Uploaded by User12452

Tugas ITMKG 5 Kelompok 2

advertisement
TUGAS ITMKG-5
“Pengaruh Nanopartikel Hidroksiapatit Tulang Sapi terhadap
Kekuatan Transversal Resin Akrilik Polimerisasi Panas”
Disusun Oleh :
Aurelia Maulini Rizky
(04031181621005)
Indah Pratiwi Bay
(04031181621019)
M. Reza Eka Chandra
(04031281621038)
Ridha Merlinanda
(04031381621059)
Dosen Pembimbing :
drg. Maya Hudiyati, MDSc
PROGRAM STUDI KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2019/2020
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kami
kemudahan sehingga kami dapat menyelesaikan tugas pembuatan proposal ini
dengan tepat waktu. Tanpa pertolongan-Nya tentunya kami tidak akan sanggup
untuk menyelesaikan makalah ini dengan baik. Penulis juga mengucapkan syukur
kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan nikmat sehat-Nya, baik itu berupa
sehat fisik maupun akal pikiran, sehingga penulis mampu untuk menyelesaikan
proposal ini yang berjudul “Pengaruh Nanopartikel Hidroksiapatit Tulang Sapi
terhadap Kekuatan Transversal Resin Akrilik Polimerisasi Panas” sebagai tugas
dari mata kuliah Ilmu Teknologi Material Kedokteran Gigi-5.
Penulis menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari kata sempurna dan
masih banyak terdapat kesalahan serta kekurangan di dalamnya. Untuk itu,
penulis mengharapkan kritik serta saran dari pembaca untuk tugas ini sehingga
nantinya dapat menjadi tugas yang lebih baik lagi. Demikian, dan apabila terdapat
banyak kesalahan pada makalah ini penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak khususnya
kepada dosen mata kuliah Ilmu Teknologi Material Kedokteran Gigi-5 kami drg.
Maya Hudiyati, MDSc yang telah membimbing kami dalam menulis proposal ini.
Semoga proposal ini dapat bermanfaat. Terima kasih.
Palembang, 3 Mei 2019
Penulis
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................4
1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................4
1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Akrilik Polimerisasi Panas ............................................................5
2.2 Tulang Sapi ...........................................................................................10
2.3 Hidroksiapatit .........................................................................................12
2.4 Coupling Agent Silane ..........................................................................14
2.5 Kekuatan Transversal ...........................................................................16
2.6 Kerangka Teori dan Hipotesis ...............................................................19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian .....................................................................................20
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ...............................................................20
3.3 Subjek penelitian ...................................................................................20
3.4 Variabel Penelitian .................................................................................21
3.5 Kerangka Konsep ...................................................................................22
3.6 Definisi Operasional ..............................................................................22
3.7 Alat dan Bahan ......................................................................................23
iii
3.8. Prosedur Penelitian .............................................................................25
3.9 Cara Pengolahan dan Analisis Data .....................................................28
3.10 Alur Penelitian .......................................................................................... 29
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................30
LAMPIRAN .........................................................................................................33
iv
v
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Gigi tiruan adalah alat yang digunakan untuk menggantikan gigi yang hilang
dan mengembalikan fungsi lainnya. Berdasarkan cara pemakaian gigi tiruan
digolongkan menjadi gigi tiruan cekat dan gigi tiruan lepasan. Gigi tiruan lepasan
merupakan gigi tiruan yang menggantikan gigi yang hilang dan dapat dilepas
pasang oleh pasien sendiri dengan komponen yang terdiri dari anasir, retainer dan
basis.1
Bahan dasar basis gigi tiruan akrilik yang sering dipakai adalah resin akrilik
polimerisasi panas.2 Bahan basis resin akrilik polimerisasi panas memiliki banyak
kelebihan yaitu bahan karena memiliki estetik yang baik, mudah di proses dan
diperbaiki, serta ekonomis.3 Resin akrilik memiliki beberapa kekurangan yaitu,
buruknya kekuatan, kekuatan impact rendah, resistensi fatique kurang, mengalami
perubahan warna, mudah mengalami porositas, dan mudah menyerap cairan.4
Penggunaan jangka panjang dari gigi tiruan dapat menyebab kan gigi tiruan
patah akibat tekanan transversal atau fleksural pada basis gigi tiruan selama
proses pengunyahan.2 Kekuatan transversal adalah kekuatan transversal adalah
kemampuan resin untuk menahan terjadinya patah akibat beban yang diberikan
pada bagian tengah resin yang disangga disetiap ujungnya.5 Uji kekuatan
transversal dapat memberikan gambaran tentang ketahanan benda dalam
1
menerima beban pada waktu pengunyahan.2 Modifikasi dengan penambahan
bahan pengisi dapat meningkatkan kekuatan transversal.4 Salah satu bahan yang
dapat memperkuat resin akrilik adalah hidroksiapatit.6
Hidroksiapatit termasuk dalam senyawa kelompok mineral apatit, yaitu
mineral anorganik yang banyak ditemukan sebagai penyusun utama tulang dan
gigi. Hidroksiapatit dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2, memiliki sifat
osteokonduktif, biokompatibel, tidak toksik, bersifat bioaktif dan tidak
imunogenik.7
Hidroksiapatit dapat berasal dari berbagai sumber baik sintetis maupun
alami. Sumber alami hidroksiapatit diantaranya cangkang telur, kulit kerang, batu
karang dan tulang.8,9 Hidroksiapatit alami lebih ekonomis dan ramah lingkungan
untuk digunakan.10
Tulang sapi terdiri dari 93% hidroksiapatit dan 7% β-tricalcium phosphate.11
Tulang sapi mengandung unsur seperti kalsium dan fosfor. Kalsium yang
terkandung dalam tulang sapi adalah sebesar 7,07% dalam bentuk senyawa
CaCO3, 1,96% dalam bentuk senyawa CaF2, dan 58,30% dalam bentuk senyawa
Ca3(PO4)2 sedangkan fosfor sebanyak 2,09% dalam bentuk senyawa Mg3(PO4)2
dan 58,30% dalam bentuk senyawa Ca3(PO4)2.7 Kalsium dan fosfor merupakan
unsur utama pembentuk hidroksiapatit sehingga tulang dapat dimanfaatkan
sebagai bahan baku dalam sintesis hidroksiapatit.9
Hidroksiapatit yang didapat dari tulang sapi diperoleh melalui proses
kalsinasi, yang didukung oleh penelitian yang dilakukan Khoo, dkk (2015) yang
2
melaporkan bahwa hidroksiapatit dapat diperoleh dari kalsinasi dengan suhu
900oC agar menghasilkan partikel yang lebih intens, sejajar dan ukuran yang
optimal.10
Penelitian yang dilakukan oleh Karadi, dkk (2017), melaporkan bahwa
penambahan
nanopartikel
hidroksiapatit
berpengaruh
terhadap
kekuatan
transversal.4 Penelitian serupa yang dilakukan oleh Hassan, dkk (2014),
melaporkan bahwa penambahan 2% dan 5% sintesis hidroksiapatit pada resin
akrilik menghasilkan campuran yang homogen. Campuran resin akrilik yang
homogen akan menghasilkan monomer sisa yang minimal.6 Monomer sisa
berpengaruh pada kekuatan resin akrilik, dimana semakin banyak monomer sisa
maka semakin berkurang kekuatan resin akrilik. Kekuatan resin akrilik juga
berkurang apabila terlalu banyak menyerap air karena partikel resin dapat larut
dalam air.5 Salah satu sifat yang dimiliki hidroksiapatit adalah sukar larut dalam
air sehingga penambahan hidroksiapatit dari tulang sapi diharapkan mampu
menambah kekuatan transversal plat gigi tiruan resin akrilik polimerisasi
panas.8,12 maka dari itu, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian mengenai
pengaruh nanopartikel hidroksiapatit tulang sapi bali terhadap kekuatan
transversal resin akrilik polimerisasi panas.
3
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka diperoleh rumusan masalah sebagai
berikut: Apakah penambahan nanopartikel hidroksiapatit tulang sapi berpengaruh
terhadap kekuatan transversal resin akrilik polimerisasi panas ?.
C. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan nanopartikel
hidroksiapatit tulang sapi terhadap kekuatan transversal resin akrilik polimerisasi
panas.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Untuk memberikan sumbangan ilmu pengetahuan pada bidang kedokteran
gigi.
2. Pengembangan hidroksiapatit sebagai bahan penguat pembuatan basis gigi
tiruan resin akrilik polimerisasi panas.
3. Memanfaatkan material alam berupa tulang sapi sebagai bahan tepat guna,
yaitu bahan pembuatan hidroksiapatit alami yang dapat dimanfaatkan dalam
bidang kedokteran gigi
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas adalah bahan basis gigi tiruan yang paling
sering digunakan dalam pembuatan gigi tiruan.13. Struktur kimia penyusun
monomer dan polimer resin akrilik polimerisasi panas dapat dilihat pada gambar
1.14 Resin akrilik memiliki banyak kelebihan antara lain penampilan yang
menyerupai jaringan rongga mulut, harga relatif murah, dapat direparasi, mudah
dimanipulasi dan dibuat sehingga memenuhi syarat dalam pembuatan basis gigi
tiruan.13,15 Resin akrilik juga memiliki kekurangan yaitu; mudah menyerap air dan
bersifat porus, tidak kuat terhadap benturan dan tidak tahan terhadap abrasi, serta
memiliki kandungan monomer sisa yang dapat menyebabkan reaksi sensitif.16
Kandungan monomer sisa pada plat resin akrilik polimerisasi panas berkisar
antara 0,2-0,5%. Peningkatan monomer sisa dapat terjadi akibat suhu processing
yang terlalu rendah atau waktu processing yang terlalu singkat. Monomer sisa
adalah kekurangan yang dimiliki oleh resin akrilik karena memengaruhi sifat fisik
polimer, monomer sisa akan bertindak sebagai plasticizer yang akan membuat
resin akrilik menjadi fleksibel sehingga kekuatannya menurun.16
Monomer sisa yang terdapat pada resin akrilik menandakan bahwa suatu
polimerisasi terjadi secara tidak sempurna. Hal ini dapat menyebabkan berat
molekul polimer yang tercapai tidak sesuai sehingga menyebabkan kekuatan
5
antara ikatan polar (gugus karbonil berupa C=O) dan ikatan kovalen (ikatan yang
terbentuk oleh pemakaian elektron bersama) pada rantai polimer berikatan secara
tidak seimbang. Efek dari ketidakseimbangan ialah terjadi penurunan kekuatan
mekanis rantai polimer.17
Monomer sisa yang terdapat di dalam resin akrilik polimerisasi panas
memiliki massa lebih kecil dari massa disekitarnya, sehingga massa monomer sisa
akan berusaha keluar dari resin akrilik yang kemudian digantikan posisinya oleh
molekul air. Monomer sisa menyebabkan peningkatan proses penyerapan air yang
mempengaruhi sifat mekanis resin akrilik.15 Adanya penyerapan air yang
berlebihan menyebabkan larutnya partikel resin akrilik ke dalam air. Molekul air
akan menembus massa metilmetakrilat dan menempati celah di antara rantai
polimer.5
Gambar 1. Gambaran struktur kimia penyusun polimer metil metakrilat
(C5H8O2) (Alla dkk., 2015)
2.1.1 Komposisi
Sediaan resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari dua bahan yaitu
serbuk (powder) dan cairan (liquid). Serbuk resin akrilik tersusun atas
6
komponen-komponen yaitu butiran polimer (polimetilmetakrilat), inisiator
(0,5% benzoil peroksida), pewarna anorganik (garam cadmium/ zat besi /
pewarna organik), opacifier titanium/ zinc oxide, dan serat sintetis nylon/
acrylic yang berwarna untuk membuat resin akrilik seolah-olah memiliki
pembuluh darah seperti jaringan rongga mulut. Cairan terdiri dari monomer
metilmetakrilat, inhibitor hydroquinone, Cross linking agent berupa ethylene
glycol atau dimethacrylate juga ditambahkan pada cairan resin akrilik sebagai
pencegah larutnya material resin akrilik dan mengurangi resiko basis gigi
tiruan retak akibat tekanan.16,18,19
2.1.2 Manipulasi
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam manipulasi resin akrilik
polimerisasi panas :
1) Perbandingan serbuk dan cairan
Perbandingan serbuk dan cairan yang umum digunakan adalah 3 : 1
dengan satuan volume atau 2 : 1 dengan satuan berat.5 Apabila
perbandingan serbuk terlalu banyak, campuran tidak dapat tercampur
sempurna dan kering. Cairan tidak mampu membasahi seluruh serbuk
sehingga terbentuk granula yang akan menyebabkan porositas pada resin
akrilik polimerisasi panas.16
Penambahan sintesis nanopartikel hidroksiapatit sebanyak 2 % dari
keseluruhan berat serbuk polimer resin akrilik akan menghasilkan
7
campuran yang bersifat homogen tanpa menyebabkan perubahan reaksi
kimia.
2) Pencampuran
Terdapat empat keadaan dalam pencampuran serbuk dan cairan resin
akrilik polimerisasi panas20 :
a) Sandy stage adalah campuran antara serbuk dan cairan yang memiliki
bentuk menyerupai pasir basah. Belum terjadi atau sedikit sekali
interaksi antara serbuk dan cairan. Konsistensi adonan masih kasar
dan berbutir-butir (grainy).
b) Sticky stage, setelah beberapa saat dimana campuran menjadi lengket
apabila ditarik menggunakan spatula. Serbuk polimer pada fase ini
sudah mulai bercampur dengan cairan monomer sehingga terbentuk
adonan yang lengket dan lunak.
c) Dough stage, serbuk dan cairan sudah tercampur merata. Adonan
plastis dan tidak lengket. Fase inilah adonan siap dimasukkan ke
dalam mould.
d) Rubbery stage, polimer dan monomer sudah tercampur dan akan
mengeras seperti karet.
e) Stiff stage, pada fase ini monomer telah mengalami penguapan yang
menyebabkan adonan menjadi kering, kaku dan tidak dapat dibentuk.
Waktu untuk mencapai dough stage atau fase siap packing disebut
dough
forming
time.
Menurut
American
Dental
Association
(ANSI/ADA) spesifikasi Nomor 12 resin basis gigi tiruan memerlukan
8
waktu kurang dari 40 menit sejak awal pencampuran untuk mencapai
konsistensi yang siap dibentuk (dough stage).
3) Pengisian
Resin yang dimasukkan ke dalam mould atau cetakan dalam kuvet
disebut juga dengan packing. Jika proses ini dilakukan terlambat maka
menyebabkan material cukup keras, menyerupai karet dan tidak dapat
dibentuk kembali.16
Sewaktu melakukan pengisian ke dalam mold perlu diperhatikan
agar mould terisi penuh dan sewaktu di press terdapat tekanan yang
cukup pada mould, ini dapat dicapai dengan cara mengisikan adonan
akrilik sedikit lebih banyak ke dalam mold. Jika jumlah adonan yang
dimasukkan ke dalam mould kurang, maka dapat menyebabkan
terjadinya porosity.16
4) Polimerisasi
Polimerisasi resin akrilik adalah suatu proses terjadinya reaksi
molekul monomer menjadi polimer. Reaksi eksotermik terjadi selama
proses polimerisasi, reaksinya berupa perpindahan energi panas dari air
akan ke dalam kuvet, gips, lalu resin dan menyebabkan terjadinya
polimerisasi. Metode polimerisasi yang dapat diaplikasikan pada resin
akrilik polimerisasi panas yaitu menggunakan waterbath dengan suhu
74°C selama 2 jam kemudian 100°C selama 1 jam.20 Inisiator benzoil
peroksida mulai bereaksi menjadi radikal bebas pada suhu diatas 65°C.
Monomer resin akrilik polimerisasi panas memiliki titik didih 100,3°C.
9
Apabila suhu dinaikkan melebihi titik didih tersebut, akan timbul ruangruang kecil berbentuk bola pada bagian resin yang paling panas.16
2.1.3 Sifat
1) Porositas
Porositas akan menurunkan kekuatan dan nilai estetik pada plat resin
akrilik polimerisasi panas. Porositas udara terlihat menyerupai udara
yang terjebak dalam resin, cenderung terjadi pada resin akrilik yang tebal
sebagai akibat pemanasan yang tidak merata.15 Porositas dapat terjadi
akibat penguapan monomer pada saat peningkatan temperatur melebihi
titik didih monomer, pengadukan komponen dan cairan yang tidak tepat.5
2) Penyerapan air
Setelah processing, gigi tiruan direndam dalam air. Resin akrilik
mempunyai salah satu sifat yaitu menyerap air secara perlahan-lahan
dalam hal ini akan terjadi penyerapan air hingga 2%. Mekanisme
penyerapan melalui difusi molekul cair sesuai hukum difusi. Molekul air
dalam resin akrilik akan mengubah dimensi dan sifat fisik resin akrilik.20
2.2. Tulang Sapi
2.2.1 Taksonomi sapi
Berdasarkan Integrated Taxonomic Information System, Klasifikasi sapi
secara umum adalah sebagai berikut:21
10
Kingdom : Animalia
Fillum
: Chordata
Kelas
: Mammalia
Ordo
: Artiodactyla
Famili
: Bovidae
Genus
: Bos
Spesies
: Bos indicus
Gambar 3. Sapi Zebu 23
2.2.2 Kandungan tulang sapi
Sapi Peranakan Ongole (PO) merupakan hasil perkawinan antara sapi Jawa
dengan sapi Ongole yang telah berkembang lama di Indonesia sehingga dijadikan
sebagai salah satu cikal bakal sapi lokal Indonesia.25 Sapi memiliki komponen
utama karkas terdiri atas jaringan otot (daging) dan tulang dimana kecepatan
11
pertumbuhan tulang dan daging sapi akan terjadi pada umur 1 – 3 tahun dan
berhenti pada umur 3 tahun.26 Tulang merupakan suatu jaringan kompleks
dengan banyak fungsi, sebagai sistem penggerak dan pelindung tubuh. Tulang
mempunyai sifat keras, kuat dan kaku. Struktur tulang sapi pada prinsipnya
sama dengan tulang lainnya yaitu terbagi menjadi bagian epiphysis dan
diaphysis.27 Komposisi tulang sapi terdiri dari 93% hidroksiapatit
(Ca10(PO4)6(OH)2) dan 7% β-tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2, β-TCP).11
Komposisi kimia tulang sapi terdiri dari zat anorganik berupa Ca, P, O, H, Na
dan Mg, kalsium yang terkandung dalam tulang sapi adalah sebesar 7,07%
dalam bentuk senyawa CaCO3, 1,96% dalam bentuk senyawa CaF2, dan
58,30% dalam bentuk senyawa Ca3(PO4)2 sedangkan fosfor sebanyak 2,09%
dalam bentuk senyawa Mg3(PO4)2 dan 58,30% dalam bentuk senyawa
Ca3(PO4)2.7 Kalsium dan fosfor merupakan unsur utama pembentuk
hidroksiapatit sehingga tulang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam
sintesis hidroksiapatit.9
2.3 Hidroksiapatit
Hidroksiapatit merupakan senyawa mineral yang merupakan kelompok
mineral apatit.10 Hidroksiapatit dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 terdiri
atas 39 % kalsium; 18,5% fosfat; 3,38% hidrogen dan oksigen.22
Hidroksiapatit dapat ditemukan di jaringan keras tubuh manusia seperti tulang
dan gigi. Tulang secara alami terdiri dari 69% mineral anorganik, 22%
material organik berupa kolagen, dan 9% air.22 Hidroksiapatit atau kalsium
12
hidroksiapatit memiliki struktur kisi kristal berupa heksagonal serta sukar
larut dalam air, namun larut dalam larutan asam.12
2.3.1
Penggunaan Hidroksiapatit
Hidroksiapatit telah secara luas diaplikasikan dalam dunia medis seperti
dipergunakan untuk mencangkok tulang, mengisi, atau penggantian tulang,
pemulihan jaringan gigi, serta agen remineralisasi enamel gigi. Hidroksiapatit
digunakan karena biokompabilitas yang sangat baik dengan jaringan keras,
bioaktivitas merekonstruksi ulang jaringan tulang yang telah rusak dan juga
di dalam jaringan lunak meskipun mempunyai laju degradasi yang rendah,
sifat osteokonduksitas tinggi, non-toksik, dan memiliki sifat non-inflamasi.24
Penambahan hidroksiapatit ke dalam matriks resin akrilik merupakan
salah satu metode penguatan (dispersion strengthening) dan menghasilkan
campuran
resin
akrilik
monomer
sisa
minimal.6
Gugus
hidroksil
hidroksiapatit mampu berikatan dengan gugus fungsional resin akrilik
membentuk ikatan kovalen melalui perantara coupling agent. Ikatan ini
bersifat sukar larut dalam air.4,6
2.3.2
Hidroksiapatit tulang sapi
Sintesis hidroksiapatit dapat diperoleh dari berbagai macam sumber
material biologis alami seperti tulang sapi, tulang ikan, serta cangkang telur
unggas. Hidroksiapatit yang didapatkan dari bahan alami memiliki
keunggulan daripada sintetis, yaitu memiliki struktur kimia yang menyerupai
13
gugus apatit tubuh sehingga tingkat penolakan di dalam tubuh akan rendah.
Ekstraksi hidroksiapatit dapat dilakukan dengan menggunakan metode
kalsinasi, pendekatan sol-gel, teknik pengendapan, teknik hidrotermal, teknik
emulsi beragam, teknik deposisi biomimetik, teknik elektrodeposisi.10
Metode kalsinasi merupakan salah satu metode yang digunakan untuk
mendapatkan hidroksiapatit dari tulang sapi. Metode ini menggunakan daya
panas untuk menghilangkan seluruh komponen organik pada tulang sapi.
Metode ini memiliki keunggulan dalam menghasilkan hidroksiapatit yang
bebas dari kontaminasi bakteri dan memiliki ukuran partikel yang homogen.10
2.4 Coupling agent silane
Coupling agent adalah senyawa yang dapat membentuk ikatan antara fase
anorganik dan fase organik.18Hidroksiapatit sebagai material anorganik memiliki
keterbatasan untuk berikatan dengan resin akrilik yang merupakan material
organik sehingga efisiensi hidroksiapatit sebagai bahan penguat pada resin akrilik
menurun karena tidak adanya reaksi kimia yang terjadi.4
Silane merupakan coupling agent yang paling sering digunakan dalam
bidang kedokteran gigi karena kinerja dan biokompatibilitasnya yang baik. Jenis
silane yang paling sering digunakan pada material dental adalah 3(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (juga disebut 3-methacryloyloxy propyl
trimethoxysilane) (γ-MPS) karena gugus organofungsionalnya yang cocok dengan
struktur kimia dan reaktivitas monomer/polimer. 28
14
Penambahan silane sebagai coupling agent akan menghasilkan adhesi yang
lebih baik antara resin akrilik dan hidroksiapatit sehingga rantai molekul resin
akrilik tidak mudah mengalami deformasi saat diberikan tekanan. hidroksiapatit
tersilanasi dapat terdispersi dengan lebih baik pada matriks polimer dan
menghasilkan ikatan interfasial yang tinggi sehingga penambahan silane dapat
meningkatkan sifat mekanis resin akrilik.4
a. Mekanisme silanasi hidroksiapatit
Silane berperan sebagai promotor adhesi antara resin akrilik dan
hidroksiapatit. Adhesi adalah menyatukan dua atau lebih material berbeda yang
secara alami tidak memiliki afinitas terhadap satu sama lain, dengan atau tanpa
bantuan material coupling. Adhesi kimia melibatkan modifisikasi kimiawi.
Selama proses adhesi, kedua permukaan material yang berbeda dihubungkan
oleh coupling agentsilane yang secara kimiawi memiliki afinitas terhadap
kedua material tersebut.28
Silane bekerja melalui dua gugus fungsional pada kedua ujungnya yang
memiliki reaktivitas terhadap material organik dan anorganik yaitu gugus X
atau gugus hidrolisabel dan gugus Y atau gugus organofungsional.4 Gugus
hidrolisabel yang berupa metoksi pada Si-O-CH3 akan terhidrolisis menjadi
gugus silanol (-Si-OH) yang reaktif dan dapat bereaksi dengan gugus silanol
lainnya yaitu hidroksiapatit yang telah terhidrolisis dan mengalami kondensasi
membentuk siloxane (Si-O-HA) yang stabil. Pada sisi yang lain, gugus
organofungsional berupa gugus vinil C=C pada silane akan bereaksi dengan
15
gugus vinil resin akrilik pada saat polimerisasi dan membentuk ikatan kovalen.
4, 29,18
Silane secara kimia akan terikat pada permukaan hidroksiapatit dan
matriks resin akrilik.
Hasil reaksi silane dengan hidroksiapatit dapat meningkatkan adhesi dan
ikatan interfasial antara hidroksiapatit dan resin akrilik karena adanya ikatan
kovalen yang terlibat.Silane yang bersifat hidrofobik terlebih dahulu dilarutkan
dalam pelarut alkohol-air dan diaktivasi dengan penambahan asam sehingga
menghasilkan silanol yang bersifat hidrofilik yang kemudian mengalami
kondensasi dan membentuk lapisan siloxane yang bersifat hidrofobik sehingga
hidroksiapatit lebih mudah terdispersi dalam matriks resin akrilik.28,29
2.5 Kekuatan transversal
Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan tanpa
mengalami fraktur atau deformasi permanen. Kekuatan sebagai salah satu sifat
mekanis suatu material digunakan sebagai indikator bahwa material tersebut
berfungsi secara efektif, aman dan tahan lama.20
Kekuatan transversal merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan
dari terjadinya patah akibat beban yang diberikan. Kekuatan transversal suatu
material diperoleh dari pemberian suatu beban atau muatan pada batang yang
disangga disetiap ujungnya dan beban diaplikasikan di tengah-tengah batang
percobaan yang dapat dilihat pada gambar 5. Uji ini juga disebut three point
bending test.5 Uji kekuatan transversal merupakan uji khusus yang digunakan
untuk membandingkan kekuatan bahan basis gigi tiruan. Tekanan yang
16
diaplikasikan pada batang percobaan basis gigi tiruan menyerupai beban kekuatan
pengunyahan di dalam rongga mulut manusia. Kekuatan transversal minimal yang
harus dimiliki resin akrilik polimerisasi panas adalah 65 MPa.18 Pengukuran
kekuatan transversal pada resin akrilik menggunakan plat berukuran 65 x 10 x 2,5
mm.4
Perhitungan kekuatan transversal diperoleh dari besarnya beban yang
diaplikasikan pada plat yang disangga oleh dua titik di setiap ujung plat.
Rumus yang digunakan untuk menghitung kekuatan transversal :4
Gambar 5. Berbagai gaya yang dihasilkan pada percobaan three-point bending test untuk
mengetahui kekuatan transversal plat resin akrilik.5
Resin akrilik memiliki kekuatan tekan dan kekuatan tarik yang memadai yaitu
sebesar 75 MPa dan 52 MPa. Kekuatan yang dimiliki resin akrilik masih
17
tergolong rendah karena insidensi patahnya gigi tiruan akibat terjatuh masih
banyak. Kekuatan resin akrilik dipengaruhi oleh berbagai hal, diantaranya
komposisi resin, cara pemrosesan resin, derajat polimerisasi, penyerapan air dan
lingkungan rongga mulut.5
Penambahan material sebagai penguat resin akrilik akan berikatan dengan
matriks polimer dan membentuk struktur yang lebih kuat. Penguat resin yang baik
akan menghasilkan resin tanpa monomer sisa.6 Adanya monomer sisa
mengindikasikan bahwa terdapat matriks polimer yang tidak berikatan dengan
monomer sehingga kekuatan resin akan berkurang dan mudah patah.15
18
KERANGKA TEORI
Proses polimerisasi resin akrilik dengan
polimerisasi panas
Serbuk dan cairan resin akrilik
yang tidak tercampur akan
Penambahan hidroksiapatit yang
menghasilkan monomer sisa
telah disilanisasi
Menurunkan monomer sisa dan
memberikan sifat tidak mudah
Monomer sisa menyerap air dan
berikatan dengan air
membentuk rongga pada plat resin
akrilik
Kekuatan mekanik resin akrilik
meningkat (kekuatan transversal)
Kekuatan mekanik resin akrilik
menurun (kekuatan transversal)
HIPOTESIS
Berdasarkan kerangka teori dapat disusun hipotesis bahwa : penambahan
hidroksiapatit tulang sapi berpengaruh meningkatkan kekuatan transversal resin
akrilik polimerisasi panas.
19
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian yang dilakukan merupakan jenis penelitian true eksperimental
dengan rancangan penelitian post test only control design.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
3.2.1
Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Sipil Universitas
Sriwijaya, Indralaya.
3.2.2
Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Mei 2019.
3.3 Subjek Penelitian
3.3.1 Sampel Penelitian
Subjek penelitian berupa plat resin akrilik polimerisasi panas berukuran
p x l x t ( 65 x 10 x 2,5) mm. Subjek terbagi menjadi 2 kelompok yaitu :
1. Kelompok pertama (kelompok kontrol) serbuk polimer resin akrilik
polimerisasi panas tanpa tambahan hidroksiapatit.
20
2. Kelompok kedua serbuk resin akrilik polimerisasi panas dengan
tambahan hidroksiapatit sebanyak 2% dari massa serbuk resin
akrilik polimerisasi panas.
3.3.2 Besar Sampel
Pengambilan subjek penelitian eksperimental diperoleh menggunakan
rumus :
(t-1) (r-1) ≥ 15
Keterangan :
t
: banyak kelompok perlakuan
r
: jumlah replikasi
(t-1) (r-1) ≥ 15
(2-1) (r-1) ≥ 15
1(r-1) ≥ 15
(r-1) ≥ 15
r ≥ 16
Jumlah subjek untuk masing – masing kelompok adalah 16, maka
total subjek untuk penelitian ini adalah 32
plat resin akrilik
polimerisasi panas.
3.4 Variabel Penelitian
3.4.1
Variabel Terikat
Kekuatan transversal basis gigi tiruan resin akrilik polimerisasi panas.
21
3.4.2
Variabel Bebas
Hidroksiapatit tulang sapi 2% .
3.4.3
Variabel Terkendali
Penambahan silane sebagai coupling agent.
3.5 Kerangka Konsep
Resin akrilik
Kekuatan
polimersasi panas.
transversal
basis gigi tiruan resin
akrilik polimerisasi panas
Penambahan hidroksiapatit
tulang sapi 2% yang telah
diberi silane
3.6 Definisi Operasional
3.6.1
Hidroksiapatit Tulang Sapi 2%
Hidroksiapatit tulang sapi 2% adalah serbuk hidroksiapatit yang di kalsinasi
dari tulang sapi dengan konsentrasi 2% dari total serbuk resin akrilik
polimerisasi panas yang dipakai. Diukur dengan neraca analitik.
3.6.2
Kekuatan Transversal
Kekuatan transversal adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan
hingga mengalami fraktur. Beban diberikan ditengah sampel yang berbentuk
batang dan di sanggah disetiap ujung dan diukur dengan alat Universal testing
machine.
22
3.6.3
Basis Gigi Tiruan Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas yang disimulasikan dalam bentuk balok
dengan ukuran p x l x t (65 x 10 x 2,5) mm dan diukur dengan Varnier
Caliper
3.7 Alat dan Bahan Penelitian
3.7.1 Alat
1. Kuvet untuk menanam plat resin akrilik.
2. Press untuk menekan resin akrilik yang telah ditanam dalam kuvet.
3. Rubber bowl sebagai wadah untuk mengaduk gips plaster.
4. Spatula untuk mengaduk gips plaster.
5. Cawan Akrilik sebagai tempat pencampuran polimer dan monomer resin
akrilik.
6. Kuas untuk mengoles CMS.
7. Neraca analitik untuk menimbang berat serbuk hidroksiapatit dan serbuk
polimer.
8. leecrown dan stone bur untuk memotong kelebihan – kelebihan resin dan
polishing resin akrilik.
9. Plastik Selopan untuk memisahkan resin akrilik dengan gips plaster.
10. Panci untuk processing polimerisasi resin akrilik dan silanasi.
11. Oven dan tanur untuk sinteering serbuk hidroksiapatit.
12. Penyaring untuk menyaring sintesis hidroksiapatit murni.
23
13. Alat pengaduk larutan hidroksiapatit.
14. Pinset untuk mengambil plat resin akrilik setelah direndam.
15. Universal Testing Machine sebagai alat untuk menguji kekuatan
transversal.
16. Alumunium foil.
17. Sonikator.
3.7.2
Bahan
1. Resin akrilik polimerisasi panas.
2. Tulang sapi Bos indicus dari tempat penjagalan sapi.
3. Larutan H3PO4 80% sebagai media alkalisasi hidroksiapatit.
4. Etanol 96% sebagai pelarut.
5. Gips plaster sebagai bahan untuk menanam master model malam.
6. Sticky Wax ukuran p x l x t (65 x 10 x 2,5) mm sebagai bahan untuk
membuat cetakan plat resin akrilik (master model).
7. Pumice untuk memoles resin akrilik.
8. Vaseline sebagai bahan separasi.
9. Cold Mould Seal sebagai bahan separasi.
10. Bahan coupling agent 3-methacryloxy propyltrimethoxy silane (γ-MPS)
merk Ultradent.
11. Asam asetat untuk mengatur pH saat silanasi.
12. Methanol untuk melarutkan silane.
24
13. Akuades steril untuk mencuci endapan, dan merendam batang resin
akrilik.
3.8 Prosedur Penelitian
3.8.1 Persiapan Tulang Sapi
1. Tulang sapi disiapkan.
2. Tulang sapi dibersihkan dan dicuci hingga bersih.
3. Tulang sapi direbus dalam panci selama 2 jam untuk menghilangkan lemak
dan membuat tulang sapi lebih rapuh sehingga memudahkan dalam
pemrosesan, kemudian dicuci kembali.
4. Tulang sapi yang sudah lunak lalu digiling.
3.8.2 Pembuatan Hidroksiapatit dari Tulang Sapi dengan Metode Kalsinasi
1. Tulang yang telah digiling di bungkus dengan alumunium foil lalu dimasukan
kedalam tanur.
2. Tulang dipanaskan pada suhu 900 oC selama 6 jam, untuk mengeleminasi
material lain selain hidroksiapatit.
3.8.3 Silanasi Hidroksiapatit Tulang Sapi
1.Partikel
hidroksiapatit
dicampurkan
dengan
larutan
silane
3-
metakriloksipropiltrimetoksi (MPS) dengan perbandingan etanol : larutan air
(90:10).
2. Larutan dicampurkan menggunakan alat sonikator selama 2 jam.
3. pH larutan disesuaikan dengan asam asetat hingga pH mencapai 3,5-4.
25
4. Lalu 2 ml cairan silane ditambahkan ke dalam larutan hidroksiapatit dan
methanol, diaduk menggunakan magnetic stirrer selama kurang lebih 12 jam.
5. Methanol dan akuades diuapkan. Lalu didapatkan serbuk hidroksiapatit tulang
sapi yang telah tersilanasi.
3.8.4 Pencampuran Resin Akrilik dengan Hidroksiapatit yang Telah
Disilanasi
Kelompok kedua (kelompok perlakuan) terdiri dari resin akrilik
polimerisasi panas dengan penambahan 2 % hidroksiapatit tulang sapi telah
dicampurkan dengan silan, sebanyak 19,6 g serbuk resin akrilik polimerisasi
panas dicampur dengan 0,4 g serbuk hidroksiapatit tulang sapi yang telah
disilanasi.
3.8.5
Pembuatan Resin Akrilik
1. Sticky Wax yang menjadi master model dibentuk dengan ukuran panjang 65
mm, lebar 10 mm, dan tebal 2,5 mm.
2. Gips plaster dicampur air dalam rubber bowl, kemudian diaduk
menggunakan spatula. Adonan gips yang telah homogen kemudian dituang
ke dalam kuvet bagian bawah. Master model yang telah dibentuk, ditanam
dalam adonan gips pada kuvet. Setelah gips mengeras, seluruh permukaan
gips dan master model dioles dengan vaseline.
26
3. Kontra kuvet dibuat dengan cara kuvet bagian atas ditempatkan pada kuvet
bawah, kemudian diisi dengan adonan gips plaster. Kuvet bagian atas yang
telah terisi adonan gips kemudian ditutup dan di press. Setelah gips plaster
keras, kuvet kemudian dibuka. Master model dihilangkan sehinga terbentuk
mould.
4. Serbuk polimer yang telah ditambah dengan hidroksiapatit tulang sapi dan
cairan monomer dicampur dalam cawan akrilik dengan rasio yang telah
ditentukan oleh pabrik yaitu 20 g : 10 ml. Setelah adonan polimer dan
monomer mencapai fase dough, adonan dimasukan ke dalam mould yang
telah disiapkan.
5. Kuvet
ditutup
dengan
kontranya,
menggunakan alat press kemudian
kemudian
dilakukan
penekanan
kontra dibuka dan ekses – ekses
dikurangi dengan leecrown, Kuvet ditutup kembali dengan kontranya,
dipress kembali dan dibiarkan selama 1 jam.
6. Processing dilakukan menggunakan panci yang berisi air dalam suhu
ruangan hingga mendidih (100oC) dan ditunggu selama 30 menit.
7. Plat resin akrilik direndam dalam air dengan suhu 37oC selama 24 jam.
8. Kuvet dibuka, plat resin dibersihkan dari gips yang menempel. Ekses pada
plat dihilangkan kemudian dipoles.
3.8.6 Pengukuran Kekuatan Transversal
Pengukuran kekuatan transversal dilakukan di Laboratorium Teknik sipil
Universitas Sriwijaya, Indralaya menggunakan Universal Testing Machine.
27
1. Sampel diletakkan pada penyangga pada Universal Testing Machine
dengan posisi horizontal.
2. Beban diberikan sebesar 1mm/menit dibagian tengah sampel hingga
terjadi fraktur.
3. Kekuatan tranversal dihitung berdasarkan rumus berikut.
4. Layar monitor akan menunjukkan angka (F) yang merupakan besar gaya
(N) yang diperlukan untuk mematahkan plat resin akrilik. Data
pengukuran yang diperoleh dimasukkan ke dalam rumus.
σ
3 F. L
2 b. d2
Keterangan :
σ = Kekuatan transversal (MPa)
F = Besarnya beban maksimum sebelum patah (N)
L = Jarak antara penahan (mm)
b = Lebar sampel penelitian (mm)
d = Tebal sampel penelitian (mm)
3.9 Cara Pengelolahan dan Analisis Data
Data hasil pengukuran kekuatan transversal resin akrilik polimerisasi
panas dikumpulkan dan ditabulasi berdasarkan kelompok perlakuannya. Pertama
– tama data diuji dengan metode Shapiro – Wilk untuk mengetahui normalitas dan
jumlah data <50, lalu dilakukan uji Levene untuk menguji homogenitas data.
Selanjutnya digunakan uji T- Independen untuk mengetahui pengaruh
penambahan hidroksiapatit tulang sapi terhadap kekuatan transversal resin akrilik
polimerisasi panas.
28
3.10 Alur Penelitian
Pembuatan serbuk hidroksiapatit dengan metode
kalsinasi
Kelompok resin
akrilik tanpa
Pencampuran silan pada bubuk Hidroksiapatit
hidroksiapatit
tulang sapi
Pencampuran resin akrilik dengan serbuk
hidroksiapatit tulang sapi
Kelompok resin
akrilik dengan
penambahan
hidroksiapatit
tulang sapi 2%
Processing resin akrilik polimerisasi panas
Yang disimulasikan dalam ukuran ( t (65 x 10 x 2,5) mm
Pengujian kekuatan transversal menggunakan
Universal Testing Machine
Analisis data
29
DAFTAR PUSTAKA
1. Deepak Nallaswamy., 2012., Textbook of Prosthodontics., New delhi :
Jaypee., hal 4, 266.
2. Pantow, Felicia P. C. C., Siagian, Krista V., Pangemanan, Damajanty H. C.,
2015,
Perbedaan
Kekuatan
Transversal
Basis
Resin
AkrilikPolimerisasiPanasPadaPerendamanMinumanBeralkoholdanAquades,
Jurnal e-GiGi. 3 (2): 398-402.
3. Shikha Nandal, Pankaj Ghalaut, Himanshu Shekhawat, Manmeet Singh
Gulati., 2013, New Era in Denture Base resins : a review. 1 (3) : hal 136 –
142.
4. Karadi, Ruaa Hameed, Hussein, Basima M.A., 2017, Effect of Modified
Nanohydroxyapatite Fillers Addition on some Properties of Heat Cured
Acrylic Denture Base Materials, J. Bagh. College Dentistry, 29(2): 49 – 54.
5. Manappallil, J.J., 2003, Basic Dental Materials, Jaypee Brothers Medical
Publishers, New Delhi., hal 14.
6. Hassan, Z. J., Hatim, N. A., Taqa, A. A., 2014, Study the FTIR of
Hydroxyapatite Additive to Heat Cured Acrylic Resin, Al Rafidain Dent J.,
14 (1) : 32-36.
7. Wathi, AyuFathimahDiniyah., Wardhani, Sri., Khunur, Mohammad
Misbah.,
2014,
PengaruhPerbandingan
Massa
Ca:PTerhadapSintesisHidroksiapatitTulangSapidenganMetodeKering,
Kimia Student Journal, 1 (2) : 196-201.
8. Mozartha,
Martha.,
2015,
HidroksiapatitdanAplikasinya
BidangKedokteran Gigi, Cakradonya Dent J, 7 (2) : 807-868.
di
9. Amalia, Vina., Hadisantoso, EkoPrabowo., Hidayat, Dede., Diba, Riska
Farah.,
Dermawan,
Muhammad
Fahmi.,
2017,
IsolasidanKarakterisasiHidroksiapatitdariLimbahTulangHewan, Journal of
Chemistry, 5 (4) : 114-119.
10. W. Khoo, F. M.N,, H. Ardhyananta, D. Kurniawan., 2015., Preparation of
Natural Hydroxyapatite from Bovine Femur Bones Using Calcination at
Various Temperatures.,Procedia Manufacturing 2 : 196 – 201.
11. Kusrini, K., dkk., 2012., Preparation of Hydroxyapatite from Bovine Bone
by Combination Method of Ultrasonic and Spray Drying. ICBEE : 14-15.
12. Pascawinata, A., dkk., 2013. Perbandingan Proses Penyembuhan Tulang
pada Implantasi Hidroksiapatit Nanokristalin dengan Hidroksiapatit
30
Mikrokristalin (Kajian pada Tulang Tibia Kelinci)., J Ked Gi, 4 (4) : 236241.
13. Van Noort, R., 2007, Introduction to Dental Materials, 3rd ed., Elsevier,
Philadelphia, hal 175-188.
14. Alla, R.K., Swamy, R. KN., Vyas, R., Konakanchi, A., 2015, Conventional
and Contemporary Polymers for the Fabrication of Denture Prosthesis: Part
I – Overview, Composition and Properties, Int. J. of Applied Dent. Sciences,
1 (4): 82-84.
15. Combe, E.C., 1992, Notes on Dental Materials, Churchill Livingstone,
Edinburgh, hal 194-196.
16. McCabe, J.F., Walls, A.W.G., 2008, Applied Dental Material, 9th ed.,
Blackwell Publishing, Oxford.
17. Budiharjo, A., Wahyuningtyas, E., Sugiatno, E., 2014, Pengaruh Lama
Pemanasan Pasca Polimerisasi Dengan Microwave Terhadap Monomer Sisa
Dan Kekuatan Transversa Pada Reparasi Plat Gigi Tiruan Resin Akrilik, J.
Ked. Gi., 5 (2) : 4.
18. Sakaguchi, R., 2012. Craig's Restorative Dental Materials 13th ed., Elsevier,
England.
19. O’brien, W.J., 2002, Dental Materials and Their Selection, 3rd ed.,
Quintessense Publishing Co, Michigan
20. Annusavice, K. J., 2003, Philips’ Science of Dental Materials, 11th ed.,
Elsevier Saunders, China.
21. Itis.gov. (2019). ITIS Standard Report Page: Bos javanicus. [online]
Available
at:
https://itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_val
ue=552760 [Diakses 15 Apr. 2019].
22. Rivera, E.M., Munoz, 2011, Hydroxyapatite-based Materials : Synthesis and
Characterization, Biomedical Engineering : 75-81.
23. Sutarno, Setyawan. 2016. Review: The Diversity of Local Cattle in
Indonesia and the Efforts to Develop Superior Indigenous Cattle Breeds.
BIODIVERSITAS., 17 (1) : 275-295.
24. Pepla, E. 2014. Nano-hydroxyapatite and its applications in preventive,
restorative and regenerative dentistry: a review of literature. Annali di
Stomatologia, 5(3):108-114.
25. Subiharta, Utomo Budi, Sudrajat Pita. 2012. PotensiSapi Peranakan Ongole
(PO)
KebumenSebagaiBibitSapiLokal
Di
IndoneisaBerdasarkanUkuranTubuhnya
(StudiPendahuluan).
Fak.
Peternakan Unsoed dan ISPI, Purwokerto.
31
26. Ooi,C.Y., Hamdi, M.,Ramesh,S. 2007. Properties of Hydroxyapatite
Produced by Annealing of Bovine Bone. Ceramic International. 33, 11711177
27. Setiyono., Kusuma, Andri HaryonoAwalokta., Rusman., 2017, Pengaruh
Bangsa Umur Jenis Kelamin Terhadap Kualitas Daging Sapi Potong di
Daerah Istimewa Yogyakarta, BuletinPeternakan, 41 (2) : 176-186.
28. Zakir, Muhammad., Ashraf, Usman., Tian, Tian., Han, Aifang., Qiao, Wei.,
Jin, Xiaozhuang., Zhang, Meng., Tsoi, James Kit Hon., Matinlinna, Jukka
Pekka., 2016, The Role of Silane Coupling Agents and Universal Primers in
Durable Adhesion to Dental Restorative Materials a Review, Curr Oral
Health Rep, 3 (3): 244-253.
29. Cisnero-Pineda, Olga G., Kao, Wilberth Herrera., Loria Bastarrachea, Maria
I., Veranes-Pantoja, Yaymarilis., Cauich-Rodriguez, Juan V., Cervantes-Uc,
Jose M., 2014, Towards Optimization of the Silanization Process of
Hydroxyapatite for Its Use in Bone Cement Formulations, Materials Science
and Engineering, 40 (1) : 157-163.
32
Download