BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - repository.usu.ac.idrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29627/4/Chapter II.pdf · BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Glass ionomer cement atau Semen Ionomer Kaca

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 sifat-

sifat 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 photo-

chemical.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

KetacTM nano light curing glass ionomer restorative terdiri atas:11

- 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 nano-

primer 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