Pengaruh Penambahan Kitosan Nanopartikel Pada Casein Phosphopeptid-Amorphous Calcium Phosphate (CPP-ACP) Terhadap Remineralisasi Gigi
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN NANOPARTIKEL
PADA CASEIN PHOSPHOPEPTID-AMORPHOUS
CALCIUM PHOSPHATE (CPP-ACP) TERHADAP
REMINERALISASI GIGI
TESIS
FITRI YUNITA BATUBARA
107028002
PROGRAM STUDI MAGISTER (S-2) ILMU KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
(2)
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN NANOPARTIKEL
PADA CASEIN PHOSPHOPEPTID-AMORPHOUS
CALCIUM PHOSPHATE (CPP-ACP) TERHADAP
REMINERALISASI GIGI
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister (MDSc)
Dalam Bidang Ilmu Kedokteran Gigi
Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara
FITRI YUNITA BATUBARA 107028002
PROGRAM STUDI MAGISTER (S-2) ILMU KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
(3)
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN NANOPARTIKEL PADA
CASEIN PHOSPHOPEPTID-AMORPHOUS
CALCIUM PHOSPHATE (CPP-ACP) TERHADAP
REMINERALISASI GIGI
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, 21 Juli 2014
(4)
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian Tesis:
“PENGARUH PENAMBAHAN KITOSAN NANOPARTIKEL PADA CASEIN PHOSPHOPEPTID-AMORPHOUS CALCIUM PHOSPHATE (CPP-ACP)
TERHADAP REMINERALISASI GIGI”
Nama Mahasiswa : FITRI YUNITA BATUBARA, drg
Nomor Induk Mahasiswa : 107028002
Jenjang Pendidikan : Magister (S-2)
Bidang Ilmu : Kedokteran Gigi
Kepeminatan : Ilmu Kedokteran Gigi Dasar/Material
Disetujui Oleh: Komisi Pembimbing: Pembimbing Utama,
Prof.Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp.KG.(K) NIP. 19500828 197902 2 001
Pembimbing Anggota,
Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc.,M.Phil NIP. 19530817 198303 1 002
Diketahui Oleh:
(5)
Tanggal Lulus : 21 Juli 2014
Telah diuji
Pada Tanggal : 21 Juli 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Ameta Primasari,drg.,MDSc.,M.Kes
Anggota : 1. Prof. Dr. Rasinta Tarigan, drg., Sp.KG(K) 2. Dr. Eng. Ir. Indra Nasution, MT
3. Prof.Trimurni Abidin.,drg., M.Kes.,Sp.KG(K) 4. Prof. Dr.Harry Agusnar,M.Sc., M.Phil
(6)
ABSTRAK
Perawatan karies saat ini dikembangkan dengan pendekatan kontemporer. Intervensi non-invasif lesi karies yang belum membentuk kavitas diperoleh dengan menggunakan bahan terapi untuk penyembuhan lesi. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan efek CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel dalam remineralisasi email dengan menggunakan alat SEM-EDX sehingga dapat diketahui jumlah kandungan (% berat) unsur kalsium, fosfor dan perubahan morfologi permukaan email gigi.
Sebanyak dua puluh empat buah sampel email dari gigi molar terpendam yang sudah diekstraksi dibagi menjadi empat kelompok. Kelompok I hanya diinkubasi dalam saliva buatan. Kelompok II direndam dalam larutan demineralisasi. Kelompok III direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan gel CPP-ACP. Kelompok IV direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel. Seluruh sampel diuji dengan alat SEM-EDX.
Uji statistik menunjukkan tidak ada perbedaan jumlah unsur kalsium dan fosfor yang bermakna antara email yang diaplikasikan gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan (p>0,05). Analisis kualitatif dengan menggunakan SEM menunjukkan adanya perubahan morfologi permukaan email gigi yang menunjukkan terjadinya remineralisasi setelah aplikasi CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel. Sebagai kesimpulan, gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel memiliki kemampuan yang sama dalam meningkatkan remineralisasi email gigi.
(7)
ABSTRACT
Recently a contemporary approach to treat the caries has been adopted. The non-invasive intervention of noncavitated carious lesions. This purpose of this study is to compare the effect of CPP-ACP and the combination of CPP-ACP and nanoparticle chitosan in enamel remineralizing by using SEM-EDX that can be seen the content (% weight) calcium, phosphor and morphological features of tooth enamel.
Twenty four enamel specimens from impacted and extracted human molars were divided to four group. Group I was only incubated in artificial saliva. Group II was stored in demineralizing agent. Group III was stored in demineralizing agent and then remineralized with CPP-ACP. Group IV was stored in demineralizing agent and then remineralized with combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan. All specimens were evaluated by using SEM-EDX.
The statistical test showed that there was no significant difference between enamels that were remineralized with CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan (p>0,05). Qualitative analysis with SEM showed that there were remineralization process after CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan were applicated. In conclusion, CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan have equally ability to increase remineralization of tooth enamel.
Key words: CPP-ACP, nanoparticle chitosan, enamel remineralization.
(8)
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya tesis ini dapat diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister (MDSc) dalam bidang Ilmu Kedokteran Gigi pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
Dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan, bantuan dan doa dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati dan penghargaan yang tulus, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp.Ort. selaku Dekan Fakultas
Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
2. Cut Nurliza, drg., M.Kes selaku Ketua Departemen Konservasi Gigi
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan dukungan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan ke jenjang magister.
3. Prof. Trimurni Abidin., drg., M.Kes., Sp.KG (K) selaku pembimbing
utama yang telah memberikan bimbingan, arahan, semangat dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
4. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc., M.Phil selaku pembimbing kedua yang
juga yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
(9)
5. Dr. Ameta Primasari, drg., MDSc., M.Kes selaku Ketua Program Studi Magister Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan Penguji yang telah memberikan bimbingan, masukan dan arahan kepada penulis.
6. Prof. Dr. Rasinta Tarigan, drg., Sp.KG(K) selaku penguji yang telah
memberikan saran, bantuan dan dukungan kepada penulis.
7. Dr. Eng. Ir. Indra Nasution, MT selaku penguji yang juga telah
memberikan saran, bantuan dan dukungan kepada penulis.
8. Prof. Dr. Sabar D Hutagalung dari Universitas Sains Malaysia atas bantuan
yang diberikan kepada penulis pada saat penelitian berlangsung.
9. Dr. Putri Chairani Eyanoer, MS.,Epi.,Ph.D yang telah membantu penulis
dalam menganalisis data.
10.Bakri Soeyono, drg; Darwis Aswal, drg; Nevi Yanti, drg., M.Kes; Epita
Sarah Pane, drg., MDSc; Wandania Farahanny, drg., MDSc; Dennis, drg; dan Widi Prasetia, drg selaku staf pengajar Departemen Konservasi Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara. Terima kasih atas dukungan dan kerja sama yang telah diberikan kepada penulis.
11.Seluruh Pegawai Departemen Konservasi Gigi Fakultas Kedokteran Gigi
Universitas Sumatera Utara yang juga telah banyak membantu penulis selama menjalani pendidikan.
12.Teman-teman pada Program Studi Magister Fakultas Kedokteran Gigi
Universitas Sumatera Utara angkatan tahun 2010 terima kasih atas kerja sama yang baik dengan penulis selama menyelesaikan pendidikan.
(10)
13.Seluruh pihak yang telah membantu penulis sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
Secara khusus penulis tujukan kepada kedua orang tua tercinta, Ayahanda Drs. H. Alwi Hashim Batubara, M.Si dan Ibunda Hj. Elfrida Donny Nasution, drg atas segala doa, pengorbanan, dukungan dan kasih sayang yang telah diberikan kepada penulis. Terima kasih setulus-tulusnya dan teristimewa kepada suami tercinta Erwin Saleh Nasution, SSTP yang selalu memberikan perhatian, mendoakan dan mendukung penulis baik moril maupun materi. Kepada kedua putri tersayang Kayla Azka Nasution dan Nayra Azzahra Nasution yang selalu menjadi pemberi semangat dalam segala hal. Semoga semua ini menjadi motivasi bagi ananda sekalian untuk belajar dan bekerja keras di masa yang akan datang.
Penulis menyadari bahwa tesis ini belum sempurna dan masih memiliki banyak keterbatasan. Oleh karena, itu penulis masih mengharapkan saran dan kritik untuk peningkatan ilmu pengetahuan dan penelitian pada masa yang akan datang.
Medan, Juli 2014 Penulis
(Fitri Yunita Batubara) NIM: 107028002
(11)
RIWAYAT HIDUP
Keterangan Pribadi
Nama : Fitri Yunita Batubara
Alamat : Jl. Puskesmas I Perumahan Griya Amal
Madani no 11 Sunggal Medan 20128
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
No. Kontak : 081361565047
Nama Ayah : Drs. H. Alwi Hashim Batubara, M.Si
Nama Ibu : Hj. Elfrida Donny Nasution, drg
Suami : Erwin Saleh Nasution, SSTP
Anak ke 1 : Kayla Azka Nasution
Anak ke 2 : Nayra Azzahra Nasution
Pekerjaan : Pegawai Negeri Sipil
Golongan/Pangkat : III/b / Asisten Ahli
NIP : 19850626 200912 2 005
Pendidikan Formal
Sekolah Dasar : SD Yayasan Taman Harapan Medan
Sekolah Menengah : SLTP Negeri 13 Medan
Sekolah Menengah Atas : SMU Negeri 8 Medan
Fakultas Kedokteran Gigi : Universitas Sumatera Utara
(12)
Pelatihan, Seminar, dan Lokakarya:
1. Endodontic One Day Seminar II 2014
2. Hands Of Endodontic One Day Seminar Ii 2014
3. Seminar Ilmiah Sehari FKG USU 2013
4. Hands On Smart Endodontic Seminar Ilmiah Sehari FKG USU 2013
5. Seminar Ilmiah Sehari IKGA Sumatera Utara 2013
6. 3rd Aceh Syiah Kuala Dental Meeting 2013
7. 3rd Aceh Syiah Kuala Dental Meeting 2013
8. Bimbingan Teknik Penyelenggaraan Praktik Kedokteran Yang Baik 2012
9. 1st Medan Inpro 2012
10.One Day Endodontic Seminar 2012
11.Short Course One Day Endodontic Seminar 2012
12.5th Regional Dental Meeting And Exhibition (RDME-V) 2011
13.Seminar Kedokteran Gigi Rapat Kerja Nasional Persi 2011
14.October Clinical & Regulation Update In Dentistry 2010 15.Dentistry Update 2010
16.Medan Esthetic Dentistry 2010
17.Medan Esthetic Dentistry 2010 (Short Course)
18.4th Regional Dental Meeting And Exhibition (RDME-IV) 2009
Publikasi Ilmiah:
Fitri Yunita Batubara, Trimurni Abidin. Peran casein phosphopeptide-amorphous
calcium phosphate (CPP-ACP) pada remineralisasi gigi. Proceeding Aceh Syiah Kuala Dental Meeting III 2013.
(13)
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... ... i
ABSTRACT ... ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang ... 1
1.2Rumusan Masalah ... 5
1.3Tujuan Penelitian ... 6
1.4Manfaat Penelitian ... 6
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Email ... 7
2.2 Mekanisme Demineralisasi dan Remineralisasi ... 10
2.3 Casein Phosphopeptide-Amorphous Calcium Phosphate ... 11
2.4 Kitosan ... 16
2.4.1 Kitosan Blangkas (Tachypleus gigas) ... 19
2.4.2 Kitosan Nanopartikel... 19
2.5 Alat Uji... 20
2.5.1 Scanning Electron Microscope (SEM) ... 20
2.5.2 Energy Dispersive X-ray (EDX) ... 22
2.6 Landasan Teori... 23
2.7 Kerangka Konsep dan Hipotesis Penelitian ... 25
BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1 Jenis Penelitian... 27
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 27
3.3 Sampel dan Besar Sampel Penelitian ... 27
3.3.1 Sampel Penelitian ... 27
3.3.2 Besar Sampel ... 28
3.4 Variabel dan Definisi Operasional ... 28
3.4.1 Variabel Penelitian ... 28
3.4.1.1 Variabel Bebas ... 28
(14)
3.4.1.3 Variabel Terkendali ... 29
3.4.1.4 Variabel Tidak Terkendali ... 29
3.4.2 Definisi Operasional ... 29
3.5 Alat dan Bahan Penelitian ... 31
3.5.1 Alat Penelitian ... 31
3.5.2 Bahan Penelitian ... 32
3.6 Prosedur Penelitian ... 33
3.6.1 Pembuatan Gel Kitosan Nanopartikel ... 33
3.6.2 Persiapan Sampel ... 35
3.6.3 Perlakuan dan Pengujian Sampel ... 35
3.7 Analisis Data ... 38
BAB 4. HASIL PENELITIAN ... 39
4.1 Unsur-Unsur Kimia pada Permukaan Email Setiap Kelompok ... 39
4.2 Kandungan Unsur Kalsium (Ca) dan Fosfor(P) Permukaan Email Setiap Kelompok ... 40
4.3 Pengaruh Pemberian CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email ... 42
4.4 Pengaruh Penambahan Kitosan Nanopartikel pada CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email ... 44
4.5 Gambaran Morfologi Permukaan Email Setiap Kelompok ... 45
BAB 5. PEMBAHASAN ... 47
5.1 Pengaruh Pemberian CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email ... 48
5.2 Pengaruh Penambahan Kitosan Nanopartikel pada CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email ... 50
5.3 Gambaran Morfologi Permukaan Email Setiap Kelompok ... 51
BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ... 54
6.1 Kesimpulan ... 54
6.2 Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 55
(15)
ABSTRAK
Perawatan karies saat ini dikembangkan dengan pendekatan kontemporer. Intervensi non-invasif lesi karies yang belum membentuk kavitas diperoleh dengan menggunakan bahan terapi untuk penyembuhan lesi. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan efek CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel dalam remineralisasi email dengan menggunakan alat SEM-EDX sehingga dapat diketahui jumlah kandungan (% berat) unsur kalsium, fosfor dan perubahan morfologi permukaan email gigi.
Sebanyak dua puluh empat buah sampel email dari gigi molar terpendam yang sudah diekstraksi dibagi menjadi empat kelompok. Kelompok I hanya diinkubasi dalam saliva buatan. Kelompok II direndam dalam larutan demineralisasi. Kelompok III direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan gel CPP-ACP. Kelompok IV direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel. Seluruh sampel diuji dengan alat SEM-EDX.
Uji statistik menunjukkan tidak ada perbedaan jumlah unsur kalsium dan fosfor yang bermakna antara email yang diaplikasikan gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan (p>0,05). Analisis kualitatif dengan menggunakan SEM menunjukkan adanya perubahan morfologi permukaan email gigi yang menunjukkan terjadinya remineralisasi setelah aplikasi CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel. Sebagai kesimpulan, gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel memiliki kemampuan yang sama dalam meningkatkan remineralisasi email gigi.
(16)
ABSTRACT
Recently a contemporary approach to treat the caries has been adopted. The non-invasive intervention of noncavitated carious lesions. This purpose of this study is to compare the effect of CPP-ACP and the combination of CPP-ACP and nanoparticle chitosan in enamel remineralizing by using SEM-EDX that can be seen the content (% weight) calcium, phosphor and morphological features of tooth enamel.
Twenty four enamel specimens from impacted and extracted human molars were divided to four group. Group I was only incubated in artificial saliva. Group II was stored in demineralizing agent. Group III was stored in demineralizing agent and then remineralized with CPP-ACP. Group IV was stored in demineralizing agent and then remineralized with combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan. All specimens were evaluated by using SEM-EDX.
The statistical test showed that there was no significant difference between enamels that were remineralized with CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan (p>0,05). Qualitative analysis with SEM showed that there were remineralization process after CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan were applicated. In conclusion, CPP-ACP and combination gel CPP-ACP and nanoparticle chitosan have equally ability to increase remineralization of tooth enamel.
Key words: CPP-ACP, nanoparticle chitosan, enamel remineralization.
(17)
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Karies gigi merupakan suatu proses patologis kerusakan jaringan gigi yang terlokalisir. Penyakit ini dimulai dengan demineralisasi jaringan keras gigi oleh asam organik yang dihasilkan dari karbohidrat yang dapat difermentasi oleh bakteri kariogenik pada plak gigi. Seringnya terpapar dengan makanan yang mengandung karbohidrat yang dapat difermentasi, khususnya makanan yang mengandung gula akan
menyebabkan peningkatan populasi bakteri kariogenik seperti Streptococcus mutans,
Lactobacillus spp., dan spesies lainnya pada lapisan biofilm. Bakteri-bakteri ini bersifat acidogenic dan aciduric yang merupakan penghasil asam organik khususnya asam laktat dan secara aktif menghasilkan asam tersebut pada nilai pH sekitar 5 (Reynold dan Walsh, 2005).
Nilai pH tersebut merupakan nilai pH kritis untuk apatit email yang akan menyebabkan kerusakan. Nilai pH kritis dianggap sebagai nilai pH tertinggi dimana email gigi akan mengalami kehilangan mineral. Nilai sebenarnya tergantung pada aktivitas ion-ion Ca2+ dan PO43- pada hydration layer sekitar kristal email dan hal ini biasanya seimbang dengan konsentrasi ion-ion yang sama pada cairan saliva dan plak. Hasil penelitian laboratorium menyatakan bahwa pH kritis email gigi adalah sekitar 5,5. Hal ini didasarkan pada rata-rata konsentrasi Ca2+ dan PO43- pada cairan saliva dan plak (Reynolds dan Walsh, 2005).
(18)
Selama proses karies, asam organik yang dihasilkan oleh bakteri plak sebagian besar tidak dalam bentuk yang terpisah. Asam organik tersebut akan berdifusi ke dalam email gigi melalui ruang interprismata yang berisi air (water-filled) sehingga pH pada hydration layer sekitar kristal email menjadi semakin rendah. Jika pH berada di bawah 5,5 kristal email akan mengalami kehilangan mineral pada suatu proses yang disebut demineralisasi (Reynolds dan Walsh, 2005). Oleh karena itu, pendeteksian karies sedini mungkin sangat penting ketika lesi yang terbentuk masih dapat dikembalikan secara klinis dengan menggunakan bahan antikariogenik (ElSayad et al.,2009).
Pada saat ini perawatan karies dilakukan dengan pendekatan kontemporer. Intervensi non-invasif dari lesi karies yang belum membentuk kavitas diperoleh dengan menggunakan bahan terapeutik untuk penyembuhan lesi. Untuk mengembalikan mineral struktur gigi yang telah mengalami demineralisasi karena karies dapat dilakukan remineralisasi. Salah satu cara untuk mengurangi demineralisasi dan meningkatkan remineralisasi email adalah dengan penggunaan
fluoride. Penggunaan fluoride yang berlebihan ternyata dapat menimbulkan fluorosis. Oleh karena itu para peneliti berusaha mencari alternatif bahan antikariogenik yang tidak menyebabkan fluorosis (Kumar, 2006; Alvarez et al., 2009).
Pada penelitian-penelitian laboratorium, hewan coba, dan model karies in situ
pada manusia terlihat bahwa Casein Phosphopeptid-Amorphous Calcium Phosphate
(19)
Caiet al. (2003) meneliti bahwa penambahan CPP-ACP sebanyak 18,8 mg dan 56,4 mg ke dalam tablet hisap bebas gula signifikan meningkatkan remineralisasi lesi
subsurface email in situ masing-masing sebesar 78% dan 176% dibandingkan dengan tablet hisap bebas gula tanpa penambahan CPP-ACP.
Oshiro et al. (2007) meneliti efek dari tiga pasta gigi yang masing-masing mengandung CPP-ACP, pasta gigi placebo tanpa CPP-ACP dan larutan 0,1 M larutan buffer asam laktat dalam mineralisasi gigi. Penelitian dilakukan dengan menggunakan sampel gigi insisivus hewan mamalia yang baru diekstraksi. Hasil penelitian
diobservasi dengan field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM). Observasi
SEM memperlihatkan adanya perubahan gambaran morfologi yang yang menunjukkan terjadinya remineralisasi pada gigi.
CPP memiliki kemampuan menstabilkan kalsium fosfat dalam larutan dengan
sisa-sisa phosphoserinnya sehingga terjadi pembentukan ikatan-ikatan CPP-ACP.
CPP-ACP merupakan penghantar kalsium dan fosfat untuk sampai ke permukaan email gigi tanpa mengalami kristalisasi terlebih dahulu. ACP akan terlokalisasi pada permukaan gigi dan akan menahan aktivitas ion kalsium dan fosfat yang bebas sehingga kondisi supersaturasi email akan tetap terpelihara. CPP-ACP akan mengembalikan konsentrasi kalsium dan fosfor dan pada email gigi (Moezizadeh dan Moayedi, 2009).
CPP-ACP sebagai bahan remineralisasi ternyata masih memiliki kelemahan. CPP-ACP memiliki kelarutan yang rendah dalam suasana asam. Hal ini akan
(20)
menyebabkan berkurangnya kemampuan CPP-ACP untuk menahan ion kalsium dan fosfat pada lingkungan yang asam (Hong et al., 2013).
Produk-produk alam di bidang kedokteran gigi saat ini semakin berkembang penggunaannya. Kitosan merupakan salah satu biomaterial yang akhir-akhir ini terus dikembangkan karena memiliki berbagai manfaat medikal dan terbukti aman untuk manusia. Kitosan memiliki sifat istimewa, antara lain biokompatibiliti baik,
biodegradable, tidak bersifat toksik, tidak menyebabkan reaksi immunologi, dan tidak menyebabkan kanker. Dengan sifat istimewa dari kitosan, maka kitosan dan modifikasi dengan bahan lain dapat digunakan untuk aplikasi klinis sebagai biomaterial.
Trimurni et al. (2006) melakukan penelitian pada tikus wistar menggunakan kitosan blangkas dan kitosan komersil sebagai bahan pembanding pada perawatan kaping pulpa. Hasil penelitian tersebut menunjukkan keduanya lebih mampu menstimulasi pembentukan dentin reparatif dan dengan jumlah sel-sel inflamasi yang lebih sedikit dibandingkan dengan kalsium hidroksida sebagai kontrol.
Szeto (cit. Siregar, 2009) membuat kitosan nanopartikel dengan melarutkan serbuk kitosan ke dalam larutan asam lemah ditambah larutan yang bersifat basa,
seperti amoniak, kemudian ditempatkan dalam ultrasonic bath untuk memecah
partikel-partikel gel kitosan menjadi lebih kecil.Ukuran partikel kitosan yang berskala nanometer akan meningkatkan luas permukaan sampai ratusan kali dibandingkan dengan partikel yang berukuran mikrometer, sehingga dapat meningkatkan efektivitas
(21)
meningkatkan efisiensi proses fisika-kimia pada permukaan kitosan tersebut karena memungkinkan interaksi pada permukaan yang lebih besar.
Arnaud et al. (2010) meneliti efek kitosan pada proses demineralisasi dan remineralisasi email gigi dihubungkan dengan keberadaan unsur fosfor. Hasil penelitian tersebut menyimpulkan bahwa kitosan berperan dalam proses remineralisasi dengan menghambat pelepasan fosfor dari email gigi.
Kitosan juga dapat berinteraksi dengan ion logam. Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana terjadi pertukaran ion, penyerapan, dan pengkhelatan (Sugita et al., 2009).
Gugus amino (–NH2) kitosan dalam kondisi asam berair akan menangkap H+
dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonisasi menjadi –NH3+. Muatan
positif -NH3+ tersebut dapat dimanfaatkan untuk adsorpsi zat bermuatan negatif (anionik) (Sugita et al., 2009).
Berdasarkan uraian di atas, peneliti ingin mengetahui efek penambahan kitosan pada CPP-ACP dalam proses remineralisasi lesi pada permukaan email gigi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas maka timbul permasalahan sebagai berikut :
1. Apakah penambahan kitosan nanopartikel bermolekul tinggi pada
(22)
2. Apakah ada perbedaan di antara CPP-ACP dan kombinasi CPP-ACP kitosan nanopartikel dalam menahan mineral kalsium (Ca) dan fosfor (P) di dalam email gigi.
3. Apakah ada perbedaan gambaran morfologi di antara permukaan email
CPP-ACP dengan kombinasi CPP-ACP kitosan nanopartikel.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Membandingkan efek CPP-ACP dan penambahan kitosan nanopartikel pada
CPP-ACP pada remineralisasi email.
2. Menganalisis struktur enamel dengan menggunakan Scanning Electron
Microscope (SEM) untuk melihat perbedaan setelah pemberian CPP-ACP, penambahan kitosan nanopartikel pada CPP-ACP.
3. Menganalisis elemen Ca dan P dengan menggunakan Energy Dispersive
X-ray analysis (EDX) setelah pemberian CPP-ACP dan penambahan kitosan nanopartikel pada CPP-ACP
1.4 Manfaat Penelitian
1. Meningkatkan pelayanan kesehatan gigi masyarakat dengan melakukan
tindakan preventif menggunakan bahan yang dapat menghambat proses karies.
2. Sebagai dasar bagi penelitian dalam pencegahan karies dengan
(23)
3. Menambah data ilmiah perkembangan ilmu pengetahuan dalam bidang konservasi gigi mengenai biomaterial kombinasi CPP-ACP dan kitosan nanopartikel sebagai bahan remineralisasi email.
(24)
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Gigi merupakan salah satu faktor penting dalam estetika yang mendukung penampilan seseorang. Gigi manusia memiliki struktur yang kompleks. Jaringan keras gigi terdiri atas enamel, dentin, dan sementum. Jaringan keras tersebut pada dasarnya sama dengan jaringan tulang yang sebagian besar terdiri atas zat anorganik.
2.1Email
Email gigi merupakan jaringan terkeras tubuh manusia yang mengandung kristal kalsium fosfat dan merupakan jaringan yang paling banyak memiliki mineral di tubuh manusia. Komposisi email gigi dewasa manusia terdiri atas 95-98 % berat bahan anorganik dan 1-2% berat bahan organik, dan 4 % berat air. Bahan anorganik pada email terdiri dari 36,7 % kalsium, dan 17,4 % fosfat (Usha dan Sathyanarayanan, 2009; Wang, 2008; Tarigan, 2012).
Struktur email yang demikian dibuat agar email tahan terhadap kerusakan mekanikal, abrasi dan serangan kimia. Jumlah mineral yang banyak membuat email lebih kuat dan rapuh. Berbeda dengan jaringan yang mengandung mineral lainnya, email sedikit sekali mengandung protein. Matriks protein pada email hanya ada pada saat proses pembentukan email dan merupakan bagian penting untuk perkembangan email. Pada bentuk akhir email yang keras, matriks protein hampir seluruhnya menghilang sehingga prisma email yang telah terbentuk tidak dapat berubah akibat
(25)
perubahan kimia dalam lingkungan mulut (Usha dan Sathyanarayanan, 2009). Sketsa gambaran email secara mikroskopis dapat dilihat pada Gambar 2.1 (Tarigan, 2012).
Gambar 2.1. Sketsa gambaran email di bawah mikroskop cahaya (Tarigan, 2012)
Mineral email terutama terdiri atas garam kalsium fosfat dalam bentuk nano kristal hidroksiapatit. Kristal email ini memanjang dalam arah sumbu-c aksisnya dan membentuk batang kristal seperti jarum atau prisma yang panjangnya mencapai
puluhan mikron (hingga 100 μm) namun terkadang hanya memiliki lebar 50 nm.
Enamel rod atau yang biasa disebut prisma email merupakan kesatuan dasar dari email. Prisma email gigi dipenuhi oleh ribuan kristal hidroksiapatit yang mengisi sekitar 89% volume dari keseluruhan struktur email. Prisma email memiliki pola
(26)
susunan yang kompleks dan tersusun tegak lurus terhadap permukaan gigi. Prisma email yang terletak paling atas mengarah ke mahkota gigi dan pada bagian ekor atau bawah mengarah ke akar gigi. Pembentukan pola kristal tersebut dipengaruhi oleh ameloblast dan proses Tome’s (Wang, 2008). Sketsa gambaran prisma email dapat dilihat pada Gambar 2.2 (Tarigan, 2012).
Gambar 2.2. Sketsa gambaran prisma email (Tarigan, 2012)
2.2Mekanisme Demineralisasi dan Remineralisasi Gigi
Di dalam mulut demineralisasi yang terjadi tergantung pada aktivitas ion Ca2+ dan ion PO43- yang ada di dalam email, saliva maupun plak. Adanya bakteri dan sisa makanan yang melekat pada permukaan gigi merupakan pemicu awal terjadinya demineralisasi. Bakteri akan mengeluarkan asam organik lemah seperti asam laktat, asam piruvat, dan asam asetat untuk memproses sisa makanan yang melekat pada gigi. Asam tersebut akan menurunkan pH email dan berdifusi ke dalam gigi sehingga ion
(27)
kalsium dan fosfat pada gigi akan lepas. Pada saat seperti ini pH dapat turun menjadi 4,0-4,5 (Usha dan Sathyanarayanan, 2009).
Proses demineralisasi dan remineralisasi di dalam mulut terjadi melalui lima tahap, yaitu (Usha dan Sathyanarayanan, 2009):
1)Adanya asupan sukrosa fermentasi
2)Mikroba pada plak kariogenik bermetabolisme mengeluarkan asam di
daerah antara perlekatan biofilm dengan email sehingga pH pada daerah ini menurun sampai di bawah pH 5,5.
3) Ion fosfat dari cairan mulut akan membuat ion asam yang dihasilkan dari
kondisi tidak jenuh menjadi basa.
4)Disintegrasi hidroksiapatit untuk melepaskan kembali ion fosfat ke dalam
cairan mulut sampai terjadi kondisi jenuh maka terjadilah demineralisasi.
5)Cairan mulut dalam kondisi jenuh mengalami presipitasi, mineral kembali
ke email yang mengalami disintegrasi dan terjadilah remineralisasi.
2.3Casein Phosphopeptid-Amorphous Calcium Phosphate (CPP-ACP)
Saat ini diketahui bahwa penetrasi ion kalsium dan fosfat sangat penting untuk memperbaiki kerusakan yang lebih dalam. Teknologi remineralisasi terbaru
dikembangkan berdasarkan pada phosphopeptide dari casein protein susu (Reynold
dan Walsh, 2005).
Casein phosphopeptide (CPP) berisi susunan multiphosphoseryl dengan kemampuan menstabilkan kalsium fosfat pada nanokomplek dalam larutan seperti
(28)
amorphous calcium phosphate (ACP). Melalui susunan multiple phosphoseryl
tersebut, CPP berikatan ke ACP dalam suatu larutan metastable yang mencegah
penghancuran ion kalsium dan fosfat (Reynold dan Walsh, 2005).
CPP-ACP juga berperan sebagai reservoir bio-available calcium dan fosfat
yang mempertahankan keadaaan supersaturasi larutan sehingga akan mempermudah remineralisasi (Reynold dan Walsh, 2005). Bentuk molekul CPP-ACP dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Molekul CPP-ACP
Demineralisasi dapat dihentikan jika pH dinetralkan serta terdapat ion kalsium dan fosfat lingkungan sekitarnya. Hal ini memungkinkan pembentukan kembali kristal apatit yang telah terpisah. Proses ini disebut remineralisasi. Untuk mengembalikan keseimbangan alami, remineralisasi harus ditingkatkan atau demineralisasi dihambat. Lesi awal karies email memiliki potensi remineralisasi terutama jika menggunakan perawatan topikal aplikasi yang dapat meningkatkan remineralisasi (Latta et al., 2010).
(29)
Beberapa penelitian menyatakan bahwa aktivitas pasangan ion netral CaHPO40 berhubungan dengan rata-rata remineralisasi lesi subsurface email. CaHPO40 akan berdifusi ke dalam lesi email dalam bentuk ion Ca2+ dan PO43- dan meningkatkan
derajat kejenuhan (saturation) hidroksiapatit. Susunan hidroksiapatit akan membawa
asam dan fosfat menjadi H3PO4 dan berdifusi di luar lesi sehingga konsentrasinya menurun. Hasil ini mengindikasikan bahwa ikatan CPP-ACP berperan sebagai
reservoir ion netral CaHPO40 yang terbentuk dengan adanya asam (Gambar 2.4) (Reynold dan Walsh, 2005).
Asam akan dihasilkan oleh bakteri plak gigi. Dalam keadaan ini ikatan CPP-ACP akan menjadi buffer bagi pH plak dan menghasilkan ion kalsium dan fosfat
khususnya CaHPO40. Peningkatan CaHPO40 akan mengimbagi turunnya nilai pH
sehingga akan mencegah demineralisasi email (Reynold dan Walsh, 2005).
Gambar 2.4. Remineralisasi email: mekanisme remineralisasi lesi subsurface email oleh CPP-ACP (Reynold dan Walsh dalam Hume, 2005)
(30)
Penelitian Cai et al. (2009) menyatakan bahwa penambahan CPP-ACP sebanyak 18,8 mg dan 56,4 mg ke dalam tablet hisap bebas gula signifikan meningkatkan remineralisasi lesi subsurface email in situ masing-masing sebesar 78% dan 176% dibandingkan dengan tablet hisap bebas gula tanpa penambahan CPP-ACP.
Hasil mikroradiograf lesi subsurface email setelah pemberian masing-masing bahan
ditunjukkan pada Gambar 2.5.
a.tanpa pemberian bahan b.tablet hisap bebas gula
c. tablet hisap bebas gula berisi 18,8 mg d. tablet hisap bebas gula berisi 56,4mg CPP-ACP CPP-ACP
Gambar 2.5. Gambaran mikroradiograf menunjukkan remineralisasi lesi subsurface
email dengan tablet hisap bebas gula yang berisi CPP-ACP (Cai et.al., 2009)
Oshiro et al. (2007) meneliti efek dari tiga pasta gigi yang masing-masing mengandung CPP-ACP (DE), pasta gigi placebo tanpa CPP-ACP (PP) dan larutan 0,1
M larutan buffer asam laktat (DE) dalam mineralisasi email. Penelitian dilakukan
dengan menggunakan sampel gigi insisivus hewan mamalia yang baru diekstraksi.
demineralisasi
remineralisasi
demineralisasi
(31)
SEM) (Gambar 2.6). Spesimen email yang diberikan pasta CPP-ACP menunjukkan adanya perubahan morfologi ke arah remineralisasi.
Gambar 2.6. Observasi FE-SEM permukaan email yang diberikan 0,1 M larutan buffer asam laktat (DE), CPP-ACP (TM), pasta gigi plasebo tanpa CPP-ACP (PP) dan dilakukan pada 3,1, dan 28 hari (original magnification: x5000) (Oshiro et al., 2007)
Shirahatti (2006) meneliti efek dari tiga macam pasta gigi, yaitu pasta tanpa fluor, yang mengandung fluor, dan mengandung CPP-ACP terhadap pembentukan dan
perkembangan kedalaman lesi karies secara in vitro. Hasil penelitiannya tersebut
(32)
2.4Kitosan
Kitosan (poly-β-1,4-glukosamin) merupakan biopolimer alami di alam setelah
selulosa dan merupakan hasil N-diasetilisasi dari kitin. Kitin banyak terkandung pada hewan laut berkulit keras seperti udang, rajungan, kepiting, blangkas, serangga,
moluska, dan dinding jamur seperti klas zygomycetes. Bahan ini pertama kali
ditemukan oleh Rouget pada tahun 1859 (Gambar 2.7).
Kitosan hanya dapat larut dalam pelarut asam seperti asam asetat, asam formiat, asam laktat, asam sitrat, dan asam hidroklorat. Kitosan tidak larut dalam air, alkali, dan asam mineral encer kecuali dibawah kondisi tertentu yaitu dengan adanya sejumlah pelarut asam sehingga dapat larut dalam air, methanol, aseton, dan campuran lainnya (Sugita et al., 2009).
KITIN KITOSAN
Gambar 2.7. Struktur bangun kitin dan kitosan (Sugita et al., 2009)
Kitosan memiliki sifat-sifat seperti biokompatibel dan biodegradble serta
mucoadhesion yang dapat menjadi keuntungan bagi aplikasi biomedis. Lebih jauh lagi, kitosan dapat digunakan dalam formulasi cairan sebagai bahan antimikroba dan
(33)
Kitosan dapat berinteraksi dengan ion logam. Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana terjadi pertukaran ion, penyerapan, dan pengkhelatan. Sifat penyerapan ion logam yang sangat baik dan kapasitas penyerapan yang tinggi oleh kitosan disebabkan oleh tiga sifat, yaitu: sifat hidrofilik kitosan dengan jumlah gugus hidroksil yang besar, gugus amina primer dengan aktivitas yang tinggi, dan struktur rantai polimer kitosan yang fleksibel sehingga dapat membentuk konfigurasi untuk pengkompleksan kitosan dengan ion
logam. Selain itu, dalam suasana asam berair gugus amino (-NH2) akan menangkap
H+ dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonisasi menjadi-NH3 . Muatan
positif -NH3 kitosan dapat dimanfaatkan untuk adsorpsi zat bermuatan negatif
(anionik) (Sugita et al., 2009).
Penelitian Tarsi (1997) menyatakan bahwa kitosan dengan berat molekul yang
rendah dapat menghambat aktivitas bakteri Streptococcus mutans yang berperan pada
adsorpsi hidroksiapatit dan kolonisasi bakteri. 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.
2.4.1 Kitosan Blangkas (Tachypleus gigas)
Berdasarkan viskositasnya, berat molekul kitosan terdiri atas tiga yaitu kitosan bermolekul rendah, kitosan bermolekul sedang, dan kitosan bermolekul tinggi. Kitosan bermolekul rendah dengan berat molekul dibawah 400.000 Mv dan kitosan
(34)
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. Kitosan dengan berat molekul 800.000-1.100.000 Mv biasanya berasal dari hewan laut bercangkang keras misalnya kepiting, kerang dan blangkas (Gambar 2.8) (Lewabart, 2006).
Gambar 2.8. Kitosan Blangkas (Lewabart, 2006)
Kitosan blangkas merupakan kitosan bermolekul tinggi yang dperoleh dari
cangkang blangkas. Blangkas disebut juga dengan Tachypleus gigas (Lewabart,
2006). Kitosan blangkas yang diuji oleh Trimurni et al. (2006) mempunyai derajat
deastilisasi 84,20 % dengan berat molekul 893.000 Mv. Dari penelitian tersebut diketahui bahwa kitosan blangkas mempunyai berat molekul yang tinggi.
Pada penelitian tersebut juga dinyatakan bahwa kitosan blangkas yang mempunyai berat molekul tinggi dapat menstimulasi dentin reparatif dengan
(35)
memudahkan perlekatan sel-sel pulpa seperti dentinoblast untuk memudahkan migrasi dan proliferasi sel-sel pulpa dentinoblast (Trimurni et al., 2006).
2.4.2 Kitosan Nanopartikel
Dalam perkembangannnya, kitosan dimodifikasi dalam bentuk magnetik. Kitosan nanopartikel dengan ukuran partikelnya 100-400 nm akan meningkat daya absorbsinya. Szeto dan Hu (cit. Siregar, 2009) menyiapkan kitosan nanopartikel dengan melarutkan kitosan dalam larutan asam lemah ditambahkan larutan yang bersifat basa, seperti amoniak, NaOH, atau KOH distirer dengan 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 (cit. Siregar, 2009) menyiapkan kitosan nano
dengan metode lain, yaitu dengan menambahkan larutan tripolyphosphate ke dalam
larutan kitosan sehingga diperoleh emulsi kitosan sambil distirer dengan kecepatan 1200 rpm, dan ditambahkan asam asetat agar pH-nya 3,5 dengan hasil berupa suspense kitosan.
Lu (cit. Ningsih, 2010) menyiapkan kitosan nanopartikel dengan
menambahkan larutan tripolyphosphate (TPP) kedalam larutan suspensi kitosan yang
dibuat dengan menambahkan asam asetat, kemudian distrier dengan kecepatan 1200
rpm terbentuk emulsi. Kitosan nanopartikel dapat dipakai sebagai pembawa
penyaluran obat karena stabilitasnya yang baik, rendah toksik, metode persiapannya sederhana, dan dapat mengikuti rute pemberian obat. Kitosan nanopartikel sebagai
(36)
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, serta ukuran partikel nanonya memiliki efektivitas yang lebih baik.
2.5Alat Uji
2.5.1 Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning electron microscope (SEM) adalah jenis mikroskop elektron yang menggambarkan sampel dengan memindainya menggunakan pancaran elektron berenergi tinggi yang membentuk pola pindaian. Elektron akan berinteraksi dengan atom pada sampel dan menghasilkan sinyal yang mengandung informasi tentang topografi permukaan sampel, komposisi, dan sifat lainnya seperti konduktifitas listrik.
Jenis sinyal yang dihasilkan oleh SEM mencakup elektron sekunder (secondary
electrons), elektron yang memencar (back-scattered electrons (BSE)), sinar X, cahaya (cathodoluminescence), elektron pada spesimen dan elektron yang ditransmisikan. Sinyal dihasilkan dari interaksi benturan elektron dengan atom pada atau didekat permukaan sampel. SEM dapat menghasilkan gambaran permukaan sampel dengan resolusi yang sangat tinggi dan dapat mengungkapkan detail berukuran kurang dari 1
nm. Gambaran sampel diambil (captured) secara digital dan akan ditampilkan pada
(37)
skema bagian-bagian dari SEM (Lawes, 1987; Radiological and Evironmental Management Purdue University, 2010).
Pembesaran pada SEM dapat dikendalikan mulai dari 10 sampai 500.000 kali. SEM memiliki kondenser dan lensa objektif yang berfungsi memfokuskan sinar kepada suatu tempat dan bukan menggambar keseluruhan spesimen (Lawes, 1987).
Spesimen yang akan digambar oleh SEM harus dapat mengalirkan listrik (electrically conductive). Spesimen yang terbuat dari metal hanya memerlukan sedikit tindakan preparasi untuk digambar oleh SEM. Tetapi bagi spesimen yang tidak dapat mengantarkan listrik harus dilapisi (coating) dengan suatu zat yang bersifat sebagai konduktor. Pelapis yang biasa digunakan adalah emas, aloi emas/paladium, platinum, osmium, iridium, tungsten, chromium, dan graphite (Lawes, 1987; Radiological and Evironmental Management Purdue University, 2010).
(38)
Sinar elektron dihasilkan pada bagian atas mikroskop oleh electron gun. Elektron akan mengikuti jalur vertikal melalui mikroskop yang tetap dalam keadaan vakum. Sinar melewati area elektromagnetik dan lensa yang memfokuskan sinar turun ke arah sampel. Ketika sinar mengenai sampel, elektron, dan sinar x akan dikeluarkan
dari sampel. Detektor akan mengumpulkan sinar x, backscattered electron, dan
elektron sekunder. Detektor akan merubahnya menjadi sinyal yang menghasilkan gambaran dan selanjutnya ditampilkan pada layar monitor (Lawes, 1987; Radiological and Evironmental Management Purdue University, 2010).
2.5.2 Energy Dispersive X-ray (EDX)
Energy Dispersive X-ray (EDX) adalah teknik mikroanalisis kimia yang
digabungkan dengan scanning electron microscope (SEM). EDX merupakan suatu
alat yang dapat mendeteksi sinar x yang keluar dari sampel selama pemaparan pancaran elektron untuk mengkarakteristikkan komposisi kimia dari sampel yang dianalisa. Sistem ini terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, yaitu detektor sinar x yang dipisahkan dari ruang SEM dengan jendela polimer yang sangat tipis, untaian pengolahan getaran yang menentukan energi sinar x yang dideteksi, dan peralatan analisa yang menginterpretasikan data sinar x yang akan menampilkannya pada layar
komputer. Alat ini dikendalikan oleh suatu program Windows-based User Interface
(UI) yang dinamakan Genesis. Program ini terletak di dalam komputer EDX (Materials Evaluation and Engineering, Inc.2009).
(39)
Informasi analisa yang dapat diperoleh adalah analisa kualitatif, analisa kuantitatif, pemetaan elemen, dan analisa profil garis (Materials Evaluation and Engineering, Inc.2009). Untuk analisa kualitatif, nilai energi sinar x sampel dari spektrum EDS dibandingkan dengan karakteristik energi sinar x yang sudah diketahui untuk mendapatkan elemen yang terdapat pada sampel. Hasil kuantitatif dapat diperoleh dari hitungan sinar x relatif pada karakteristik tingkat energi dari komponen sampel (Materials Evaluation and Engineering.Inc, 2009).
2.6Landasan Teori
Pada saat ini perawatan karies dilakukan dengan pendekatan kontemporer. Intervensi non-invasif dari lesi karies yang belum membentuk kavitas diperoleh dengan menggunakan bahan terapeutik untuk penyembuhan jaringan. Salah satu cara untuk mengurangi demineralisasi email adalah dengan penggunaan fluoride. Tetapi
penggunaan fluoride yang berlebihan ternyata dapat menimbulkan fluorosis. Oleh
karena itu para peneliti berusaha mencari alternatif bahan antikariogenik yang tidak menyebabkan fluorosis.
Casein Phosphopeptid-Amorphous Calcium Phosphate (CPP-ACP) merupakan salah satu bahan antikariogenik yang berasal dari susu sapi, kasein, kalsium, dan fosfat. Protein susu sapi ditemukan dan diteliti oleh Profesor Eric Reynolds dari Universitas Melbourne.
Casein Phosphopeptid (CPP) akan menjaga kalsium dan fosfat dalam bentuk
(40)
multiphosphoseryl dengan kemampuan menstabilkan kalsium fosfat pada
nanokomplek dalam larutan seperti amorphous calcium phosphate (ACP). Melalui
susunan multiple phosphoseryl tersebut, CPP berikatan ke ACP dalam suatu larutan
metastable yang mencegah penghancuran ion kalsium dan fosfat CPP-ACP juga
berperan sebagai reservoir bio-available calcium dan fosfat dan mempertahankan
keadaaan supersaturasi larutan yang akan mempermudah remineralisasi.
Penggunaan produk-produk alam di bidang kedokteran gigi saat ini semakin berkembang pesat. Kitosan merupakan salah satu biomaterial yang akhir-akhir ini terus dikembangkan karena memiliki berbagai manfaat medikal dan terbukti aman untuk manusia.
Kitosan dapat berinteraksi dengan ion logam. Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana terjadi pertukaran ion, penyerapan, dan pengkhelatan.
Gugus amino (–NH2) kitosan dalam kondisi asam berair akan menangkap H+
dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonisasi menjadi –NH3+. Muatan
positif -NH3+ tersebut dapat dimanfaatkan untuk adsorpsi zat bermuatan negatif
(anionik).
Kitosan memiliki sifat istimewa, antara lain biokompatibiliti baik,
biodegradable, tidak bersifat toksik, tidak menyebabkan reaksi immunologi, dan tidak menyebabkan kanker. Dengan sifat-sifat istimewa tersebut, maka kitosan dan modifikasi dengan bahan lain dapat digunakan untuk aplikasi klinis sebagai
(41)
2.7Kerangka Konsep dan Hipotesis Penelitian
+
Dari bagan di atas dapat dijelaskan bahwa kehilangan kalsium dan fosfat dari gigi dapat menyebabkan karies. Pemberian CPP-ACP dapat merangsang
remineralisasi pada email gigi. Casein phosphopeptide (CPP) berisi susunan
multiphosphoseryl dengan kemampuan menstabilkan kalsium fosfat pada
nanokomplek dalam larutan seperti amorphous calcium phosphate (ACP). Melalui
susunan multiple phosphoseryl tersebut, CPP berikatan ke ACP dalam suatu larutan
metastable yang mencegah penghancuran ion kalsium dan fosfat. CPP-ACP juga
berperan sebagai reservoir bio-available calcium dan fosfat dan mempertahankan
keadaaan supersaturasi larutan yang akan mempermudah remineralisasi.
Karies gigi (kehilangan kalsium dan fosfat)
Remineralisasi email Kitosan nanopartikel
Remineralisasi ??? CPP-ACP
(42)
Hipotesis penelitian ini adalah:
• Penambahan kitosan nanopartikel pada CPP-ACP dapat meningkatkan
remineralisasi email.
• Ada perbedaan di antara CPP-ACP dan kombinasi CPP-ACP kitosan
nanopartikel dalam menahan mineral kalsium (Ca) dan fosfor (P) di dalam email gigi.
• Ada perbedaan gambaran morfologi di antara permukaan email yang
(43)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian eksperimental dengan desain post test only control group.
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian Tempat penelitian:
1. Departemen Konservasi Fakultas Kedokteran Gigi USU 2. Laboratorium pusat penelitian FMIPA USU
3. Laboratorium Ilmu Dasar Universitas Sumatera Utara
4. Laboratorium Departemen Mineral Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia, Nibong Tebal Penang, Malaysia
Waktu penelitian : 6 bulan
3.3 Sampel dan Besar Sampel Penelitian 3.3.1 Sampel Penelitian
Sampel pada penelitian ini adalah gigi molar terpendam yang baru diekstraksi dengan kriteria sebagai berikut:
1. Gigi diekstraksi dari pasien yang berusia 18-35 tahun.
(44)
3.3.2 Besar Sampel
Besar sampel pada penelitian ini ditetapkan dengan rumus (Hanafiah, 2003): (t-1) (n-1) ≥ 15. .
(4-1) (n-1)≥ 15 n ≥ 6 .
Keterangan : t = banyaknya kelompok perlakuan
n = jumlah sampel.
Besar sampel yang dipakai pada setiap kelompok perlakuan pada penelitian ini adalah enam spesimen untuk setiap kelompok.
• Kelompok I : kelompok kontrol tidak dilakukan demineralisasi dan tidak
diberi bahan coba.
• Kelompok II: kelompok yang diberikan larutan demineralisasi dan tidak
diberi bahan coba.
• Kelompok III: kelompok yang diberikan larutan demineralisasi kemudian
diberikan gel CPP-ACP.
• Kelompok IV: kelompok yang diberikan larutan demineralisasi kemudian
diberikan kombinasi gel CPP-ACP + kitosan nanopartikel.
3.4 Variabel dan Definisi Operasional 3.4.1 Variabel Penelitian
3.4.1.1 Variabel Bebas • CPP-ACP
(45)
3.4.1.2 Variabel Tergantung
• Jumlah unsur kalsium (Ca) dan fosfor (P) dalam email gigi
• Morfologi permukaan email
3.4.1.3 Variabel Terkendali
• Besar ukuran sampel
• Spesimen gigi yang digunakan
• Larutan demineralisasi
• Cara pengadukan (satu operator )
• Perbandingan berat kitosan dan CPP-ACP
• Cara pencampuran antara kitosan dan CPP-ACP
• Sterilisasi alat, bahan coba dan media
• Perendaman gigi dalam saline sebelum dimulai perlakuan
• Proses pembuatan kitosan blangkas
3.4.1.4Variabel Tidak Terkendali
• Waktu pencabutan gigi sampel penelitian
3.4.2 Definisi Operasional
Definisi operasional, cara ukur, skala ukur, dan alat ukur dari masing-masing variabel penelitian dapat dijelaskan pada Tabel 3.1.
(46)
Tabel 3.1 Definisi Operasional, Cara, Hasil, dan Alat Ukur Variabel Bebas dan Tergantung Penelitian
No Variabel Definisi Operasional Cara Ukur Skala ukur Alat Ukur
1
2
Variabel bebas
a. CPP-ACP
b.CPP-ACP+kitosan
high molecule nano dari blangkas Variabel tergantung a. Jumlah kandungan unsur kalsium dan fosfor b. Morfologi permukaan email Bahan remineralisasi yang terdiri dari
casein
phosphopeptide (CPP) yang berisi susunan
multiphosphoseryl dengan kemampuan menstabilkan kalsium fosfat pada nanokomplek dalam larutan seperti amorphous calcium phosphate (ACP)
CPP-ACP
ditambahkan dengan kitosan high molecule
nano dari blangkas
Persen (%) berat unsur kalsium dan fosfor pada email gigi tiap kelompok perlakuan
Gambaran morfologi permukaan email gigi pada setiap kelompok perlakuan Sesuai ukuran pabrik CPP-ACP +kitosan nano 0,2% berat
Sesuai SOP alat
Sesuai SOP alat
Nominal Nominal Rasio Nominal Neraca analitik Neraca analitik Energy Dispersive X-ray Spectro photometry Scanning Electron Microscope (SEM)
(47)
3.5 Alat dan Bahan Penelitian 3.5.1Alat Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah: • Gelas ukur ( Pyrex®, USA)
• Labu ukur ( Pyrex®, USA) • Jar Test (Aztec)
• Neraca analitik (Sartorius, Germany) untuk menimbang berat pasta
CPP-ACP dengan berat gel kitosan nano
• Neraca elektrik (Chyo Balance, Japan) untuk menimbang serbuk kitosan
yang akan dibuat menjadi kitosan nano dalam bentuk gel
• Kamera digital
• Ultrasonic Bath (Kerry Fulsatron, Sonic, USA) • Kertas saring (Whatman®, USA)
• Masker dan sarung tangan
• Wadah kaca bertutup
• Bais untuk memotong sampel gigi
• Low speed micromotor bur dan semprotan air
• Diamond bur berbentuk cakram
• Waterbath sebagai pengganti alat thermocycling
• Scanning Electrone Microscope (SEM) • Energy Dispersive X-ray(EDX)
(48)
Gambar 3.1. Alat SEM dan EDX
3.5.2Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:
• CPP-ACP (GC Tooth Mousse, RECALDENT TM)
• Serbuk kitosan blangkas
• Asam asetat 1 %
• tripolyphosphate (TPP)
• Aquades
• Resin akrilik autopolimerisasi
• Pipa paralon berdiameter 1 cm
(49)
Gambar 3.2. CPP-ACP
Gambar 3.3. Serbuk kitosan blangkas (Laboratorium Penelitian FMIPA USU, Medan)
3.6Prosedur Penelitian
3.6.1 Pembuatan Gel Kitosan Nanopartikel
Gel kitosan dibuat dengan melarutkan 1 gram kitosan dalam 50 ml larutan
asam lemah (asam asetat 1%) lalu distirer dengan Jar Test pada kecepatan 200 rpm
sehingga diperoleh gel selama ± 30 menit. Kemudian larutan kitosan ditetesi dengan
larutan tripolyphosphate (TPP) sebanyak 20 tetes sambil diaduk. Campuran larutan
kitosan dengan TPP diaduk kembali dengan jartest selama ± 30 menit. Penambahan
(50)
tersebut dimasukkan ke dalam Ultrasonic bath untuk memecahkan partikel kitosan tersebut menjadi nano dengan ukuran 180 nm. Hasil residu yang berbentuk gel kitosan nano inilah yang akan ditambahkan ke dalam CPP-ACP.
a b c
d e f
Gambar 3.4. Proses pembuatan gel kitosan nanopartikel (a). Penambahan50 ml larutan asam lemah (asam asetat1%) pada 1 gram kitosan blangkas; (b). Mixing speed dengan kecepatan 200 rpm; (c). Pengadukan bahan ± 30 menit; (d). Penambahan larutan TPP sebanyak 20 tetes; (e). Dimasukkan dalam ultrasonic bath untuk memecahkan partikel kitosan menjadi nanopartikel; (f). Penyaringan kitosan dan pencucian residu dengan aquades.
3.6.2Persiapan Sampel
Penelitian ini menggunakan enam buah gigi molar. Akar gigi dipotong dengan menggunakan bur cakram dengan semprotan air. Masing-masing gigi akan dipotong
(51)
akan diperoleh 24 potongan sampel yang akan dibagi menjadi empat kelompok. Bagian bukal/lingual ditanam ke dalam pipa paralon berdiameter 1 cm dengan menggunakan resin akrilik dan didapat area terbuka dengan diameter sekitar 2x2 mm.
a) b)
Gambar 3.5. Persiapan sampel (a). Preparasi sampel; (b). Sketsa pemotongan sampel
3.6.3 Perlakuan dan Pengujian Sampel
Sampel diberi nomor 1 s/d 24 dan dibagi secara acak menjadi 4 kelompok sehingga setiap kelompok terdiri dari 6 sampel. Perlakuan untuk setiap kelompok dimodifikasi dari penelitian yang dilakukan Hedge dan Moany (2012) adalah sebagai berikut:
• Kelompok I hanya diinkubasi dalam saliva buatan pada suhu 37o C selama 7
hari.
• Kelompok II direndam dalam larutan demineralisasi selama 4 hari kemudian
diinkubasi dalam saliva buatan pada suhu 37o C selama 7 hari. ---- = arah pemotongan sampel
(52)
• Kelompok III direndam dalam larutan demineralisasi selama 4 hari kemudian diberikan gel CPP-ACP sebanyak 1 kali sehari selama 5 menit kemudian
diinkubasi dalam saliva buatan pada suhu 37o C. Prosedur ini dilakukan selama 7
hari.
• Kelompok IV direndam dalam larutan demineralisasi selama 4 hari
kemudian diberikan gel kombinasi CPP-ACP dan kitosan nano dari blangkas sebanyak 1 kali sehari selama 5 menit kemudian diinkubasi dalam saliva buatan pada suhu 37o C. Prosedur ini dilakukan selama 7 hari.
Seluruh sampel diberi perlakuan thermocycling pada hari ke-7. Thermocycling
dilakukan dengan menggunakan waterbath dengan menggunakan suhu 5oC dan 55oC.
Pengujian sampel dengan alat SEM-EDXdilakukan pada hari ke-8. Pengujian sampel
dengan EDX bertujuan untuk mengetahui perbandingan % berat unsur Ca dan P pada setiap kelompok. Sedangkan pemeriksaan SEM bertujuan untuk mendapatkan gambaran mikrostruktur sampel.
Prosedur pengujian sampel dengan EDX adalah sebagai berikut: 1. Ditentukan daerah yang akan dianalisa.
2. Pengambilan data dilakukan dengan pemindaian oleh scanner pada alat
EDX dan data akan diperoleh dalam waktu 1 detik.
3. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada layar EDX.
4. Jenis dan jumlah elemen yang terdapat pada daerah pemindaian akan
(53)
Prosedur pengujian dengan SEM adalah sebagai berikut:
1. Dari masing-masing kelompok ditentukan 1 buah sampel untuk dilakukan
pengambilan gambar mikrostruktur.
2. Sampel dilapisi (coating) dengan cairan emas dengan ketebalan (5-20 nm).
3. Sampel diletakkan pada chamber yang vakum dan berada tepat
ditengah-tengah chamber. Ketinggian sampel harus sesuai dengan kalibrasi standard.
4. Kemudian alat dihidupkan dengan daya 20 kV.
5. Sampel digeser secara perlahan untuk mendapatkan daerah yang akan
difoto pada layar SEM.
6. Brightness, contrast dan focus disesuaikan sampai didapatkan gambaran yang baik.
7. Pengambilan foto dilakukan dengan beberapa pembesaran.
a) b) c) d)
Gambar 3.6. Mesin coating. (a). Mesin coating untuk persiapan sampel; (b). Sampel yang akan dicoating; (c). Sampel yang akan dilihat melalui SEM-EDX; (d) Hasil SEM-EDX dibaca melalui layar monitor.
(54)
3.7Analisis Data
Data yang diperoleh dilakukan uji statistik analisis varians satu arah
(ANOVA) dengan tingkat kemaknaan (α = 0,05) untuk mengetahui perbedaan
remineralisasi email pada kelompok I, II, III, dan IV. Selanjutnya dilakukan uji Bonferroni untuk mengetahui perbedaan remineralisasi email diantara kelompok perlakuan.
(55)
BAB 4
HASIL PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada bulan April 2013. Pada penelitian ini dilakukan pengamatan efek penambahan kitosan nanopartikel dari cangkang blangkas (Tachypleus gigas) pada casein phosphopeptid-amorphous calcium phosphate (CPP-ACP) terhadap remineralisasi email. Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah gigi molar terpendam yang baru diekstraksi dari pasien yang berusia 18-35 tahun dan mahkota gigi dalam keadaan baik dan utuh secara klinis dan makroskopis.
Persiapan sampel penelitian dilakukan di Departemen Konservasi Gigi FKG Universitas Sumatera Utara. Pembuatan gel kitosan dilakukan di FMIPA Universitas
Sumatera Utara. Proses thermocycling dilakukan di laboratorium ilmu dasar
Universitas Sumatera Utara. Pengamatan kualitatif menggunakan SEM dan kuantitatif menggunakan EDX dilakukan di Laboratorium Departemen Mineral Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia, Nibong Tebal Penang, Malaysia.
4.1 Unsur-Unsur Kimia pada Permukaan Email Setiap Kelompok
Kandungan unsur pada permukaan email setiap kelompok diketahui dengan pengamatan melaui EDX. Email setiap kelompok perlakuan mengandung unsur karbon (C), oksigen (O), fosfor (P), dan kalsium (Ca). Data deskriptif unsur-unsur yang terkandung pada email setiap kelompok perlakuan dapat dilihat pada Tabel 4.1.
(56)
Tabel 4.1 Data Deskriptif yang Menunjukkan Nilai Rerata dan Simpangan Baku Unsur- Unsur Kimia yang Terkandung pada Email Setiap Kelompok Perlakuan.
Kelompok C (% berat) O (%berat) P (% berat) Ca (% berat)
X±SD X±SD X±SD X±SD
I 7,99±0,63 41,78±2,74 17,75±1,29 32,11±1,82 II 9,44±0,67 47,90±2,91 16,89±1,25 25,78±1,69 III 8,52±0,27 44,07±2,39 17,89±1,02 29,51±1,42 IV 8,53±0,21 43,65±2,26 17,98±1,00 29,83±1,31
Keterangan:
I : Kelompok email yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan. II : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi
III : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel CPP-ACP IV : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel
kombinasi CPP-ACP dan kitosan nanopartikel
4.2 Kandungan Unsur Kalsium (Ca) dan Fosfor (P) Permukaan Email Setiap Kelompok
Hasil pengamatan dengan EDX diperoleh data kandungan unsur Ca dan P dalam % berat. Untuk mengetahui data yang diperoleh terdistribusi normal maka terlebih dahulu dilakukan uji normalitas data dengan Shapiro-Wilk Test.
Hasil uji menunjukkan seluruh data kandungan unsur Ca, P dan rasio Ca/P pada setiap kelompok terdistribusi normal dengan p > 0,05. Hasil uji homogenitas varian menunjukkan p=0,732 (p>0,05) yang artinya varian data adalah homogen.
Tabel 4.2 merupakan data deskriptif uji ANOVA rerata kandungan unsur Ca, P serta rasio Ca/P dengan perhitungan derajat kemaknaan α = 0.05. Hasil uji kandungan unsur Ca menunjukkan nilai p=0,000 (p<0,05) secara statistik berarti terdapat perbedaan jumlah kandungan unsur Ca yang signifikan di antara seluruh kelompok perlakuan, sedangkan unsur P menunjukkan nilai p=0,351 (p>0,05) secara
(57)
antara seluruh kelompok perlakuan. Rasio Ca/P menunjukkan nilai p=0,000 (p<0,05) secara statistik berarti terdapat perbedaan rasio Ca/P yang signifikan di antara seluruh kelompok perlakuan.
Tabel 4.2 Data Deskriptif yang Menunjukkan Nilai Rerata dan Simpangan Baku dari Uji Anova pada Pengujian Jumlah Kandungan Unsur Kalsium (Ca), Fosfor (P), dan Rasio Ca/P Permukaan Email Setiap Kelompok
Kelompok Unsur Ca (% berat) Unsur P (% berat) Rasio Ca/P
X±SD p X±SD p X±SD p
I 32,11±1,82
0,000*
17,75±1,29
0,351
1,81±0,03
0,000*
II 25,78±1,69 16,89±1,25 1,52±0,03
III 29,51±1,42 17,89±1,02 1,65±0,04
IV 29,83±1,31 17,98±1,00 1,66±0,03
Keterangan:
I : Kelompok email yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan. II : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi
III : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel CPP-ACP IV : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel kombinasi
CPP-ACP dan kitosan nanopartikel *p<0,05 signifikan
Gambar 4.1 menunjukkan secara deskriptif nilai rerata jumlah kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P. Unsur Ca tertinggi terlihat pada kelompok sampel yang diinkubasi saliva buatan selama 7 hari (kelompok I), sedangkan nilai rerata jumlah kandungan unsur Ca terendah terlihat pada kelompok yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diinkubasi dalam saliva buatan (kelompok II). Nilai rerata jumlah kandungan unsur P tertinggi terlihat pada kelompok sampel yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel selama 7 hari (kelompok IV), sedangkan nilai rerata jumlah kandungan unsur P terendah terlihat pada kelompok yang direndam dalam larutan
(58)
demineralisasi kemudian diinkubasi dalam saliva buatan (kelompok II). Nilai rerata rasio Ca/P tertinggi terlihat pada kelompok sampel yang diinkubasi saliva buatan yang rerata terendah terlihat pada kelompok yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diinkubasi dalam saliva buatan (kelompok II).
Gambar 4.1. Grafik nilai rerata jumlah kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P setelah perlakuan
4.3 Pengaruh Pemberian CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email
Untuk mengetahui secara pasti kelompok-kelompok yang memiliki perbedaan kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P dengan adanya pemberian CPP-ACP, maka dilakukan pengujian post hoc Bonferroni. Hasil uji post hoc Bonferroni pada Tabel 4.3 menunjukkan bahwa unsur Ca pada kelompok II dan III memiliki perbedaan kandungan yang signifikan dengan p=0,003 (p<0,05), sedangkan unsur P tidak
0 5 10 15 20 25 30 35
1 2 3 4
R e ra ta K a n d u n g a n U n su r ( % b e ra t) Kelompok Unsur Ca Unsur P Rasio Ca/P
(59)
Ca/P juga menunjukkan perbedaan yang signifikan dengan p=0,000 (p<0,05) antara kelompok I dan III serta antara kelompok II dan III.
Tabel 4.3 Perbedaan Kandungan Unsur Ca, P dan rasio Ca/P antara Setiap Kelompok
dengan Kelompok yang Diaplikasikan CPP-ACP
Unsur Kelompok X±SD Selisih Rerata p
Ca
I 32,11±1,82
2,602 0,057
III 29,51±1,42 II 25,78±1,69
-3,737 0,003*
III 29,51±1,42 IV 29,83±1,31
0,322 1,000
III 29,51±1,42
P
I 17,75±1,29
-0,148 1,000 III 17,89±1,02
II 16,89±1,25
-1,008 0,863 III 17,89±1,02
IV 17,98±1,00
-0,088 1,000 III 17,89±1,02
Rasio Ca/P
I 1.81±0,03
0,158 0,000*
III 1.65±0,04 II 1.52±0,03
-0,123 0,000*
III 1.65±0,04 IV 1.66±0,03
0,010 1,000
III 1.65±0,04
Keterangan:
I : Kelompok email yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan. II : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi
III : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel CPP-ACP IV : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel kombinasi CPP-ACP dan kitosan nanopartikel
*p<0,05 signifikan
4.4 Pengaruh Penambahan Kitosan Nanopartikel pada CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email
Untuk mengetahui secara pasti kelompok-kelompok yang memiliki perbedaan kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P dengan adanya penambahan kitosan nanopartikel pada CPP-ACP, maka dilakukan pengujian post hoc Bonferroni. Hasil
(60)
uji post hoc Bonferroni pada Tabel 4.4 menunjukkan bahwa unsur Ca pada kelompok II dan IV memiliki perbedaan kandungan yang signifikan dengan p=0,001 (p<0,05) sedangkan unsur P tidak memiliki perbedaan kandungan yang signifikan di antara kelompok manapun. Rasio Ca/P juga menunjukkan perbedaan yang signifikan dengan p=0,000 (p<0,05) antara kelompok I dan IV serta antara kelompok II dan IV.
Tabel 4.4 Perbedaan Kandungan Unsur Ca, P, dan Rasio Ca/P antara Setiap
Kelompok dengan Kelompok yang Diaplikasikan Kombinasi Gel CPP-ACP dan Kitosan
Unsur Kelompok X±SD Selisih Rerata p
Ca
I 32,11±1,82
2,280 0,124
IV 29,83±1,31 II 25,78±1,69
-4,058 0,001*
IV 29,83±1,31 III 29,51±1,42
-0,322 1,000 IV 29,83±1,31
P
I 17,75±1,29
-0,237 1,000 IV 17,98±1,00
II 16,89±1,25
-1,097 0,681 IV 17,98±1,00
III 17,89±1,02
-0,088 1,000 IV 17,98±1,00
Rasio Ca/P
I 1.81±0,03
0,148 0,000*
IV 1.66±0,03 II 1.52±0,03
-0,133 0,000*
IV 1.66±0,03 III 1.65±0,04
-0,01 1,000
IV 1.66±0,03
Keterangan:
I : Kelompok email yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan. II : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi
III : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel CPP-ACP IV : Kelompok email yang direndam dalam larutan demineralisasi kemudian diberikan gel kombinasi
CPP-ACP dan kitosan nanopartikel *p<0,05 signifikan
(61)
4.5 Gambaran Morfologi Permukaan Email Setiap Kelompok
Pengamatan gambaran morfologi permukaan email setiap kelompok
perlakuan dilakukan dengan menggunakan alat Scanning Electrone Microscope
(SEM). Email yang diamati pada penelitian ini adalah permukaan email yang masih
utuh secara klinis dan makroskopis serta tidak dilakukan pemolesan. Permukaan email gigi yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan terlihat lebih rata (gambar 4.2 a). Permukaan email gigi yang mengalami demineralisasi menjadi kasar dan mengalami porositas (Gambar 4.2 b). Porositas pada permukaan email gigi yang mengalami demineralisasi kemudian diaplikasikan gel CPP-ACP (Gambar 4.2 c) terlihat berkurang dari email yang hanya didemineralisasi. Permukaan email gigi yang mengalami demineralisasi kemudian diaplikasikan kombinasi gel CPP-ACP-kitosan (Gambar 4.2 d) lebih halus dan porositas jauh lebih berkurang dari email yang hanya didemineralisasi.
(62)
a) b)
c ) d )
Gambar 4.2. Gambaran morfologi permukaan email. a) Email yang hanya diinkubasi dalam saliva buatan; b) Email yang hanya direndam dalam larutan demineralisasi; c) Email yang diaplikasikan gel CPP-ACP; d) Email yang diaplikasikan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan (perbesaran 1000X)
(63)
BAB 5 PEMBAHASAN
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan desain post only
control group untuk menganalisis pengaruh penambahan kitosan nanopartikel dari cangkang blangkas pada CPP-ACP terhadap remineralisasi email. Pengamatan hanya dilakukan setelah sampel diberi perlakuan.
Sampel permukaan email yang digunakan pada penelitian ini berasal dari gigi molar yang diekstraksi dari pasien yang berusia di antara 18-35 tahun dan mahkota gigi dalam keadaan baik dan utuh secara klinis dan makroskopis. Setiap mahkota gigi akan dibagi menjadi empat bagian yaitu mesiobukal, mesiolingual, distobukal, dan distolingual. Masing masing bagian akan ditempatkan pada kelompok I, II,III, dan IV. Setiap email bagian mesiobukal akan berada pada kelompok I, bagian mesiolingual pada kelompok II, bagian distobukal pada kelompok III, dan bagian distolingual pada kelompok IV. Hal ini dilakukan dengan asumsi peneliti bahwa bagian email yang berasal dari gigi yang sama sebelum diberi perlakuan akan memiliki kandungan kalsium dan fosfor serta gambaran permukaan email yang sama.
Secara statistik diperoleh hasil bahwa terdapat perbedaan yang signifikan jumlah kandungan unsur Ca (p<0,05) dan rasio Ca/P (p<0,05) dari setiap kelompok perlakuan, sedangkan unsur P (p>0,05) tidak menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pada setiap kelompok perlakuan (Tabel 4.2).
(64)
Kelompok yang diberikan perlakuan demineralisasi kemudian diberikan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan juga memiliki kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P yang lebih tinggi daripada kelompok email yang hanya diberikan perlakuan demineralisasi (Tabel 4.1 dan Gambar 4.1). Hasil ini menunjukkan bahwa baik gel CPP-ACP maupun kombinasi gel CPP-ACP pada penelitian ini secara deskriptif dapat meningkatkan terjadinya remineralisasi email.
5.1 Pengaruh Pemberian CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email
Pada penelitian ini terlihat bahwa kelompok email yang diberikan perlakuan demineralisasi kemudian diberikan gel CPP-ACP memiliki kandungan unsur Ca, P, dan rasio Ca/P yang lebih tinggi daripada kelompok email yang hanya diberikan perlakuan demineralisasi.
Analisis statistik dengan uji post hoc Bonferroni menunjukkan bahwa
kandungan unsur kalsium kelompok yang diberikan perlakuan demineralisasi kemudian diaplikasikan gel CPP-ACP (29,51±1,42) lebih tinggi daripada kelompok sampel email yang hanya diberikan perlakuan demineralisasi (25,78±1,69) dengan p<0,05. Rasio Ca/P kelompok yang diberikan perlakuan demineralisasi kemudian diaplikasi gel CPP-ACP juga lebih tinggi (1,65±0,04) daripada kelompok sampel email yang hanya diberikan perlakuan demineralisasi (1,52±0,03) dengan p<0,05.
Penelitian Moreno dan Aoba (1991) melaporkan bahwa email gigi mengandung Ca dan P dalam % berat masing-masing sebanyak 35,5±0,5 dan
(65)
perbandingan Ca dan P yang ada pada mineral gigi. Rasio Ca/P akan mempengaruhi kekerasan email.
Hedge dan Moany (2012) juga melaporkan adanya perbedaan yang signifikan antara rasio Ca/P sampel email yang diberi perlakuan demineralisasi dan setelah diberi perlakuan remineralisasi dengan CPP-ACP. Peningkatan rasio Ca/P terjadi pada email yang diaplikasi gel CPP-ACP.
CPP-ACP merupakan vehicle bagi kalsium dan fosfat untuk sampai ke
permukaan email gigi tanpa mengalami kristalisasi terlebih dahulu. ACP akan terlokalisasi pada permukaan gigi dan akan menahan aktivitas ion kalsium dan fosfat yang bebas sehingga kondisi supersaturasi email akan tetap terpelihara. Adanya CPP-ACP dapat mengembalikan konsentrasi kalsium yang cepat dan remineralisasi yang lebih dini dapat terjadi pada email gigi (Reynold, 2009).
CPP-ACP akan berinteraksi dengan ion hidrogen dan membentuk suatu
senyawa seperti dicalcium phosphate (CaHPO4). CaHPO4 dan ion sejenisnya akan
berdifusi ke dalam lesi email dan membentuk ion Ca2+ dan PO43-. Pembentukan ion-ion tersebut menyebabkan saturasi hidroksiapatit meningkat, dan terbentuklah H3PO4 yang akan berdifusi ke luar lesi selama proses tersebut terus berlangsung. CPP
merupakan gudang ion kalsium dan fosfat. CaHPO4 merupakan ion neutral yang
terbentuk karena adanya asam. Asam akan dimanfaatkan oleh CPP-ACP untuk
membentuk ion kalsium dan fosfat, terutama CaHPO4. Pembentukan ion kalsium
fosfat yang banyak akan mengimbangi penurunan pH sehingga demineralisasi email akan dapat dicegah (Cai et al., 2003).
(66)
5.2 Pengaruh Penambahan Kitosan Nanopartikel pada CPP-ACP terhadap Kandungan Unsur Kalsium dan Fosfor Permukaan Email
Analisis statistik dengan uji post hoc Bonferroni menunjukkan bahwa
kandungan unsur kalsium kelompok yang diberikan perlakuan demineralisasi kemudian diaplikasi kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan (29,83±1,31) lebih tinggi daripada kelompok sampel email yang hanya diberikan perlakuan demineralisasi (25,78±1,69) dengan p<0,05 (Tabel 4.3).
Kitosan mempunyai kemampuan mengadsorpsi logam dan membentuk ion kompleks dengan logam. Kitosan sebagai polimer kationik dapat mengikat logam dimana gugus amino yang terdapat pada kitosan berikatan dengan logam dan dapat membentuk ikatan kovalen. Salah satu gaya yang bekerja pada ikatan ini adalah gaya Van der Walls yang ada pada permukaan adsorben dimana terjadi perbedaan energi atau gaya tarik Van der Walls antara adsorbat dan adsorben yang menyebabkan adsorbat terikat atau tertarik pada molekul adsorben (Sugita et al., 2009).
Penambahan kitosan pada CPP-ACP akan mempercepat adsorpsi kalsium yang akan terlepas pada saat terjadinya demineralisasi. Gugus amino yang terdapat pada kitosan akan berikatan dengan kalsium yang akan terlepas dan membentuk ikatan kovalen. Gaya Van der Walls yang terjadi antara gugus amino kitosan dengan
kalsium akan menyebabkan kalsium terikat pada gugus amino kitosan (Sugita et al., 2009).
(67)
nanopartikel (Tabel 4.2). Hasil yang sama juga didapatkan oleh Arnaud et al. (2010) yang meneliti efek kitosan pada proses demineralisasi dan remineralisasi email gigi dihubungkan dengan keberadaan unsur fosfor. Penelitian tersebut menunjukkan bahwa kitosan berperan dalam proses remineralisasi dengan menghambat pelepasan fosfor dari email gigi.
Gugus amino (–NH2) kitosan dalam kondisi asam berair akan menangkap H+
dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonisasi menjadi –NH3+. Muatan
positif -NH3+ tersebut dapat dimanfaatkan untuk adsorpsi zat bermuatan negatif
(anionik) (Sugita et al.,2009).
5.3 Gambaran Morfologi Permukaan Email Setiap Kelompok
Email yang digunakan pada penelitian ini adalah permukaan email yang masih utuh secara makroskopis dan tidak dilakukan pemolesan. Hasil analisis kualitatif dengan menggunakan SEM diperoleh gambaran morfologi email setiap kelompok perlakuan.
Kelompok email yang hanya diinkubasi pada saliva buatan (Gambar 4.2 a) terlihat bahwa permukaan email tersebut tidak sepenuhnya rata dan terdapat email tip
yang merupakan variasi normal email.
Gambar 4.2 b merupakan gambaran email yang hanya direndam dalam larutan demineralisasi. Pada email yang telah demineralisasi terlihat adanya porositas dan permukaan yang bergelombang yang menandakan adanya demineralisasi.
(68)
Gambar 4.2 c merupakan gambaran permukaan email yang mendapat perlakuan demineralisasi kemudian diaplikasi dengan gel CPP-ACP. Pada gambar dapat dilihat porositas email yang lebih sedikit dan permukaan yang lebih halus jika dibandingkan dengan email yang hanya mendapat perlakuan demineralisasi (Gambar 4.2 b). Beberapa penelitian melaporkan bahwa CPP-ACP dapat berpenetrasi lebih jauh ke dalam email gigi untuk menggantikan ion kalsium dan fosfat yang hilang akibat demineralisasi. Penetrasi yang dalam ini akan menyebabkan penggantian ion yang hilang akibat demineralisasi lebih optimal sehingga perbaikan struktur email semakin maksimal (Cai et al., 2011; Reynold, 2009; Hodnett, 2007).
Gambar 4.3 d merupakan gambaran permukaan email yang diaplikasikan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan. Permukaan email menjadi lebih halus jika dibandingkan dengan email setelah diaplikasikan gel CPP-ACP (gambar 4.2 b). Hal ini diduga berhubungan dengan adanya kemampuan kitosan menghambat lepasnya kalsium dan fosfor pada saat proses demineralisasi email (Sugita et al.,2009).
Ukuran partikel kitosan yang berskala nanometer akan meningkatkan luas permukaan sampai ratusan kali dibandingkan dengan partikel yang berukuran mikrometer, sehingga dapat meningkatkan efektivitas kitosan dalam hal mengikat gugus kimia lainnya (Tiyaboonchai, 2003).
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan dapat meningkatkan remineralisasi email. Peningkatan remineralisasi email dapat diketahui dari peningkatan unsur kalsium, fosfor, rasio
(69)
Ca/P pada email gigi yang dapat dideteksi dengan alat EDX, dan gambaran morfologi email yang dilihat melalui SEM.
Keterbatasan penelitian ini adalah karena kurangnya fasilitas penelitian pada masing-masing laboratorium. Peneliti harus melakukan prosedur penelitian pada
beberapa tempat dengan jarak yang cukup jauh. Prosedur thermocycling dilakukan
dengan menggunakan waterbath sehingga peneliti harus mengontrol suhu penelitian
secara manual.Selain itu juga diperlukan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan
(70)
BAB 6
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan penelitian, dapat disimpulkan:
1. Penambahan kitosan nanopartikel bermolekul tinggi pada CPP-ACP dapat
meningkatkan remineralisasi email.
2. Tidak ada perbedaan yang signifikan di antara CPP-ACP dan kombinasi
CPP-ACP kitosan nanopartikel dalam menahan mineral kalsium (Ca) dan fosfat (P) di dalam email gigi.
3. Ada perbedaan gambaran morfologi di antara permukaan email CPP-ACP
dengan kombinasi CPP-ACP kitosan nanopartikel.
4. Gel CPP-ACP dan kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel
memiliki kemampuan yang sama dalam meningkatkan remineralisasi email.
6.2Saran
Untuk meningkatkan hasil penelitian berikutnya, peneliti menyarankan:
1. Pemberian bahan remineralisasi dilakukan dalam waktu yang lebih lama
dan interval waktu yang bervariasi sehingga dapat diketahui waktu yang efektif untuk terjadinya remineralisasi email.
2. Untuk melihat perubahan gambaran morfologi permukaan email gigi,
(71)
DAFTAR PUSTAKA
Alvarez JA, Rezende KMPC, Marocho SMS, Alves FBT, Celiberti P, Ciamponi AL., 2009. Dental fluorosis: exposure, prevention and management. J Clin Exp Dent; 1(1): 14-8.
Arnaud TMS, Neto BDB, Diniz FB., 2010. Chitosan effect on dental enamel de-remineralization: an in vitro evaluation. Journal of Dentistry; 38: 848-52.
Cai F, Shen P, Morgan MV, Reynolds EC., 2009. Remineralization of enamel subsurface lesion in situ by sugar-free lozenges containing casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate. Australian Dental Journal; 48(4): 240-3.
ElSayad I, Sakr A, Badr Y., 2009. Combining casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate with fluoride: synergetic remineralization potential of artificially demineralized enamel or not?. Journal of Biomedical Optics; 14(4): 1-6.
Hanafiah KA., 2003. Rancangan percobaan: teori dan aplikasi. Edisi 3. Jakarta: PT Rajagrafindo Persada: 9.
Hedge MN, Moany A., 2012. Remineralization of enamel surface lesions with casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate: a quantitative energy dispersive X-ray analysis using scanning electron microscopy: an in vitro study. J Conserv Dent; 15(1): 61-7.
Hodnett S., 2007. The protective potensial of paste containing casein
phosphopeptide-amorphous calcium phosphate as measured by concofal microscopy: an in vitro study. Thesis. Virginia: Faculty of Dentistry West Virginia University: 19-22.
Hong L, Hottel T, Godoy FG, Gan L. Methods and compositions of chitosan-amorphous calcium phosphate based multifunctional biomaterial. University of
(72)
Tennessee Research Foundation diakses 15 Juni 2014;
Kumar VLN., 2006. Remineralizing with CPP-ACP: effect of protocol in vitro. Thesis. Hongkong: Faculty of Dentistry University of Hongkong: 1-3.
Lata S, Varghese NO, Varughese JM., 2010. Remineralization potential of fluoride and amorphous calcium phosphate-casein phosphopeptide on enamel lesions: an in vitro comparative evaluation. J Conserv Dent; 13(1): 42-6.
Lawes G, 2009. Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis analitycal chemistry by open learning. London: John Walley & Sons: 1-30.
Lewabart GA., 2006. Invertebrate medicine. USU: Blackwell publishing: 133-42. Moezizadeh M, Moayedi S., 2009. Anticariogenic effect of amorphous calcium phosphate by casein phosphopeptid: a review article. Res J Biol Sci; 4(1): 132-6. Moreno EC, Aoba T., 1991. Comparative solubility of human dental enamel, dentin, and hydroxyapatite. Calcif Tissue Int; 49: 6-13.
Ningsih W., 2010 Pengaruh viskositas larutan kitosan nanopartikel sebagai penyalut asam askorbat untuk menyerap asam lemak bebas (ALB) dalam minyak goreng curah. Tesis. Medan: USU: 1-21.
Oshiro M, Yamaguchi K, Takamizawa T et al., 2007. Effect of CPP-ACP paste on tooth remineralization: an FE-SEM study. J Oral Sci; 49(2):115-20.
Radiological and Environment Management, 2010. Scanning electron microscope. Purdue University: West Lafayette diakses 5 Juni 2012; http//:www.purdue.edu. Reynolds EC, Walsh LJ., 2005. Additional aids to the reminerational of tooth structure. In: Mount GJ, Hume WR. Preservation and restoration of tooth structure Australia: Knowledge books and software:111-8.
Shirahatti RV., 2006. Effects of non-fluoridated dentifrice, fluoridated dentifrice and casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate paste on enamel caries formation and lesion depth progression-an in vitro comparison. Dissertation. Belgaum: K.L.E Sokiety’s Instititute of Dental Science: 95-6.
Siregar M., 2009. Pengaruh berat molekul kitosan nanopartikel untuk menurunkan kadar logam besi (Fe) dan zat warna pada limbah industri tekstil jeans. Tesis. Medan:
(73)
Sugita P, Wukirsari T, Sjahriza A, Wahyono D., 2009. Kitosan: sumber biomaterial masa depan. Bogor: IPB Press: 1-15.
Tarigan R., 2012. Karies gigi. Edisi 3. Jakarta: EGC: 3-6.
Tarsi R, Muzzarelli RAA, Guzman CA, Pruzzo C., 1997. Inhibition of streptococcus mutans adsorption to hydroxyapatite by low-molecular-weight chitosans. J Dent Res; 76(2): 665-672.
Tiyaboonchai W., 2003. Chitosan nanoparticles: a promising system for drug delivery. Naresuan University Journal; 11(3): 51-66.
Trimurni A, Harry A, Wandania F., 2009. Efek dentinogenesis kitosan dan derivatnya terhadap inflamasi jaringan pulpa gigi reversible. Laporan akhir penelitian riset pembinaan iptek kedokteran. Medan: FKG USU; 16-8, 27-30, 39-41.
Usha C, Sathyanarayanan R., 2009. Dental caries – a complete changeover (part I). J Conserv Dent; 12(2):46-54.
Wang X, 2008. Structural aspects of bleaching and fluoride application on dental enamel. Tesis. Hamburg: University of Hamburg: 3.
(74)
Alur Penelitian Lampiran 1
Pembuatan gel kitosan nanopartikel
Dilarutkan dengan larutan asam asetat 1%
Diaduk dengan stirer
Ditetesi dengan ±20 tetes TPP
Dimasukkan ke dalam ultrasonic bath selama ± 1 jam
1 gram kitosan
Larutan kitosan
Gel kitosan
(75)
Persiapan, perlakuan dan, pengujian sampel
24 buah gigi molar
Pemotongan akar gigi
Bagian mahkota gigi dipotong menjadi empat bagian dalam arah
mesial-distal dan bukal-lingual
Kelompok I 6 sampel
Kontrol
Kelompok II 6 sampel Larutan demineralisasi Kelompok III 6 sampel Larutan demineralisasi Gel CPP-ACP Kelompok IV 6 sampel Larutan demineralisasi Kombinasi gel CPP-ACP dan kitosan nanopartikel
Inkubasi dalam saliva buatan
Thermocycling
Pengujian sampel dengan SEM dan EDS
(76)
Pembuatan kombinasi gel kitosan nanopartikel dan CPP-ACP
Dilarutkan dengan larutan asam asetat 1% Diaduk dengan stirrer
Ditetesi dengan ±20 tetes TPP
Dimasukkan ke dalam ultrasonic
bath selama ± 1 jam 1 gram kitosan
Larutan kitosan
Gel kitosan
Gel kitosan nanopartikel
Pencampuran gel kitosan dengan CPP-ACP dengan perbandingan 1:1
(1)
Lampiran 5
(2)
Surat Izin Penelitian pada Fakultas MIPA USU
(3)
Surat Keterangan Hasil Penelitian dari FMIPA Lampiran 6
(4)
Surat Izin Penelitian di Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan dan Sumber University Sains Malaysia
Lampiran 7
(5)
Surat Keterangan Penelitian dari Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan dan Sumber University Sains Malaysia
Lampiran 8
(6)