PENGARUH LAMA PENYINARAN RESIN KOMPOSIT NANOFIL PACKABLE TERHADAP KEKUATAN TEKAN (COMPRESSIVE STRENGTH) BAHAN RESTORASI
NASKAH PUBLIKASI
Disusun Untuk Dipublikasikan Pada Jurnal Ilmiah Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan Oleh: ERA KARINA J 520110059
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
2
EFFECT OF EXPOSURE TIME ON COMPRESSIVE STRENGTH OF PACKABLE NANOFILLED RESIN COMPOSITE AS RESTORATIVE MATERIALS Era Karina1, Ana Riolina2, Nanang Krisnawan2 1
Student of Dentistry, Dentistry Faculty, University of Muhammadiyah Surakarta Lecturer of Dentistry, Dentistry Faculty, University of Muhammadiyah Surakarta
2
ABSTRACT Nanofilled resin composites are recognized to combine the good mechanical strength of the hybrids and the best polish of the microfills. One of the mechanical properties that should be considered is compressive strength due to masticatory force on restoration. A resin composite is composed by organic polymer matrix, inorganic filler, coupling agent, and the initiator-accelerator system. Light activated resin composite polymerization is initiated by light cure unit. This process has complicated relationship with resin properties. One factor that can modulate the mechanical properties is exposure time therefore that should be watched the effect of exposure time on compressive strength of resin composite. For measuring the compressive strength, 5 specimens of each group were prepared in customized acrylic cylindrical mould of 8 x 4 mm and were exposured by light cure unit for 20s, 40s, and 60s. All specimens were immersed in artificial saliva and incubated at 37˚C for 24h. The compressive test was determined by loading using a Universal Testing Machine at a crosshead speed of 0.5mm/min. Results were statistically analysed using one-way ANOVA with 95 % confidence interval. Statistical result showed that exposure time has no effect on compressive strength of packable nanofilled resin composite (p > 0.05). Key words: compressive strength, exposure time, nanofilled
PENGARUH LAMA PENYINARAN RESIN KOMPOSIT NANOFIL PACKABLE TEHADAP KEKUATAN TEKAN (COMPRESSIVE STRENGTH) BAHAN RESTORASI
INTISARI
Resin komposit nanofil diakui sebagai bahan dengan kekuatan mekanik setara komposit jenis hibrid dan kualitas polis setara komposit jenis mikrofil. Salah satu sifat mekanik yang perlu diperhatikan adalah kekuatan tekan, sebab adanya beban pengunyahan pada restorasi. Resin komposit tersusun atas matriks organik, bahan pengisi anorganik, agen pengikat, dan bahan inisiator-akselerator. Polimerisasi resin komposit aktivasi sinar, diinisiasi oleh lampu pengeras. Proses polimerisasi ini memiliki hubungan yang kompleks dengan sifat bahan, salah satu faktor yang mempengaruhinya adalah durasi penyinaran sehingga perlu diteliti pengaruh lama penyinaran resin komposit terhadap kekuatan tekan. Penelitian ini diawali dengan pembuatan sampel dari resin komposit nanofil packable aktivasi sinar yang dicetak dalam cetakan akrilik berbentuk silindris dengan ukuran tinggi 8 mm dan diameter 4 mm. Selanjutnya sampel disinari selama 20, 40, dan 60 detik menggunakan lampu pengeras. Sampel yang mengeras direndam dalam saliva buatan kemudian di inkubasi selama 24 jam pada suhu 37˚C. Sampel diuji kekuatan tekan 3
menggunakan beban dari Universal Testing Machine dengan kecepatan tekan sebesar 0.5mm/menit. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan one-way ANOVA dengan tingkat kepercayaan 95%. Hasil analisis menunjukkan bahwa lama penyinaran tidak mempengaruhi kekuatan tekan bahan restorasi nanofil packable (p > 0.05). Kata kunci: kekuatan tekan, lama penyinaran, nanofil PENDAHULUAN Resin komposit nanofil diakui sebagai bahan dengan kekuatan mekanik setara komposit jenis hibrid dan kualitas polis setara komposit jenis mikrofil.[1] Salah satu sifat mekanik yang perlu diperhatikan adalah kekuatan tekan, sebab adanya beban pengunyahan pada [2] restorasi. Resin komposit tersusun atas matriks organik, bahan pengisi anorganik, agen pengikat, dan bahan inisiatorakselerator. Polimerisasi resin komposit aktivasi sinar diinisiasi oleh lampu pengeras.[3] Proses polimerisasi ini memiliki hubungan yang kompleks [4] dengan sifat bahan, salah satu faktor yang mempengaruhinya adalah durasi penyinaran[5] sehingga perlu diteliti pengaruh lama penyinaran resin komposit terhadap kekuatan tekan. Proses polimerisasi resin komposit terdiri dari beberapa tahap, yakni induksi, propagasi, transfer rantai, terminasi. Tahap awal reaksi dikontrol oleh dua proses, yakni aktivasi dan inisiasi. Aktivasi merupakan proses untuk menghasilkan radikal bebas yang dapat diperoleh dari aktivasi molekul penghasil radikal bebas, salah satunya dengan menggunakan sinar tampak.[6] Fotoinisiator yang terkandung dalam bahan akan menyerap energi dari sumber sinar sehingga monomer dalam struktur molekul keluar menjadi fase aktif dan selanjutnya berubah menjadi polimer.[5] Perubahan dari monomer menjadi polimer dapat dinotasikan dalam derajat konversi. Konversi tersebut secara langsung berpengaruh pada sifat bahan, terutama sifat mekanik.[7]
Derajat konversi merupakan persentase dari karbon-karbon ikatan ganda (-C=C-) yang berubah menjadi ikatan tunggal (-C—C-) selama proses pengerasan untuk membentuk polimer resin. Meningkatnya nilai derajat konversi, dapat meningkatkan kekuatan, ketahanan penggunaan, dan sifat penting lainnya. Nilai tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti komposisi resin komposit, transmisi sinar ke dalam bahan, konsentrasi sensitizer, inisiator, dan inhibitor,[6] sumber sinar yang digunakan, panjang gelombang sinar, metode aktivasi foto, warna resin komposit,[8] intensitas sinar, tipe tip LCU, suhu yang dihasilkan tip LCU, paparan radiasi dan jarak penyinaran.[9] Rendahnya nilai derajat konversi mengindikasikan bahwa terdapat sejumlah monomer yang tidak bereaksi (terjebak atau bebas).[1] Salah satu strategi untuk memaksimalkan DC dan meminimalisir elusi monomer sehingga memberikan energi yang cukup pada bahan adalah dengan meningkatkan waktu pengerasan.[10] Besarnya energi yang diberikan pada bahan dapat mempercepat pelepasan radikal bebas sehingga mempercepat pembukaan ikatan ganda dalam kelompok metakrilat. Oleh sebab itu meningkatkan waktu radiasi dari 10 detik menjadi 20 detik dapat meningkatkan DC bahan secara signifikan.[7] METODE PENELITIAN Penelitian ini menggunakan metode eksperimen laboratoris dengan rancangan Posttest Only Control Group Design. 4
Penelitian diawali dengan pembuatan sampel dari resin komposit nanofil packable aktivasi sinar yang dicetak dalam cetakan akrilik berbentuk silindris dengan ukuran tinggi 8 mm dan diameter 4 mm. Jumlah sampel dalam penelitian ini sebanyak 15 sampel, terbagi dalam 3 kelompok yakni kelompok penyinaran 20 detik (kontrol), 40 detik, dan 60 detik. Selanjutnya sampel disinari menggunakan lampu pengeras dengan lama penyinaran sesuai kelompok. Sampel yang telah disinari direndam dalam saliva buatan kemudian di inkubasi selama 24 jam pada suhu 37˚C. Sampel diuji kekuatan tekan menggunakan beban dari universal testing machine dengan kecepatan tekan sebesar 0.5mm/menit. Sampel yang diberikan tekanan, diamati hingga tampak adanya kerusakan[2] dan adanya nilai gaya maksimum dalam satuan kilogram-force (kgf) yang tertera pada monitor UTM. Nilai dalam satuan tersebut kemudian diolah menggunakan rumus CS = F x 9.087/A dengan keterangan F adalah
besar gaya yang terdata dalam satuan kilogram-force (kgf), 9.087 merupakan nilai gravitasi, dan A menunjukan luas alas dalam satuan milimeter persegi (mm2) sehingga diperoleh nilai kekuatan tekan (CS) dalam satuan megapaskal (MPa).[13] HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Riset Terpadu Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada dan Laboratorium Bahan, Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada pada bulan November 2014. Hasil uji kekuatan tekan dapat dilihat pada Gambar 1. Tahap selanjutnya, melakukan uji normalitas data. Hasil yang diperoleh tertera pada Tabel 1. Tabel tersebut menunjukkan bahwa data yang ada terdistribusi normal (p > 0.05). Tahap berikutnya adalah uji homogenitas menggunakan uji Levene. Hasil uji ini terlihat pada Tabel 2. Nilai signifikansi yang diperoleh sebesar 0.348 atau p > 0.05 sehingga dapat disimpulkan bahwa data yang ada homogen.
KEKUATAN TEKAN (MPa)
HASIL UJI KEKUATAN TEKAN 1200 1000 800 600 400 200 0 20 40 60
569,38 598,32 794,39
635,22 735,79 882,65
671,4 815,37 939,09
869,63 1062,8 1075,83
913,76 1104,77 1140,22
Gambar 1. Hasil uji kekuatan tekan sampel yang disinari selama 20, 40, dan 60 detik Tabel 1. Hasil uji normalitas data kekuatan tekan sampel kelompok 20, 40, dan 60menggunakan uji Shapiro-Wilk Shapiro-Wilk Statistic Df Sig. Kekuatan Tekan .948 15 .493 5
Tabel 2. Hasil uji homogenitas data kekuatan tekan sampel kelompok 20, 40, dan 60 detik menggunakan Levene Test Levene Statistic 1.154
df1 2
df2 12
Sig. .348
Tabel 3. Hasil uji one-way ANOVA data kekuatan tekan sampel kelompok 20, 40, dan 60 detik
Between Groups Within Groups Total
SumofSquares
Df
Mean Square
F
Sig.
138220.798 357876.718 496097.517
2 12 14
69110.399 29823.060
2.317
.141
Gambar 2. Kerusakan sampel setelah diberi tekanan oleh compressive die pada UTM (Peneliti, 2014) Berdasarkan nilai signifikansi data pada Tabel 1 dan 2, analisis data dapat dilanjutkan ke uji parametrik one-way ANOVA. Hasil uji tertera pada Tabel 3 yang menunjukkan nilai p sebesar 0.141 atau p>0.05 sehingga dapat disimpulkan bahwa lama penyinaran tidak berpengaruh terhadap kekuatan tekan resin komposit nanofil. Resin komposit yang mendapatkan energi dari LCU akan mengalami proses polimerisasi. Proses tersebut memiliki hubungan yang kompleks dengan sifat bahan[4] yang dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya tipe dan ukuran filler, kandungan bahan, ketebalan, warna bahan restorasi, efektifitas transmisi sinar (ujung sinar bebas dari debris dan goresan), jarak
antara sinar dengan bahan restorasi, intensitas sinar, lama waktu paparan[5] teknik penyinaran, evaluasi intensitas sumber sinar. Tahap awal polimerisasi terdiri dari proses aktivasi dan inisiasi, kemudian dilanjutkan ke tahap propagasi, transfer rantai, dan terminasi[6] sehingga terbentuk sebuah polimer. Polimer yang terbentuk dalam penelitian ini berupa sampel berbentuk silindris yang kemudian diuji kekuatan tekannya menggunakan UTM hingga fraktur seperti Gambar 2 dengan hasil kekuatan tekan seperti yang tertera pada Gambar 1. Perubahan monomer menjadi polimer dinotasikan dalam derajat konversi (DC). Rendahnya nilai DC 6
mengindikasikan bahwa terdapat sejumlah monomer yang tidak bereaksi (terjebak atau bebas)[1] sehingga dibutuhkan strategi untuk memaksimalkan DC dan memberikan energi yang cukup pada bahan, salah satunya adalah meningkatkan waktu pengerasan.[10] Pernyataan tersebut didukung oleh Scotti et al (2013) yang mengatakan bahwa meningkatkan waktu radiasi dari 10 detik menjadi 20 detik dapat meningkatkan DC bahan secara signifikan sehingga berpengaruh pada sifat bahan. Meningkatnya DC terjadi karena semakin lama penyinaran yang diberikan pada suatu bahan dapat mepercepat pembukaan ikatan ganda dalam kelompok metakrilat bahan tersebut.[7] Meskipun secara teoritis dikatakan bahwa meningkatkan durasi penyinaran dapat meningkatkan DC bahan secara signifikan, namun atenuasi sinar pada bahan dapat berbeda-beda, tergantung pada komposisi bahan penyusun.[6] Komposisi bahan resin komposit diantaranya adalah matriks organik dan filler.[11] Matriks organik memiliki viskosiatas berbedabeda. Viskositas yang tinggi menyebabkan penurunan fleksibilitas rantai sehingga mempengaruhi DC bahan.[12] Komposisi bahan berikutnya adalah filler, jenis ukuran dan kandungan yang digunakan akan berpengaruh pada refleksi sinar radiasi dan kekuatan mekanik bahan.[14] Ketika filler mengalami reduksi ukuran, memungkinkan peningkatan jumlah filler yang terkandung pada bahan sehingga dapat mengurangi pengerutan polimerisasi dan meningkatkan sifat mekanik, seperti kekuatan tarik, kekuatan tekan (CS), dan ketahanan terhadap fraktur.[1] Peningkatan tersebut dapat mencapai 60% dari total volume dan 78% dari total masa bahan. Filler pada komposit nano memiliki ukuran partikel < 100 nm, partikel yang membentuk ikatan berkelompok (cluster) memiliki kekuatan mekanik yang lebih baik daripada ikatan partikel yang
homogen, namun kekuatan tersebut tidak sebaik pada ikatan komposit jenis hibrid atau mikrofil.[6] Selain faktor dari komposisi bahan, besar output energi sinar dari LCU berpengaruh pada DC bahan. Besarnya output energi sinar LCU yang tidak diverifikasi dapat menyebabkan inisiasi polimerisasi yang tidak adekuat[6] sehingga polimerisasi yang terjadi kurang sempurna, yakni terdapat sejumlah monomer yang tidak bereaksi (terjebak atau bebas) selama proses polimerisasi. Beberapa faktor tidak terkendali tersebut menyebabkan hasil penelitian ini berbeda dengan teori yang diungkapkan oleh Scotti et al (2013) bahwa meningkatkan durasi penyinaran dari 10 detik menjadi 20 detik dapat meningkatkan DC secara signifikan. Hal tersebut ditunjukkan pada angka signifikansi hasil analisis one-way ANOVA data kekuatan tekan yang diperoleh sebesar 0.141 atau p>0.05 (Tabel 5) sehingga dapat disimpulkan bahwa lama penyinaran tidak mempengaruhi kekuatan tekan bahan restorasi nanofil packable.
KESIMPULAN Lama penyinaran resin komposit nanofil packable tidak mempengaruhi kekuatan tekan (compressive strength) bahan restorasi. DAFTAR PUSTAKA 1. Karabela MM, Sideridou ID. Synthesis and Study of Properties of Dental Resin Composites with Different Nanosilica Particles Size. Dent Mater 2011; 27:825-835 2. Gogna R, Jagadis S, Shashikal, K. A Comparative In Vitro Study of Microleakage by Radioactive Isotope and Compressive Strength of Three Nanofilled Composite Resin Restorations. J Conserv Dent 2011; 14(2):128-131.
7
3. Powers JM, Sakaguchi RL. Craig’s Restorative Dental Materials,12nd ed. India: Elsevier; 2006. 4. Gaglianone LA, Lima AF, Goncalves LS, Cavalcanti AN, Aguiar FHB, Marchi GM. Mechanical Properties and Degree og Conversion on Etchand-Rinse and Self-Etch Adhesive System Cured by A Quartz Tungsten Halogen Lamp and A Light-Emitting Diode. J Mech Behav Biomed Mater 2012; 12:139-43 5. Ario S, Torres GI, MCF. Photoinisiators in Dentistry: A Review. Prim Dent J2013; 2(4):3033(4) 6. Annusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Phillip’s Science of Dental th Materials,12 ed. China: Elsevier; 2013 7. Scotti N, Venturello A, Borga FAC, Pasqualini D, Paolino DS, Geobaldo F, Berutti E. Post-Curing Conversion Kinetics As Function Of Irradiation Time and Increment Thickness. J Appl Oral Sci 2013; 21(2):190-5 8. Galvao MR, Caldas SGFR, Bagnato VS, Rastelli ANDS, Andrade MFD, Evaluation of Degree of Conversion and Hardness of Dental Composite Photo-activated with Different Light Guide Tips. Eur J Dent 2013 9. Michaud PL, Price RBT, Labrie D, Rueggeberg FA, Sullivan B. Localised Irradiance Distribution Found in Dental Light Curing Units. J Dent 2014; 42:129-139 10. Randolph LD, Palin WM, Babelman S, Devaux J, Gallez B, Leluop G, Leprince JG. Ultra-Fast Light-Curing Resin Composite with Increased Conversion and Reduced Monomer Elution. Dent Mater 2014; 30:594-604 11. Sakaguchi RL, Powers JM. Craig’s Restoratives Dental Materials,13rd ed. US: Elsevier; 2012 12. Ahdal KA, Silikas N, Watts DC. Rheological Properties of Resin
Composites According to Variations in Composition and Temperature. Dent Mater 2014; 30:517-524 13. Klymus ME, Shinkai RSA, Mota EG, Oshima HMS, Spohr AM, Jr LHB. Influence of The Mechanical Properties of Composites for Indirect Dental Restorations on Pattern Failure. Stomatologija 2007; 9:56-60 14. Oliveira GUD, Mondelli RFL, Rodrigues MC, Franco EB, Ishikiriama SK, Wang L. Impact Of Filler Size and Distribution on Roughness and Wear Of Composite Resin After Simulated Toothbrushing. J Appl Oral Sci 2011
8
