Remineralisasi dan Demineralisasi Enamel Pasta Gigi Dentifrices

Pola hidroksiapatit adalah kerangka di mana pergantian ion dapat terjadi, dan dapat mengakomodasi berbagai atau pengantian tanpa perubahan drastis, efek struktural utama yang dihasilkan dari pergantian ion sederhana, seperti pengantian ion kalsium dengan tetrahedral, trivalen anion, atau hidroksil kelompok dengan anion monovalen lain adalah gangguan susunan atom terutama yang berasal dari perbedaan di jari-jari ionik. Meskipun struktur apatit diawetkan, kimia dan fisik seperti gangguan yang menyertai perggantian ion secara substansial dapat mempengaruhi sifat kimia dan fisika dari enamel. Salah satu contoh penggantian dari beberapa gugus hidroksil hydroxyapatites oleh ion flouride, telah banyak dipelajari dan penting khusus untuk kedokteran gigi. 3 Posisi ion X di apatites atau X axis channel terdapat pada posisi dimana banyak kejadian pada apatites. Posisi ion X di apatites sering diganti dengan berbagai ion, sering oleh OH - , F - , dan Cl - , tetapi juga oleh CO 3 2- dan O 2 - , atau dengan kekosongan atau kombinasi dari semuanya. Di mana pada bentuk alami setiap ion X mengambil sendiri lokasi tertentu. Namun, ketika dua atau lebih dari ion ini hadir pada saat yang sama, mereka berinteraksi dengan satu sama lain untuk menghasilkan efek yang tidak dapat diprediksi dari struktur akhir apatit. 21

2.2 Remineralisasi dan Demineralisasi Enamel

Demineralisasi dan remineralisasi merupakan bagian terpenting yang berpengaruh pada kekuatan dan kekerasan dari gigi dimana kesehatan dari gigi dipengaruhi oleh rasio demineralisasi dan remineralisasi. Demineralisasi merupakan suatu proses pelarutan dari mineral enamel pada suasana asam. Kristal apatit yang terdiri dari carbonated apatite dilarutkan oleh asam organik yang dihasilkan oleh aktivitas seluler dari bakteri pada karbohidrat. Remineralisasi merupakan proses setelah demineralisasi dimana ion kalsium, fosfat akan kembali membentuk kristal apatit pada enamel. Remineralisasi juga merupakan istilah untuk upaya untuk memperkuat gigi dengan penambahan fluoride ataupun bahan lain yang meningkatkan resistensi enamel terhadap asam. 22 a b Gambar2a. Proses demineralisasi dimana ion Ca 2+ dan PO 4 2- keluar dari struktur enamel. b. Proses remineralisasi dimana ion Ca 2+ dan PO 4 2- kembali membentuk struktur enamel. 23 2.3 Peranan Streptococcus mutans sebagai penyebab karies gigi 2.3.1 Etiologi Karies Pada tahun 1960-an oleh Keyes dan Jordan, karies dinyatakan sebagai penyakit multifaktorial yaitu adanya beberapa faktor yang menjadi penyebab terbentuknya karies. Ada tiga faktor utama yang memegang peranan yaitu faktor host atau tuan rumah, agen atau mikroorganisme, substrat atau diet dan ditambah dengan faktor waktu. Untuk menyebabkan terjadinya karies, maka setiap faktor tersebut harus saling mendukung. 24 Selain faktor langsung, juga terdapat faktor luar meliputi usia, jenis kelamin, keturunan, ras, gangguan emosi, variasi geografis, pengetahuan mengenai jenis makanan dan minuman yang menyebabkan karies, dan cara membersihkan gigi. 1

2.3.2 Bakteri Streptococcus mutans

Bakteri Streptococcus mutans merupakan bakteri kokus gram positif yang terdiri dari delapan serotipe yaitu serotipe A - H, Streptococcus mutans yang dapat dikaitkan dengan penyakit manusia adalah serotipe C, E dan H. Streptococcus mutans dapat dihubungkan dengan semua jenis karies. 25 Menurut Nolte 1982 cit Kidd 1991 Streptococcus mutans adalah salah satu jenis bakteri yang mendapat perhatian khusus, karena kemampuannya dalam proses pembentukan plak dan karies gigi. Penelitian Keyes 1960 cit Kidd 1991 menunjukkan bahwa Streptococcus mutans Gambar 4. Skema yang menunjukkan karies sebagai penyakit multifaktorial. 24 bersifat eksogenous dan merupakan bakteri kariogenik yang dapat menular pada hewan maupun pada manusia. Bakteri Streptococcus mutans bersifat tidak hanya asidogenesis memproduksi asam, tetapi juga asidurik tahan dalam lingkungan asam. 1,2,4

2.3.2.1 Morfologi Streptococcus mutans

Bakteri ini pertama kali diisolasi dari plak gigi oleh Clark pada tahun 1924 yang memiliki kecenderungan membentuk kokus dengan formasi rantai panjang apabila ditanam pada medium yang diperkaya seperti pada Brain Heart Infusion BHI broth. 3 Michalek dan Mc Ghee 1982 cit Melani 1988 menyatakan bahwa media selektif untuk pertumbuhan Streptococcus mutans adalah mitis salivarius, yang menghambat kebanyakan bakteri mulut lainnya kecuali Streptococcus mutans.5

2.3.2.2 Sifat Adherensi Streptococcus mutans

Sukrosa dari makanan dapat digunakan oleh Streptococcus mutans untuk meningkatkan koloninya di dalam rongga mulut. Hidrolisa sukrosa, dikatalis oleh invertase membentuk glukosa dan fruktosa. Streptococcus mutans menghasilkan dua enzim, yaitu glikosiltransferase dan fruktosiltransferase. Fruktosiltransferase mensintesis pembentukan fruktan levan. Mikroorganisme ini menyimpan levan dan memecahkan kembali jika karbohidrat eksogen berkurang, dengan demikian bakteri tersebut dapat menghasilkan asam terus menerus. Hasil penelitian Gibbons dan Banghart, Streptococcus mutans mempunyai glukosiltransferase GTase yang berfungsi mengkatalis sintesis glukan dari sukrosa. Menurut Michalek dan Mc Ghee, 1982, Glukan atau dekstran merupakan ikatan glikosidik alfa 1-6 dan alfa 1-3. 9,10 Streptococcus mutans juga mempunyai enzim endohidrolitik dekstranase yang dapat memecahkan dekstran ikatan alfa 1-6. Hasil pemecahannya merupakan sumber energi. Ikatan glukosa alfa 1-3 bersifat sangat pekat seperti lumpur, lengket dan tidak larut dalam air. Roeslan dan Melanie 1988 mengatakan bahwa ikatan glukosa alfa 1-3 berfungsi pada perlekatan dan peningkatan koloni bakteri ini dalam kaitannya dengan pembentukan plak dan terjadinya karies gigi. STREPTOCOCCUS MUTANS SUKROSA fruktan levan Glukan dekstran Glukosil transferase GTase Fruktosil transferase Fruktan hidrolase glikosidik alfa 1-6 glikosidik alfa 1-3 endohidrolitik dekstranase bersifat sangat pekat seperti lumpur, lengket dan tidak larut dalam air PLAK ENAMEL GIGI DEMINERALISASI Ca 10 PO 4 6 OH 2 + 14H + --- 10Ca 2+ + 6H 2 PO4 + H 2 O KARIES Asam laktat ENERGI Gambar 5. Metabolisme sukrosa ekstraselular oleh Streptococcus mutans, membentuk glukan ikatan glikosidik 1-3 dan asam laktat yang dapat menyebabkan karies gigi. 9

2.3.3 Tahap Adhesi Bakteri

Secara umum perlekatan dari bakteri ke suatu permukaan dapat dibagi empat tahap yaitu: 6 1. Transportasi ke Permukaan Tahap pertama melibatkan transportasi awal dari sebuah bakteri ke permukaan. Kontak acak mungkin terjadi melalui sedimentasi, melalui aliran cairan atau melalui gerakan bakteri aktif aktivitas kemostatis. 2. Perlekatan awal Pada perlekatan awal ini bakteri dapat melekat ke permukaan gigi melalui dua gaya yaitu gaya yang bekerja pada jarak yang dekat dan jarak yang jauh. Gaya yang bekerja pada jarak jauh sendiri dapat dibagi laghi menjadi dua yaitu gaya van der Waals yang bekerja pada jarak diatas 50 nm dan gaya elektrostatik pada jarak dibawah 50nm Gaya yang bekerja pada jarak dekat jika partikel mencapai jarak minimum, yaitu 1nm dari permukaan, maka gaya yang akan bekerja dalam melakukan perlekatan ini adalah ikatan hidrogen, pembentukan pasangan ion dan steric interaction. 3. Perlekatan Setelah awal pembentukan perlekatan antara bakteri dan permukaan, komponen protein ekstraselular spesifik organisme adhesins akan saling melengkapi dengan reseptor pada permukaan misalnya, kulit tipis. Pellikel di rongga mulut terdiri dari mucins, glikoprotein, protein yang kaya prolin, histidin-kaya protein, enzim -amilase, dan molekul-molekul lain. Beberapa molekul dari pelikel mengalami perubahan ketika melekat ke permukaan sehingga reseptor baru telah terbentuk. Actinomyces viscosus, koloni awal intra-oral misalnya, mengenal segmen protein kaya prolin yang hanya tersedia molekul yang diabsorbsi, yang menyebabkan mikroorganisme mempunyai mekanisme yang efisien melekat pada gigi. Di lain pihak, keadaan permukaan juga memiliki dampak pada pelikel yang berkembang. 10 4. Kolonisasi Ketika melekat erat mikroorganisme mulai tumbuh dan sel-sel baru dibentuk tetap melekat, sebuah biofilm dapat berkembang., setiap strain kolonisasi awal dapat dilapisi dengan molekul yang berbeda. sel yang identik dilapisi dengan molekul saliva tertentu mungkin dapat menggumpal, yang akan mengarah ke microconcentration dan juxtapositioning strain tertentu. Atau, pertumbuhan strain accreted tertentu juga akan mengarah ke mikrokoloni yang dilapisi molekul saliva spesifik. Dalam konsep ini adhesi bakteri, baik kekasaran permukaan dan energi permukaan bebas memainkan peran penting. Pada permukaan kasar bakteri dilindungi terhadap gaya geser, sehingga perubahan dari perlekatan bakteri yang reversibel menjadi ireversibel lebih mudah dan lebih sering 10

2.3.4 Pencegahan adhesi bakteri ke permukaan gigi

Penemuan untuk profilaksis karies didasarkan pada inhibisi dari adsorpsi Streptococcus mutans ke hidroksiapatit HA dan selanjutnya kolonisasi ke permukaan gigi. Tujuan ini dapat dicapai dengan peningkatan antibodi terhadap domain adhesin-binding atau senyawa seperti poly-L aspartic acid, poly-L glutamic acid, phytate dan non ionic cellulose ether yang memodifikasi permukaan Hidroksiapatit, mengurangi adsorpsi Streptococcus mutans. 11 Gambar 6. Fase Perlekatan Bakteri I Perjalanan awal bakteri , II Adhesi awal , III attachment , IV Kolonisasi 10 2.4 Kitosan 2.4.1 Kitosan dan aplikasi klinis Kitosan [2-amino-2deoxy-D-glucan] adalah polisakarida derivat kitin yang dihilangkan gugus asetilnya dengan menggunakan basa kuat NaOH yang dihasilkan dari proses N-deasetilasi dan merupakan bipolimer alami dengan struktur molekul menyerupai selulosa. Kitin adalah suatu bipolimer alami kedua terbanyak yang diperoleh dari hewan krustasea binatang air berkulit keras seperti udang,kepiting dan kerang-kerangan, jenis serangga insect dan jamur fungi. Perbedaan antara kitin dan kitosan didasarkan pada kandungan nitrogennya. Bila kadar nitrogen kurang dari 7 maka polimer disebut kitin dan apabila kadar total nitrogennya lebih dari 7 disebut kitosan. 9-11 Konversi kitin menjadi kitosan pertama kali dilakukan oleh Rouget pada tahub 1895, Rouget menemukan bahwa kitosan mempunyai derajat kereaktifan yang tinggi disebabkan adanya gugus amino bebas sebagai gugus fungsional. Sifat-sifat kitosan dihubungkan dengan adanya gugus-gugus amino dan hidroksil yang terikat menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas kimia yang tinggi dan menyumbang sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai amino pengganti amino exchanger. 9 Gambar 7. Deasetilasi kitin menjadi kitosan 23 Pemakaian kitosan di bidang kedokteran gigi juga telah diteliti oleh Sapeli et al.,1986 dan muzzarelli et al.,1989 pada perawatan jaringan periodontal baik dengan pemakaian kitosan powder maupun kitosan membran. Dari hasil penelitian ini dapat terlihat bahwa kitosan dapat menurunkan nyeri, sebagai hemostatik yang baik dan melambatkan pembebasan antibiotik, mempercepat penyembuhan dan menghasilkan lingkungan yang asepsis. Chung Y C 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. 9,13 Penelitian Eifert et al., 1984 menunjukkan bahwa ion-ion kationik monovalen dapat menginhibisi perlekatan Streptococcus mutans terhadap hidroksiapatit dan diketahui bahwa kitosan memiliki permukaan bersifat kationik. Oleh sebab itu, kitosan juga dapat menginhibisi bakteri Streptococcus mutans pada hidroksiapatit. Olsen et al.,1992 dalam penelitiannya bahwa kitosan dengan berat molekul tinggi akan menghasilkan koagulan yang lebih padat dibandingkan dengan kitosan bermolekul rendah. 14,15 Pada penelitian Tarsi et al., 1997 menunjukkan bahwa kitosan dengan berat molekul rendah dapat menghambat aktivitas bakteri Streptococcus mutans yang berperan dalam adsorbis hidroksiapatit dan kolononisasi. Sifat-sifat kitosan yang mendukung kemampuannya dalam menghambat perlekatan bakteri yaitu kitosan dapat mencegah kerusakan permukaan gigi oleh adam organik dan menghasilkan efek bakterisidal terhadap bakteri patogen termasuk bakteri Streptococcus mutans. 8,9 Sano et al., 2003 membuktikan bahwa obat kumur yang mengandung kitosan tenyata efektif mengurangi pembentukan plak dan mengurangi jumlah Streptococcus mutans pada saliva. Pada penelitian ini kitosan menunjukkan hanya sedikit aktivitas antibacterial terhadap plak bakteri dan hasi ini juga menunjukkan bahwa penggunaan obat kumur kitosan sehari-hari dapat mengurangi jumlah bakteri Streptococcus mutans pada saliva. 15 Kitosan memiliki lethal dosage LD 50 sebesar 16gKg berat badan pada mencit Hirano,1999. Untuk keamanan pada manusia Aceptance Daily intake ADI ditetapkan dari LD 50 dibagi 12 yaitu sebesar 1.33gKg berat badan manusia NLM,1999. Dengan rata-rata berat badan 50 maka konsumsi kitosan yang diperbolehkan tanpa menimbulkan efek samping adalah sebesar 66.5ghari. Bila dibandingkan dengan data penggunaan kitosan sebagai pengawet antara 0.01-1 yaitu 0.1 sampai 10 gL atau gKg, maka dosis kitosan sebagai pengawet masi jauh dari nilai ADI sehingga dipastikan aman untuk manusia. 10

2.4.2 Kitosan Blangkas Limulus polyphemus

Kitosan secara umum diperoleh dari hasil deasetilasi kitin dalam larutan NaOH pekat. Kitin banyak dijumpai pada hewan antropoda , jamur dan ragi. Pada jamur kitin berasosiasi dengan polisakarida, sedangkan pada hewan kitin berasosiasi dengan protein. 8-10 Gambar 8. Blangkas Limulus polyphemus Penyediaan kitin dilakukan berdasarkan metoda Alimuniar dan Zainuddin 1992. Kitin yang diproses dari kulit blangkas didapat dengan hasil 30.60. Kitosan dihasilkan melalui proses deasetilasi kitin dengan menggunakan larutan alkali. 9 Kitosan Blangkas yang diuji oleh Trimurni Abidin et al., 2006 mempunyai derajat deasetilasi 84.20 dengan berat molekul BM 893000Mv. Pada penelitian Tarigan dan Trimurni 2008 ternyata kitosan blangkas bermolekul tinggi efektif dalam mengahambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans. Semakin rendah konsentrasi kitosan blangkas bermolekul tinggi semakin efektif dalam menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans. 17 Penelitian Handi dan Trimurni 2009 menunjukkan bahwa pasta gigi kitosan blangkas memiliki sifat antibakterial menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans . Semakin rendah konsentrasi kitosan blangkas bermolekul tinggi dalam pasta gigi, semakin efektif dalam menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans. 18

2.5 Pasta Gigi Dentifrices

Menurut Webster ,istilah dentifrices berasal dari kata dens gigi dan fricare menggosok. Secara sederhana, dentifrices diartikan sebagai campuran yang digunakan bersama sikat gigi untuk membersihkan gigi atau secara singkat disebut pasta gigi .23 Dari segi fungsi pasta gigi ada 3 bagian yaitu 23,24 : 1. Fungsi kosmetik Menyingkirkan materi alba, plak, sisa-sisa makanan dan stein pada permukaan gigi serta untuk menyegarkan nafas. 2. Fungsi kosmetik terapeutik Menghilangkan kalkulus dan gingivitis 3. Fungsi terapeutik Mengurangi pembentukan plak, kalkulus, gingivitis dan sensitivitas gigi. Syarat-syarat yang baik dari suatu pasta gigi adalah 24 : 1. Mempunyai daya abrasive yang minimal tetapi mempunyai daya pembersih yang maksimal 2. Dapat menyingkirkan kotoran-kotoran dimulut 3. Harus stabil dalam jangka waktu yang lama 4. Dapat bereaksi dalam suasana asam atau basa 5. Dapat menghambat pertumbuhan dan membunuh bakteri dalam mulut 6. Dapat menetralisir asam yang terbentuk dalam mulut 7. Dapat bereaksi dengan enamel gigi dan membentuk senyawa yang dapat meningkatkan daya tahan enamel terhadap asam. 8. Dapat mengurangi atau menghilangkan bau mulut 9. Tidak beracun Pasta gigi dapat didefinisikan sebagai bahan semi liquid yang digunakan untuk mengurangi atau menghilangkan debris makanan atau deposit yang terbentuk secara alami pada gigi dan biasanya digunakan bersama dengan sikat gigi. 25 Secara umum pasta gigi mempunyai komposisi diantaranya bahan pembersih dan pemoles, deterjen, bahan pengikat, bahan pelembab, bahan penyegar dan pemanis, bahan pengawet, bahan pewarna dan zat aktif. Komposisi dan kegunaan dari pasta gigi dapat dilihat dari tabel berikut. 2, 24-27 Tabel 1. Komposisi dan kegunaan bahan dalam pasta gigi No. Bahan Contoh Persentase Guna 1 Bahan Pembersih dan Pemoles Calcium carbonate, Dicalcium phosphate, Silicas, Aluminum oxide 20-40 menghilangkan noda ekstrinsik dan menggosok gigi 2. Bahan pelembab Glycerin, Sorbitol 20 – 40 Memelihara tingkat kelembaban dan mencegah pasta gigi dari pengeringan 3. Bahan pewarna Pewarna makanan 2 – 3 Meningkatkan penampilan dan penggunaan 4. Pemanis buatan Sorbitol 2-3 Meningkatkan daya tarik penggunaan pasta gigi oleh pasien 5. Pengawet Alkohol, Benzoat 1-1.5 Mencegah pasta gigi membusuk selama masa pemakaian 6. Perasa Minyak atsiri, Menthol 1-5 Meningkatkan daya tarik penggunaan pasta gigi oleh pasien 7. Detergen Sodium lauryl sulfat 1-2 Menurunkan tegangan permukaan dan menciptakan efek berbusa 8. Bahan Pengikat Alginat, Selulosa 1-2 menstabilkan dan mencegah pemisahan derivative bahan cair dan padat di pasta gigi 9. Buffer Sodium hydroxide 0.01 – 1.0 Menjaga pH pasta gigi agar tetap stabil Kebanyakan pasta gigi yang beredar pada saat ini adalah pasta gigi yang mengandung fluor dalam bentuk natrium monofluorophosfat NaMFP karena bersifat kompatibel dengan zat abrasif yang digunakan. Bahan antihipersensitif digunakan untuk mengurangi reaksi hipersensitif saat makan, minum maupun menyikat gigi. 2,25 Pasta gigi komersial yang umum digunakan adalah pasta gigi yang mengandung fluor dalam bentuk natrium monofluorofosfat NaMFP karena bersifat biokompatibel dengan zat abrasif yang digunakan dan terbukti efektif dalam menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans. Bahan ini terbukti sangat efektif pada penderita gingivitis dan gigi yang sensitif. 2, 25-27 Mekanisme kerja fluor dalam menghambat pertumbuhan bakteri yaitu fluor melapisi permukaan gigi yang mengandung gugus hidroksil apatit, kemudian ion fluor berikatan pada apatit yang terdapat pada permukaan enamel gigi sehingga menghasilkan gugus fluor apatit yang menjadikan enamel menjadi tahan terhadap demineralisasi asam dan memacu proses remineralisasi pada permukaan enamel. Fluor juga menghambat sistem enzim mikrobiologi bakteri yang mengubah karbohidrat menjadi asam dalam plak gigi dengan mempengaruhi jenis polisakarida ekstraseluler dan menghasilkan efek bakteriostatik germisidal yang menghambat kolonisasi mikroorganisme pada permukaan gigi. 27

BAB 3 KERANGKA KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN

Karies terjadi bukan disebabkan karena satu kejadian saja seperti penyakit menular lainnya tetapi disebabkan serangkaian proses yang terjadi selama beberapa kurun waktu. Karies merupakan suatu penyakit multifaktorial yang terjadi oleh beberapa faktor penyebab. Ada tiga faktor utama yang memegang peranan yaitu faktor host tuan rumah, agen mikroorganisme, substrat diet dan ditambah faktor waktu. Dengan menghilangkan plak, maka karies tidak dapat terjadi. Pencegahan umum yang dilakukan yaitu dengan cara mekanik, khemis, dan immunologis, pencegahan khemis yaitu melalui pemakaian obat kumur, pasta gigi, dll. Secara khemis pasta gigi dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans, pasta gigi komersial yang umum digunakan adalah pasta gigi yang mengandung fluor dalam bentuk natrium monofluorophosfat NaMFP karena bersifat biokompatibel dengan zat abrasif yang digunakan dan terbukti efektif dalam menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans. Mekanisme kerja fluor dalam menghambat pertumbuhan bakteri yaitu fluor melapisi permukaan gigi yang mengandung gugus hidroksil apatit, kemudian ion fluor berikatan pada apatit yang terdapat pada permukaan enamel gigi sehingga