastewater (hydrolate), and heavy and light fractions—resulting in PO-AgNPs-LCg, PH-AgNPs-LCg, LP-AgNPs-LCg, and HP-AgNPs-LCg, respectively. The samples were then tested for their antibacterial (both Gram-positive and Gram-negative bacteria) and antifungal activities. Our data indicated that all samples, including those with distillation wastewater, had enhanced antimicrobial activity. HP-AgNPs-LCg, however, had the highest efficacy; therefore, only HP-AgNPs-LCg proceeded to the characterization stage for comparison with AgNPs-LCg. UV-Vis spectrophotometry indicated surface plasmon resonance (SPR) peaks at 400 nm for AgNPs-LCg and 360 nm for HP-AgNPsLCg. The Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis confirmed the presence of O-H, N-H, and C-H groups in C. gigantea extract and AgNP samples. The smallest AgNPs-LCg were 56 nm, indicating successful RSM optimization. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed spherical AgNPs-LCg and primarily cubic HP-AgNPs-LCg, with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) confirming silver's predominance. This study demonstrated that PO in any form significantly enhances the antimicrobial properties of AgNPs-LCg. The findings pave the way for the exploration of enhanced and environmentally sustainable antimicrobial agents, capitalizing on the natural resources found in Aceh Province, Indonesia. Keywords: Calotropis gigantea, Acrostichum aureum, Lantana camara, antibacterial, antifungal