BUKU AJAR
Oleh: Abdillah Imron Nasution
KATA PENGANTAR Pengetahuan mengenai mikrostruktur jaringan keras gigi sangat diperlukan dalam ilmu kedokteran gigi, sebab pemahaman dasar dan pengembangannya yang berdasarkan sifat, struktur, dan karakter penyusunnya yaitu Kristal hidroksi apatit sangat berhubungan dengan mekanisme terjadinya keadaan patologis seperti karies. Melalui pemahaman mikrostruktur ini pula aplikasi dental material diterapkan yang tujuannya adalah untuk menciptakan kesehatan rongga mulut dan gigi yang lebih baik. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan sekarang ini, begitu banyak ilmu-ilmu terapan lainnya yang diterapkan dalam memahami mikrostruktur jaringankeras gigi yang terdiri dari email, dentin, dan sementum ini. Sebagaimana diketahui, ruang lingkup keilmuan mikrsotruktur jaringan keras gigi yang bahan non organiknya adalah kristal hidroksi apatit ini begitu luas, sehingga dalam buku ini, integrasi keilmuan seperti fisika, teknik, kimia, biologi, dan ilmu terapan lainnya juga dibahas dengan jelas melalui hasil-hasil riset terbaru yang penulis lakukan. Saran konstruktif akan sangat membantu dan saya hargai demi mewujudkan karya yang lebih baik lagi di masa depan. Abdillah Imron Nasution
i
AKNOWLEDGEMENTS Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada berbegai pihak yang telah mendukung terwujudnya buku ini yaitu: Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Syiah Kuala, Teman-teman di Departemen Oral Biology dan Departemen Dental Material Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Syiah Kuala, Departemen Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Syiah Kuala, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, Jurusan Fisika dan Kimia Fakultas MIPA Universitas Syiah Kuala. Terima kasih pula saya ucapkan atas peran serta mahasiswa penulis dalam tim riset Scanning Electron Microscopy: Maulidya Indah Sari, Rini Maulida Pospos, Nina Restiana, Muhammad Rizki Hasya, Azizah Kemala Dewi, Kana Kautsarina, Yoni Andesba, dan Teuku Zulfikar, tim riset studi Atomic Force Microscopy: Firda Asbarini, Mahathir Muhammmad, Iqbal Saputra, Tim Vicker Hardness Number: Rachwina Yasika dan Dwi Putri, serta U;fa Sahara dan Anita Maisuri yang sangat membantu penulis dalam riset X-Ray Diffraction.
ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................... AKNOWLEDGEMENTS ....................................
i ii
PENDAHULUAN ...............................................
1
EMAIL .................................................................. Sifat Fisik Email ................................................................. Sifat Kimiawi Email ........................................................... Sifat Mekanis Email ........................................................... Struktur Mikroskopis Email ............................................. Kristal Apatit ...................................................................... Demineralisasi Email ......................................................... Remineralisasi Email.......................................................... Mineralisasi dan Komposisi Utama Email ..................... Buffer Saliva ........................................................................ Buffer pada Pasta gigi Nano hydroxyapatite (n-HAp) ........ Fluor ..................................................................................... Permukaan email dan Candida albicans............................. Email, bahan herbal dan S. mutans................................... Permukaan Email dan Aplikasi Kopi dan Teh.............. Kekerasan Permukaan Email Gigi .................................. Daftar Pustaka ....................................................................
2 2 2 3 4 9 14 21 22 26 27 30 34 37 41 43 47
DENTIN ........................................................................... Struktur Mikroskopis Dentin ........................................... Sifat Fisik Dentin ............................................................... Sifat Kimia Dentin ............................................................. Sifat Mekanik Dentin......................................................... Dentin dan Sodium Lauryl Sufate ....................................... Dentin Akar Gigi dan chelating agent ................................ Bahan khelasi dan regangan mikro dentin akar gigi .....
49 50 54 54 54 56 59 59
iii
EDTA (Etylen Diamine Tetra Acetic Acid) .................. Rc-Prep ................................................................................ Bahan khelasi dan regangan mikro dentin akar gigi ..... Dentin Akar Gigi dan Analisis XRD .............................. Daftar Pustaka ....................................................................
59 59 60 61 65
SEMENTUM ....................................................... Sifat Fisik Sementum ......................................................... Sifat Kimia Sementum ...................................................... Sifat Mekanis Sementum................................................... Cementum Enamel Junction ........................................... Daftar Pustaka ....................................................................
67 68 68 69 69 70
GLOSSARY ........................................................... Index .....................................................................
71 76
iv
Jaringan keras gigi: Aspek Mikrostruktur dan Aplikasi Riset PENDAHULUAN Jaringan keras adalah adalah jaringan yang mengalami mineralisasi. Secara biologi mineralisasi atau kalsifikasi dapat didefinisikan sebagai proses dimana terdapat sejumlah besar mineral dan bentuk kristal-kristal kompleks yang membentuk jaringan. Berdasarkan kandungan mineralnya, umumnya jaringan tubuh dibagi atas jaringan lunak dan jaringan keras. Terdapat dua perbedaan yang penting antara mineral pada jaringan lunak dan jaringan keras. Jaringan lunak terdiri atas mineral-mineral kurang lebih 1% sedangkan pada jaringan keras tubuh dapat mencapai tingkat hingga 98%. Tidak hanya kuantitas, bentuk mineral antara jaringan lunak dengan jaringan keras sangat berbeda. Pada jaringan lunak, mineral-mineral diasosiasikan dengan ion-ion yang yang berpencar secara acak pada cairan dan fase organik tubuh sedangkan pada jaringan keras mineral-mineral membentuk crystalline lattice yang memiliki ciri khusus. Berdasarkan ciri ini, terdapat 3 (tiga) jaringan keras gigi, yaitu: email, dentin, dan sementum. Ketiganya memiliki tingkat dan mineralisasi yang berbeda yang secara otomatis mempengaruhi sifat dan karakter masing-masing terutama tingkat kekerasannya. Untuk itu, integrasi ilmu mikrostruktur jaringan keras gigi ke dalam riset-riset yang dibutuhkan untuk mendukung ilmu-ilmu klinis di kedokteran gigi seperti dental material, orthodonti, prostodonti, endodonti dan dan tentu saja oral biology. Di samping itu, integrasi ini tentu saja dapat menambah khazanah ilmu pengetahuan khususnya dalam ilmu kedokteran gigi dasar.
1
Email
GLOSSARY Amorf, tidak menghablur dan tidak mempunyai bentuk geometri tertentu Ameloblas, sel yang terlibat dalam pembentukan gigi. Amelogenesis imperfecta, kelainan perkembangan gigi Asam konjugat sisa asam yang mempunyai kemampuan untuk bertindak sebagai bas Atomic Force Microscopy (AFM), Jenis mikroskop untuk deteksi fitur skala atom pada berbagai permukaan bahan yang mencakup keramik, sampel biologis, dan polimer Augmentasi, proses pengeluaran zat sisa yang tidak diperlukan oleh tubuh As, Arsen Basa konjugat, akseptor proton Basa lemah, basa yang hanya sedikit mengionisasi pada larutan berair Bioavailabilitas tingkat sejauh mana suatu obat atau zat lain diserap dan beredar dalam tubuh Biokompatibel, sifat material yang dapat memberikan performa pada respon Bioaktif, senyawa kimia yang menghasilkan aktivitas biologis dalam tubuh Ba, Barium 71
Br, Brom Ca, Calsium Cd. Kadmium Cr, Krom CO3, Karbonat Cl, Klorida Densitas, nilai kepadatan suatu bahan dengan satuan g/ cm3 Dentinogenesis, proses embriogenesis pertumbuhan gigi geligi Edentolus, tidak ada gigi Elongasi, pemanjangan Elastisitas, kemampuan suatu zat padat untuk kembali ke bentuk awal setelah mendapat gangguan luar yang diterapkan dan kemudian dihilangkan, satuan adalah GPa F, Fluor Ge, Germanium Hardness (VHN), satuan nilai kekerasan material yang diukur dengan vicker HCL, Asam klorida Heksagonal, salah satu susunan simetris kristal
72
Hidrokarbon, senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Hidropobik, sifat tidak menyukai air I, Yodium Jaringan periodontal, jaringan penyokong gigi Kristalinitas, sifat kristal baik itu ukuran, regangan dll K, Kalium Kristal, susunan khas atom-atom yang dibangun oleh sel unit, tersusun secara 3D secara periodik berulang dalam suatu kisi Lattice, kisi
Le Châtelier, asas yang digunakan dalam memprediksi pengaruh perubahan kondisi pada kesetimbangan kimia. Lubrikan, cairan pelumas Mastikasi, pengunyahan
Microvickers Hardness, alat untuk menghitung kekerasan suatu material Mg, Magnesium Nanometer, satuan 10-9 meter Na, Natrium Nano hidroksiapatit, jenis pasta gigi yang mengandung hidroksiapatit dalam ukuran nano 73
Nukleasi, pembentukan nukleat, propagasi (pertumbuhan kristal), dan pematangan (penyempurnaan kristal dan/atau pertumbuhan lanjutan OH, Hidroksi O, Oksigen
Piezzo elektrik, daya yang dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik Pyro elektrik, kemampuan untuk menarik kemudian melemparkan energi listrik akibat menumpuknya muatan listrik pada permukaan Plak, lapisan tipis yang berasal dari mikroorganisme, sisa makanan dan bahan organik yang terbentuk di gigi, pH, derajat keasaman, potential of Hydrogen Pb, Timbal P, Fosfor Probiotik, mikroorganisme hidup yang diberikan sebagai suplemen makanan atau minuman Porus, memiliki rongga atau pori Skala Pauling, skala dalam pengukuran elektronegativitas suatu unsur. Sr, Stronsium S, Sulfur
74
Si, Silikon SEM (Scanning Electron Microscopy), mikroskop yang berfungsi melakukan scanning pada permukaan spesimen yang diamati dengan menggunakan electron beam sehingga menghasilkan sebuah gambar sebagai hasil akhir dari pengamatan. Pada penggunaan untuk menentukan komposisi kimia, SEM dapat dipadukan dengan Energy Dispersive X-Ray (EDX)
75
INDEX Brushite, 15 Buffer, 19, 26, 29, 30, 31 Ca, 14, 20, 25, 26, 48, 49, 54, 58 Ca/P, 26, 27, 28, 29, 37, 38 Demineralisasi, 15, 18, 20, 21, 22, 23, 25, 28, 32, 33, 36, 38 Dentino Enamel Junction, 10 Fluor 7, 9, 20, 33, 34, 35, 37, 38, 47, 48, 49, 57 Kristal hidroksiapatit 2, 11, 13, 14, 15, 20, 24, 25, 35, 42, 45, 54, 56, 57, 58, 59, 64 Microvickers Hardness, 9 Nano hidroksiapatit/ n-HAp 17, 18, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, OH, 14, 20, 24, 25,4 2, 48, 49, 54 Parameter kisi, 13 PO4, 14, 20, 25, 26, 48, 49 Protein email 7,8, Prisma email 10, 11, 12, 13, 15, 17 Regangan mikro 8, 54 ,55, 56, 58, 59
76
Remineralisasi, 15, 19, 20, 26, 28, 38 S. mutans 38, 39, 40 Sodium Lauryl Sufate (SLS) 52, 53, 54 Tubulus Dentin, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54
77
