BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Glass ionomer cement atau Semen Ionomer Kaca (GIC atau SIK) merupakan bahan restorasi yang banyak digunakan oleh dokter gigi dan terus dikembangkan. SIK memiliki kemampuan berikatan secara fisikokimiawi baik pada email maupun dentin.2,6 Kekurangan SIK jika dibandingkan dengan bahan tumpatan lain adalah kurang estestik, sulit dipolish, dan mempunyai sifat brittle. Kitosan adalah salah satu bahan alami yang dapat dijadikan alternatif untuk mengurangi sifat brittle dari SIK dengan meningkatkan sifat mekanik SIK tersebut.15 Kitosan dapat diperoleh dengan hasil konversi dari kitin. Sedangkan kitin dapat diperoleh dari kulit udang, kulit kepiting, dan serangga.15 Konversi kitin menjadi kitosan ditemukan oleh C. Rouge pada tahun 1859. Kitosan memiliki sifatsifat tertentu yang menguntungkan sehingga banyak diaplikasikan di berbagai industri maupun bidang kesehatan.16 2.1 Semen Ionomer Kaca (SIK) SIK diperkenalkan pada tahun 1972 oleh Wilson dan Kent.1,3,8 Sifat fisik SIK yang adhesif ke permukaan enamel dan dentin, melepaskan fluor ke jaringan gigi, biokompatibel pada jaringan pulpa, dan koefisien termal ekspansi sama dengan gigi membuat SIK banyak digunakan.1,2 Selain itu, menurut Sidharta (1991) cit Armilia M (2006), SIK melepaskan ion fluor dalam jangka waktu yang cukup lama sehingga dapat menghilangkan sensitivitas dan mencegah terjadinya karies sekunder.2
SIK sering disebut dengan ASPA (Alumine Silicate and polyacrylic acid). Struktur SIK dapat dilihat pada Gambar 1. Reaksi yang terbentuk dari SIK adalah reaksi antara alumina silikat kaca dalam bentuk powder dengan asam poliakrilik sebagai liquid (Gambar 2).4,20 Selain sebagai bahan restorasi, SIK dapat digunakan sebagai bahan perekat, bahan pengisi untuk restorasi gigi anterior dan posterior, pelapis kavitas, penutup pit dan fisur, bonding agent pada resin komposit, serta sebagai semen adhesif pada perawatan ortodontik.2,4 Ukuran partikel gelas SIK bervariasi, yaitu sekitar 50 m sebagai bahan restorasi dan sekitar 20 m sebagai bahan luting.4
Gambar 1. Struktur SIK Konvensional 21
Gambar 2. Reaksi asam- basa dari SIK konvensional.21
Dalam penelitian Xu et al (2000) yang mengukur kemampuan bahan material dalam melepaskan ion fluor terhadap compressive strength dari bahan restorasi SIK,
menyimpulkan bahwa terjadi korelasi negatif antara pelepasan ion fluoride dengan compressive strength. Bahan material yang memiliki tingkat pelepasan ion fluoride yang lebih tinggi, secara umum mempunyai kekuatan yang lebih rendah dari material yang memiliki tingkat pelepasan ion fluoride yang rendah.21 Compressive strength SIK konvensional umumnya adalah 188 Mpa. Nilai ini menunjukan bahwa SIK cukup mampu menahan tekanan oklusal, namun masih tergolong rendah sehingga terus dikembangkan lagi. SIK konvensional berkembang menjadi SIK viskositas tinggi yang memiliki compressive strength yang lebih tinggi.22 Selama ini SIK juga digunakan sebagai restorasi intermediate, bahan pelapik adhesif pada kavitas (teknik sandwich), ART ( Atraumatic Restorative Treatment ), restorasi gigi desidui; sementasi mahkota, mahkota jembatan, veneer secara permanen; sebagai pelindung bahan restorasi lain; dan sebagai pelapik komposit. Beberapa keuntungan SIK yaitu melepaskan ion fluor dan menurunkan sensitivitas dengan memberikan dasar yang kuat untuk komposit dan pelindung pulpa. Dengan adanya kemampuan SIK dalam melepaskan ion fluor dan bersifat adhesif, maka SIK juga secara luas digunakan untuk memperbaiki kehilangan struktur gigi pada akar gigi sebagai akibat dari kerusakan gigi seperti abrasi servikal dan sering digunakan pada kavitas non-undercut. 4,7,23 2.1.1 Penggunaan SIK dalam ART Sebagai bahan restorasi adhesif yang mampu melepaskan ion fluor, SIK dapat digunakan dalam prinsip minimal intervensi. ART merupakan bagian dari minimal intervensi meliputi komponen restorasi dan pencegahan.6,7 Prinsip ART adalah suatu
metode restorasi kavitas yang sederhana, yang didahului dengan pembersihan kavitas dengan hanya menggunakan hand instruments kemudian kavitas direstorasi dengan bahan adhesif seperti SIK.23 Ada dua prinsip dalam melakukan ART, yaitu:24 a. Menyingkirkan jaringan karies gigi dengan hand instruments b. Merestorasi kavitas dengan bahan adhesif yang melepaskan fluor. Hal ini menjadi pertimbangan pengunaan SIK untuk perawatan preventif dan kuratif dalam prosedur kerja. Alasan SIK digunakan dalam ART adalah:24 a) Karena SIK berikatan secara kimiawi ke enamel dan dentin, sehingga mengurangi kebutuhan untuk mengambil jaringan gigi yang sehat b) Pelepasan fluor dari restorasi dapat mencegah karies sekunder c) Lebih mirip dengan jaringan keras gigi dan biokompatibel. Namun, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan ART. Hal ini disebabkan adanya beberapa kondisi yang tidak boleh dilakukan ART. ART tidak boleh digunakan ketika:24 a. Dijumpai adanya pembengkakan (abses) atau fistula (terbukanya abses terhadap lingkungan rongga mulut) berdekatan dengan gigi yang karies, b. Pulpa gigi terbuka, c. Dijumpai adanya rasa sakit yang lama dan mungkin terjadi inflamasi pulpa, d. Terdapat kavitas karies yang tersembunyi yang tidak dapat diakses dengan hand instruments,
e. Dijumpai adanya tanda-tanda yang jelas dari kavitas sebagai contoh pada permukaan proksimal tetapi kavitas tidak dapat dimasuki dari arah proksimal ataupun oklusal. Kemampuan SIK dalam melepaskan fluor dan hanya memerlukan preparasi minimal, maka penggunaannya semakin meluas untuk restorasi gigi desidui. Pada tahun 1977, dianjurkan pengunaan SIK sebagai bahan restorasi gigi desidui karena kemampuannya melepaskan ion fluoride dan melekat ke jaringan keras gigi.22 Kelemahan SIK yaitu kurang resisten terhadap abrasi, tensile dan compressive strength lebih rendah dari resin, bersifat poreus, dan sulit di polish.21,23 Untuk mengatasi kekurangan-kekurangan SIK dan memberikan keuntungan klinis yang lebih baik, maka dikembangkanlah SIK modifikasi resin.25 Kemudian pada tahun 2007, dikembangkan SIK modifikasi resin dengan nano teknologi menjadi SIK modifikasi resin nano.26 2.2 SIK Modifikasi Resin Nano SIK modifikasi resin nano merupakan perkembangan dari SIK modifikasi resin dan SIK Modifikasi Resin, yang dikenal dengan glass ionomer hybrid cements, merupakan bagian dari perkembangan SIK pada tahun 1980-an.20,26 Pengerasan SIK modifikasi resin merupakan kombinasi dari reaksi asam basa dan polimerisasi photochemical.27 Resin modified menggantikan SIK dengan tambahan reaksi polimerisasi dengan cahaya (light cure). Untuk mencapai keberhasilan bahan ini, ditambahkan
monomer yang larut dalam air, seperti HEMA (hidroxyethyl methacrylate) ke cairan asam poliakrilat yang larut air.25 Ukuran partikelnya sekitar 15 m atau lebih kecil.4 Pertama kali, SIK modifikasi resin dikembangkan sebagai lining tetapi kemudian dikembangkan sebagai bahan restorasi. Keuntungan yang diberikan SIK modifikasi
resin
adalah
kemudahan
dalam
memanipulasi,
meningkatkan
ketahanannya terhadap sensitivitas air, dan mampu melepaskan ion fluor sehingga dapat mencegah karies kambuhan.25,27 Ciri utama semen SIK modifikasi resin adalah ketika bubuk dan cairan dicampur akan terjadi reaksi pengerasan dengan bantuan sinar (light cure). Tahap-tahap reaksinya sebagai berikut:25,27 1) Reaksi pengerasan dengan terjadinya reaksi asam-basa antara bubuk alumino silikat dengan asam poliakrilat. 2) Reaksi polimerisasi dari partikel-partikel resin yang ada di dalam semen. 3) Reaksi antara garam logam poliakrilat dengan resin hingga menbentuk matriks semen yang lebih kuat (Gambar 3).
Gambar 3. Reaksi asam-basa dan polimerisasi penyinaran pada SIK modifikasi resin.22
Dari tiga reaksi diatas, sebenarnya semen SIK modifikasi resin mengeras dengan system “Dual Cure” yaitu reaksi penggaraman (asam-basa) yang terjadi
secara kimia (auto setting) dan polimerisasi yang terjadi akibat penyinaran (light cured). Kedua reaksi ini memberikan sifat-sifat yang lebih baik bagi SIK. Contoh bahan SIK modifikasi resin yang dikenal sebagai bahan restorasi adalah Fuji II LC, Vitremer dan Photac Fill (Gambar 4).25
A B C Gambar 4. Jenis SIK modifikasi resin konvensional (A) Fuji II LC, (B) Vitremer, (C) Photac Fill27
Namun sekarang ini SIK modifikasi resin masih terus dikembangkan. Pada tahun 2007, dikeluarkan SIK modifikasi resin nano yang pertama yaitu Ketac Nano (Ketac
N100)
yang
menggunakan
nano
teknologi.26
Nanoteknologi
atau
nanoteknologi molekuler merupakan penghasil bahan fungsional dengan struktur yang berukuran antara 0,1 hingga 100 nanometer dengan metode fisika ataupun kimia.12 Ketac Nano (Gambar 5) merupakan pasta SIK modifikasi resin pertama yang dibuat dengan teknologi nanofiller dan nanocluster dengan ukuran partikel 5-25 nm. Ketac™ Nano Light Curing Glass Ionomer Restorative dan Ketac™ Nano Primer merupakan perkembangan terakhir dari teknologi SIK modifikasi resin yang saat ini digunakan dalam bidang kedokteran gigi.11,26 SIK modifikasi resin nano mempunyai kemampuan melepaskan fluor dari SIK modifikasi resin dan ikatan nanofillers yang meningkatkan kekuatan dan estetisnya.26
Gambar 5. Jenis SIK modifikasi resin nano, Ketac Nano light curing11
Perkembangan teknologi SIK modifikasi resin nano diarahkan pada pengabungan antara keuntungan dari SIK modifikasi resin light cure dan teknologi ikatan nanofiller dan nanocluster.11 Keuntungan dari kedua teknologi ini adalah tersedianya SIK modifikasi resin nano dengan peningkatan polis dan estetik.11,26 Teknologi nano filler dapat memperkecil jarak antar partikel, sehingga meningkatkan sifat mekanik dan estetisnya.28 Rumus kimia dari SIK modifikasi resin nano ini didasarkan pada metakrilat yang dimodifikasi dalam asam polialkenoat dari gugus SIK modifikasi resin konvensional.11,29 Perbandingan struktur dari SIK modifikasi resin dan SIK modifikasi resin nano dapat dilihat pada gambar berikut.( Gambar 6)
Gambar 6. Struktur SIK modifikasi resin dan SIK modifikasi resin nano.29
Keunikan SIK modifikasi resin nano adalah kombinasi dari ikatan nanofiller, nanocluster, dan partikel kaca FAS, sehingga lebih estetis dan mudah dipolis, sejalan
dengan pelepasan ion fluoride. Selain itu, compressive strength SIK modifikasi resin nano lebih tinggi dibandingkan SIK konvensional dan juga menunjukkan pelepasan fluoride yang lebih tinggi.11,26 Pada penelitian Waleed et al (2007) dikatakan bahwa penambahan nano filler kedalam SIK modifikasi resin hanya meningkatkan ikatannya ke dentin, akan tetapi flexural dan compressive strength tidak meningkat jika dibandingkan dengan SIK konvensional.13 Kemampuan adhesi SIK modifikasi resin nano ke struktur gigi diperkuat dengan pengunaan primer sebagai bahan etsa dan bonding sama halnya dengan komposit resin. Ketac nano primer digunakan untuk adhesi ke struktur gigi secara adekuat. SIK modifikasi resin nano juga mudah dipolis, dapat dengan penyelesaian restorasi SIK konvensional secara umum.11 2.2.1 Komposisi SIK Modifikasi Resin Nano Ketac nano light curing glass ionomer restorative terdiri atas:11 TM
- Dua sistem pasta:
Aqueous paste ( asam polialkenoat, resin yang reaktif, dan nanofillers)
Non aqueous paste ( FAS glass, resin yang reaktif, dan nanofillers)
- Filler (69%): 27% FAS glass 42% Metacrylate yang berfungsi sebagai nanofiller. - Reaksi pengerasan: Memerlukan light cure Reaksi semen ionomer jangka panjang (reaksi asam basa).
2.2.2 Indikasi SIK Modifikasi Resin Nano Indikasi pemakaian SIK modifikasi resin Nano yang dilaporkan dalam profil produk Ketac Nano N100 adalah:11,26 - Restorasi gigi desidui, - Restorasi kelas I yang kecil, - Restorasi kelas III dan V, - Restorasi transisi, - Kegagalan pengisian dan undercut, - Teknik laminasi dan sandwich, dan - Pembuatan pasak yang sekurang-kurangnya 50% dari struktur mahkota gigi tersisa sehingga dapat dijadikan sebagai dukungan. Penelitian Wadenya et al (2010) dengan menggunakan gigi molar desidui menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan leakage pada enamel dan dentin antara SIK konvensional dan SIK modifikasi resin nano. Celah mikro dapat dipengaruhi oleh sifat dari bahan restorasi. Peningkatan perubahan dimensi selama berpolimerisasi dan kurangnya adaptasi bahan restorasi ke dinding kavitas dan margin dapat menyebabkan celah marginal. 28 2.2.3 Cara manipulasi SIK modifikasi resin nano Pada umumnya SIK modifikasi resin nano ini tersedia dalam bentuk pasta.11 Berikut adalah cara manipulasi SIK modifikasi resin nano sebagai bahan restorasi gigi (Gambar 7).26 Buka tutup dari pencampur clicker, keluarkan sedikit bahan pada mixing pad dengan menekan pasta 2-3 detik, biasa penekanan selama 2 detik, pasta
akan keluar dalam jumlah yang sama (rasio beratnya 1,3:1,0). Campurkan bahan dengan spatula selama 20 detik sampai warna merata terbentuk, hindari terbentuknya rongga udara. Kavitas yang akan direstorasi sebelumnya diberikan conditioner berupa nano primer dan disinari dengan light cure selama 15 detik. Pengerasan SIK modifikasi resin nano membutuhkan sinar light cure, kedalaman maksimum bahan untuk penyinaran tidak boleh lebih dari 2 mm. Sinari SIK modifikasi resin nano ini selama kira-kira 20-30 detik dan kemudianbahan restorasi dapat dipolis.11,26
a
b
c
d
e f g h Gambar 7. Manipulasi pengunaan SIK modifikasi resin nano. a dan b. membuka penutup pasta, c dan d. penempatan pasta pada mixing pad selama 2 detik penekanan , e. campurkan secara merata selama 20 detik, f. kedalaman restorasi kurang dari 2mm, g dan h. rapikan kemudian dilight cured selama 20-30 detik.11
2.2.4 Perkembangan Penelitian SIK Modifikasi Resin Nano Waleed et al (2007) menyatakan bahwa penambahan nano filler kedalam SIK modifikasi resin hanya meningkatkan ikatannya ke dentin, akan tetapi flexural dan compressive strength tidak meningkat jika dibandingkan dengan SIK konvensional.13 Pada penelitian Coutinho et al (2009) dengan menggunakan SIK modifikasi resin nano, dikatakan bahwa ikatan SIK modifikasi resin nano ke enamel dan dentin sebaik ikatan SIK konvensional, tetapi lebih rendah dibandingkan dengan SIK modifikasi
resin konvensional, oleh karena itu diperlukan penggunaan primer nano. Dalam penelitian tersebut juga dijelaskan gambaran TEM (Transmission Electron Microscopy) dari SIK modifikasi resin nano dengan dentin, menunjukkan adanya interaksi yang kuat, namun tidak ada demineralisasi nyata yang terlihat pada permukaan intertubular dentin dan juga tidak ada indikasi pembentukkan lapisan hibridisasi.30 Penelitian Wadenya et al (2010) dengan menggunakan gigi molar desidui menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan leakage pada enamel dan dentin antara SIK konvensional dan SIK modifikasi resin nano.28 El-Askary et al (2011) menyatakan bahwa diperlukan tindakan pre-conditioning yaitu penggunaan nano primer pada pemakaian SIK modifikasi resin nano karena ia tidak dapat membuktikan adanya shear bond strength dari SIK modifikasi resin nano itu sendiri jika tidak menggunakan primer. Hasil Scanning Elektron Microscope (SEM) dari penelitiannya menunjukkan adanya lapisan smear layer diatas permukaan dentin dan kurangnya pembentukan jaringan hibridisasi dalam pengunaan SIK modifikasi resin nano sesuai dengan anjuran pabriknya. Hal ini dapat dijelaskan dengan ketidakmampuan nanoprimer untuk dekalsifikasi dasar dentin, yang mungkin berhubungan dengan tingginya pH nano primer ( 3).14 Deepali et al (2010) melakukan preparasi kavitas intra orifisi, kemudian dilakukan pengaplikasian primer dan pengeringan dengan udara, untuk kemudian direstorasi dengan Ketac N100, menyatakan penggunaan SIK modifikasi resin nano sebagai perintang intra orifisi menunjukkan hasil yang lebih baik pada coronal seal
dibandingkan restorasi komposit, dengan perbedaan yang tidak signifikan terhadap celah mahkota (coronal leakage) antara SIK viskositas tinggi dengan SIK modifikasi resin nano.31 Penelitian El-Rouby (2010) yang melakukan restorasi pada jaringan ikat subkutan dari tikus dengan bahan Ketac N100, menyatakan adanya infiltrasi peradangan yang parah, baik akut maupun kronis, setelah pemakaian Ketac N100 setelah satu minggu, terjadi proliferasi sel angioblast dan fibroblast, disertai hiperemi pembuluh darah dan penebalan jaringan granulasi disekitar jaringan yang direstorasi. Namun setelah 8 minggu pemakaian tidak dijumpai adanya sel yang nekrosis. Ia juga melaporkan adanya kemampuan remineralisasi pada bahan yang melepaskan fluor ini.12 Sharathchandra (2010) juga telah meneliti efek bleaching terhadap SIK modifikasi resin nano, hasil penelitiannya menyatakan bahwa tidak ada efek bleaching terhadap tekstur permukaan dan warna dari SIK modifikasi resin nano secara Scanning Elektron Microscopic (SEM).32 SIK modifikasi resin nano ini memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan SIK konvensional maupun SIK modifikasi resin tanpa partikel nano. SIK modifikasi resin nano memiliki compressive strength yang lebih tinggi dibandingkan dengan SIK konvensional (Fuji IX dan Ionofil Molar) dan beberapa SIK modifikasi resin konvensional (Vitremer, Photac Fill, dan Fuji Filling LC), hampir sama dengan Fuji II LC (SIK modifikasi resin konvensional). Flexural strength SIK modifikasi resin nano lebih tinggi dari Fuji IX, Ionofil Molar, dan Fuji Filling LC; hampir sama dengan Vitremer; namun lebih rendah dari Fuji II LC.11 Pada pengujian celah mikro antara SIK modifikasi resin
nano (Ketac Nano) dengan SIK modifikasi resin
konvensional (Fuji II LC) menunjukkan bahwa pada enamel SIK modifikasi resin nano memiliki celah mikro lebih tinggi dari SIK modifikasi resin konvensional, namun sebaliknya pada dentin SIK modifikasi resin nano memiliki celah mikro jauh lebih rendah dari SIK modifikasi resin konvensional.11,31 Pada perbandingan SIK modifikasi resin nano dengan SIK konvensional tidak terlihat adanya perbedaan celah mikro antara kedua bahan tersebut.28 Pelepasan fluor pada SIK modifikasi resin nano juga lebih tinggi dibandingkan SIK modifikasi resin konvensional.15 2.3 Kitosan Kitosan merupakan polimer alam yang mempunyai rantai linear dengan rumus (C6H11NO4)n dan merupakan turunan utama kitin (Gambar 8a) yang mempunyai derajat kereaktifan tinggi disebabkan oleh adanya gugus amino bebas sebagai gugus fungsional. Kitosan diperoleh dari hasil deasetilasi kitin dalam larutan NaOH pekat.16,17 Pada tahun 1859, Rouget menemukan modifikasi kitin yang akhirnya oleh Hoppe-Seiler pada tahun 1894 diberi nama kitosan (Gambar 8b). Sejak saat itu penelitian kitin dan kitosan berkembang sampai pertengahan abad 1900-an. Pada tahun 1930-an Rigby mempatentkan kitin dan kitosan berserta cara isolasi dan preparasinya dan pemanfaatannya dalam bidang industri.33
a b Gambar 8 a. Struktur kitin, b. Struktur kitosan (hasil deasetilasi kitin dengan NaOH pekat).15
Dunn et al. (1997) (cit Ningsih, 2011) menyatakan kitin dan kitosan tidak dapat larut hanya dalam air, kecuali dengan subsitusi. Keduanya dapat larut dalam asam encer seperti asam asetat. Adanya gugus karboksil dalam asam asetat memudahkan pelarutan kitin dan kitosan karena terjadi interaksi hidrogen antara gugus karboksil dengan gugus amina dari keduanya. Pernyataan Agusnar (2006) (cit Ningsih,2010) menyebutkan hidrolisis gugus asetil pada kitin dapat dilakukan dengan larutan NaOH kuat, diikuti pencucian, pengubahan pH dan proses pengeringan. Pada tahap ini kitosan yang terbentuk masih berupa kepingan kasar dan dapat dihaluskan mengikuti ukuran tertentu.19 Penelitian Marganov (2003) mengatakan bahwa kulit udang mengandung protein 25-40%, kalsium karbonat 45-50%, dan kitin 13-20%, tetapi besarnya kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis udang dan tempat hidupnya. Cangkang kepiting mengandung protein 15,6-23,9%, kalsium karbonat 53,7-78,4%, dan kitin 18,7-32,2% yang juga tergantung pada jenis kepiting dan tempat hidupnya.18,34 Perbedaan
antara kitin dan kitosan didasarkan pada kandungan
nitrogennya. Bila nitrogen kurang dari 7% maka polimer tersebut disebut kitin dan apabila kandungan total nitrogennya lebih dari 7% maka disebut kitosan.35 Kitosan memiliki sifat-sifat tertentu yang menguntungkan sehingga banyak diaplikasikan di berbagai industri maupun bidang kesehatan. Kitosan mempunyai sifat khas antara lain bioaktivitas dan biodegradasi yang dihubungkan dengan adanya gugus-gugus amino dan hidroksil yang terikat.36 Berdasarkan viskositasnya, berat molekul kitosan terbagi tiga, yaitu: kitosan bermolekul rendah, bermolekul sedang dan bermolekul tinggi. Kitosan bermolekul
rendah dengan berat molekul dibawah 400.000 Mv dan bermolekul sedang dengan berat molekul 400.000-800.000 Mv berasal dari hewan laut dengan cangkang atau kulit yang lunak misalnya udang, cumi-cumi dan rajungan. Untuk kitosan bermolekul tinggi biasanya berasal dari hewan laut bercangkang keras, misalnya kepiting, kerang dan blangkas, dengan berat molekulnya 800.000-1.100.000 Mv.17 2.3.1 Kitosan Blangkas ( Limulus polyphemus) Kitosan blangkas merupakan kitosan bermolekul tinggi yang diperoleh dari cangkang blangkas. Blangkas disebut juga dengan Horseshoe-crab (Gambar 9). Penemuan Universiti Malaysia Terengganu (UMT) membuktikan kulit hewan yang dianggap tidak berharga itu mempunyai khasiat kitosan yang berpotensi dalam industri farmaseutikal.36
Gambar 9. Blangkas (Horseshoe-crab).36
Kitosan Blangkas yang diuji oleh Trimurni et al (2006) mempunyai derajat deasetilasi 84,20% dengan berat molekul 893.000 Mv. Dari penelitian tersebut diketahui bahwa kitosan molekul tinggi yang diperoleh dari blangkas (Lymulus polyphemus) dapat memacu dentinogenesis jika dipakai sebagai bahan pulp caping.17 Tarigan Gita dan Trimurni (2008) juga membuktikan bahwa kitosan blangkas dapat menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans.16 Feby dan Trimurni (2008) juga
membuktikan bahwa kitosan blangkas (Lymulus polyphemus) bermolekul tinggi memiliki efek antibakteri terhadap Fusobacterium nucleatum.37 Daya hambat kitosan terhadap bakteri disebabkan karena terjadinya proses pengikatan sel bakteri pada dindingnya oleh kitosan. Kitosan tersebut memiliki gugus NH2 yang merupakan sisi reaktif yang dapat berikatan dengan protein dinding sel bakteri, terjadinya proses pengikatan ini disebabkan oleh perbedaan keelektronegatifan antara kitosan dengan permukaan sel bakteri.38 2.3.2 Kitosan dan Aplikasi Klinisnya Kitosan adalah jenis polimer alam yang mempunyai rantai linear polisakarida, yang terdiri atas -(1-4)-D-glukosamin dan N-asetil-D-glukosamin.17,18 Kitosan pada umumnya berbentuk serat dan merupakan kopolimer berbentuk lembaran tipis, berwarna putih atau kuning dan tidak berbau. Ciri-ciri kitosan bergantung pada sumber (asal) bahan baku, derajat deasetilasi (DD), distribusi gugus asetil, gugus amino, panjang rantai dan distribusi bobot molekul. Sifat-sifat kitosan dihubungkan dengan adanya gugus-gugus amino dan hidroksil yang terikat. Adanya gugus tersebut menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas kimia yang tinggi dan penyumbang sifat polielektrolit kation, sehingga dapat berperan sebagai amino pengganti (amino exchanger).38 Dalam bidang kesehatan, kitosan relatif banyak digunakan karena dapat berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein.35,36 Dalam kedokteran gigi, Kitosan telah diteliti oleh Sapeli et al (1986) dan Muzzarelli et al (1989) pada perawatan jaringan periodontal baik dengan pemakaian kitosan bubuk maupun
kitosan membran. Dari hasil penelitian ini dapat terlihat bahwa kitosan dapat menurunkan nyeri, sebagai hemostatik yang baik, melambatkan pembebasan antibiotik, mempercepat penyembuhan, dan menghasilkan lingkungan yang asepsis.35 Chung et al (2004) menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara aktivitas antibakterial kitosan yang menghambat permukaan dinding sel bakteri. Kitosan dan derivatnya (75% DD dan 95%) terbukti lebih efektif untuk bakteri gram negatif daripada bakteri gram positif. Penelitian Tarsi et al (1997) menunjukkan bahwa kitosan dengan berat molekul rendah dapat menghambat aktivitas bakteri Streptococcus mutans yang berperan dalam adsorbsi hidroksiapatit dan kolonisasinya. Sifat-sifat kitosan yang mendukung kemampuannya dalam menghambat perlekatan bakteri yaitu kitosan dapat mencegah kerusakan permukaan gigi oleh asam organik dan menghasilkan efek bakterisidal terhadap bakteri patogen termasuk bakteri Streptococcus mutans.35 Percobaan pada bahan restorasi SIK dimodifikasi kitosan bermolekul rendah oleh Petri et al (2006) menunjukan bahwa penambahan kitosan bermolekul rendah (fluka) pada SIK konvensional dapat meningkatkan kekuatan flexural dan juga mengkatalisasi pelepasan ion fluoride. Ia menggunakan SIK konvensional modifikasi kitosan bermolekul rendah dengan variasi persen berat yaitu 0.0044, 0.012, 0.025 dan 0.045 % berat kitosan. Percobaan tersebut menggunakan masing-masing 10 spesimen berupa lempeng berbentuk balok dengan ukuran 10mm x 2mm x 2mm untuk pengujian flexural strength dan lempeng bebentuk silinder dengan ukuran diameter 10 mm x tinggi 2mm untuk menguji pelepasan fluor. Penelitian menunjukkan bahwa SIK modifikasi kitosan molekul rendah dengan penambahan 0,0044% berat kitosan
dapat meningkatkan sifat mekanik seperti flexural strength dan meningkatkan pelepasan ion fluor, penambahan 0,012% berat kitosan tidak memiliki efek yang terlihat secara statistik, dan penambahan lebih dari 0,022% berat kitosan justru memperendah sifat mekaniknya. Meningkatnya sifat mekanik SIK dikarenakan kitosan mempunyai gugus hidroksil dan gugus asetamida yang mampu mengikat partikel hidroksil dan gugus karboksilat dari asam poliakrilat pada SIK oleh ikatan hidrogen. Ikatan yang dibentuk oleh kitosan dan asam poliakrilat di sekitar partikel anorganik dapat mengurangi tegangan pada permukaan antar komponen SIK. Pada penambahan kitosan dalam persen berat tinggi, gugus kitosan terpisah dan berinteraksi satu dengan yang lain, tidak lagi berinteraksi dengan permukaan partikel SIK, sehinggga sifat mekanik SIK menurun. 15 2.3.3 Kitosan Nanopartikel Dalam perkembangannya, kitosan dimodifikasi dalam bentuk magnetic kitosan nanopartikel dengan ukuran partikelnya 100-400 nm untuk meningkatkan daya adsorpsinya. Szeto dan Zhigang Hu (2007) (cit Siregar, 2009) menyiapkan kitosan nanopartikel dengan melarutkan kitosan dalam larutan asam lemah ditambahkan larutan yang bersifat basa, seperti amoniak, NaOH, atau KOH diaduk pada kecepatan 300 rpm sehingga diperoleh gel kitosan putih dan dibilas dengan aquadest sampai netral kemudian ditempatkan dalam ultrasonic bath untuk memecah partikel-partikel gel kitosan menjadi lebih kecil. Cheung (2008) (cit Siregar, 2009) menyiapkan kitosan nano dengan metode lain, yaitu dengan menambahkan larutan tripolipospat kedalam larutan kitosan sehingga diperoleh emulsi kitosan sambil diaduk dengan
kecepatan 1200 rpm, kemudian ditambahkan asam asetat agar pH-nya menjadi 3,5 dengan hasil berupa suspensi kitosan.18 Lu E-Shi (2008) (cit ningsih, 2010) menyiapkan kitosan nanopartikel dengan menambahkan larutan tripolipospat (TPP) kedalam larutan suspensi kitosan yang dibuat dengan menambahkan asam asetat, kemudian diaduk dengan kecepatan 1200 rpm hingga terbentuk emulsi.19 Ukuran partikel kitosan yang berskala nanometer akan meningkatkan luas permukaan sampai ratusan kali dibandingkan dengan partikel yang berukuran mikrometer, sehingga dapat meningkatkan efektifitas kitosan dalam hal mengikat gugus kimia lainnya. Dalam penelitian, kitosan nano juga dapat meningkatkan efisiensi proses fisika-kimia pada permukaan kitosan tersebut karena memungkinkan interaksi pada permukaan yang lebih besar. Penelitian sebelumnya menyimpulkan bahwa kitosan nano memiliki potensi penting dalam perkembangan industri farmaseutikal.39 Kitosan nanopartikel dapat dipakai sebagai pembawa penyaluran obat karena stabilitasnya yang baik, rendah toksik, metode persiapannya sederhana, dan dapat mengikuti rute pemberian obat. Kitosan nano partikel sebagai agen penyalur obat sangat bermanfaat karena kitosan nano merupakan biopolimer alam yang biokompatibel, dapat larut dalam air, dapat menyalurkan obat dalam bentuk makromolekul, mempunyai berat molekul yang bervariasi sehingga mudah dimodifikasi secara kimia, membantu absorpsi antara substrat dan membran sel, dan ukuran partikel nano nya memiliki efektivitas yang lebih baik.40 2.4 Compressive Strength Uji kekuatan tekan (compressive strength) merupakan tes yang biasa dilakukan untuk menentukan sifat-sifat mekanik dari SIK.8 Untuk bahan yang rentan
pecah secara partikel, uji tarik sulit untuk dilakukan. Sebuah alternatif uji kekuatan tekan (compressive strength) lebih mudah dilakukan terhadap bahan yang rentan pecah. Konfigurasi dari uji compressive strength seperti pada Gambar 10, terlihat sampel diberikan gesekan pada titik yang berkontak dengan bahan silinder yang diuji.7 Ukuran sampel dalam pengujian compressive strength umumnya mengikuti ADA specification No.661 for dental cement yaitu 12 mm untuk tinggi x 6 mm untuk diameter atau mengikuti ISO yaitu 6 mm untuk tinggi x 4 mm untuk diameter.7,8 Pada Penelitian Mallmann et al (2007) menegaskan bahwa penggunaan spesimen dengan ukuran lebih kecil (6mm x 4mm) lebih tepat untuk pengujian sifat mekanik SIK.8
Gambar 10. Skema ilustrasi dari compressive strength.7
