BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Kekasaran Permukaan Dan Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Basis gigitiruan didefinisikan sebagai bagian dari gigitiruan yang bersandar pada jaringan lunak rongga mulut, sekaligus sebagai tempat melekatnya anasir
1
gigitiruan. Pembuatan basis gigitiruan perlu memperhatikan sifat material bahan
1,2
yang digunakan, baik sifat fisis, mekanis, kemis maupun biologis. Syarat-syarat basis gigitiruan yang ideal yaitu biokompatibel, penyerapan air yang rendah, stabilitas warna dan stabilitas dimensi yang baik, mudah dimanipulasi, mudah diperbaiki, tidak toksik atau iritan, radiopak, memiliki kekuatan mekanik yang baik termasuk kekuatan transversal, kekuatan impak, fatique, dan modulus elastisitas yang tinggi serta
1-7 memiliki konduktivitas termal yang baik.
Secara umum, bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan dibedakan menjadi dua kelompok yaitu logam dan non logam. Bahan basis gigitiruan logam adalah kobalt kromium, gold alloys, aluminium, dan stainless steel. Bahan basis gigitiruan non logam terdiri dari dua jenis yaitu termoset dan termoplastik. Bahan termoset adalah polimer yang mengalami perubahan kimia dalam proses dan pembentukannya, sebagai contoh cross-linked poly (methyl methacrylate), vulkanit, dan fenol formaldehid. Sedangkan bahan termoplastik adalah polimer yang dapat dilunakkan berulang kali, dicetak pada suhu dan tekanan yang tinggi tanpa mengalami perubahan kimia, sebagai contoh seluloid, selulosa nitrat, resin vinil,
7 polikarbonat, polystyrene dan nilon.
Nilon termoplastik merupakan bahan basis gigitiruan yang diperkenalkan pada tahun 1950 dan menjadi gigitiruan fleksibel yang pertama di dunia. Pada awalnya penggunaan basis gigitiruan nilon termoplastik hanya pada kasus-kasus tertentu seperti fraktur basis gigitiruan yang berulang serta untuk pasien yang alergi terhadap basis gigitiruan resin akrilik. Penggunaan nilon secara umum tidak direkomendasikan karena rentan untuk mengalami perubahan warna, penyerapan air yang tinggi dan
8-12 peningkatan kekasaran permukaan setelah beberapa minggu pemakaian.
Nilon memiliki beberapa kelebihan antara lain tahan terhadap benturan yang kuat dan penekanan yang berulang-ulang, lebih ringan dari resin akrilik, mudah dimanipulasi jika peralatan tersedia dan dapat memberikan efek stress-breaker dari
13,14
sifat fleksibilitas dalam beberapa desain gigitiruan sebagian lepasan. Selain itu, nilon juga memiliki kelebihan yang lain yaitu tidak memiliki cangkolan logam, memiliki warna yang semitranslusen sehingga menghasilkan estetis yang baik, bebas monomer, bersifat hipoalergenik sehingga menjadi alternatif perawatan bagi pasien
7,14-16 yang alergi atau sensitif terhadap resin akrilik, nikel, atau kobalt kromium.
Nilon memiliki beberapa kekurangan seperti mudah berubah warna, penyerapan air yang tinggi, dan sulit untuk dipoles sehingga menghasilkan
8,10-14,17,18
permukaan yang lebih kasar. Salah satu faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan pada gigitiruan adalah jenis bahan basis gigitiruan yang digunakan seperti bahan nilon termoplastik yang memiliki permukaan yang sulit dipoles bila dibandingkan dengan resin akrilik sehingga menyebabkan basis
13,17,18
gigitiruan nilon termoplastik memiliki permukaan yang lebih kasar. Permukaan yang kasar pada basis gigitiruan nilon termoplastik disebabkan nilon termoplastik memiliki titik leleh yang rendah sehingga bahan nilon termoplastik menjadi sulit
17 untuk dipoles.
Kekasaran permukaan merupakan awal tempat perlekatan sisa makanan yang
13
akan terjadi pada pemakaian gigitiruan setelah beberapa minggu. Gigitiruan dengan
13,17,19-21
permukaan yang kasar dapat menyebabkan perlekatan bakteri. Hilgenberg SP (2008) mengutip pendapat Radford dkk. dan Taylor dkk. bahwa perlekatan bakteri
20
lebih banyak terdapat pada permukaan yang kasar. Selain itu, permukaan yang kasar dari suatu restorasi juga dapat mengakibatkan perubahan warna pada basis gigitiruan,
17,19,20
ketidaknyamanan pada pasien dan kesulitan menjaga oral hygiene. Hasil beberapa penelitian in vitro menunjukkan bahwa jika suatu bahan basis gigitiruan dengan kekasaran permukaan yang melebihi 0,2 µm dapat meningkatkan level
19 menyatakan bahwa suatu restorasi dinyatakan halus apabila nilai kekasaran
22
permukaannya kurang dari 1 µm. Hilgenberg SP (2008) yang mengutip pendapat Quirynen dkk. dan Bollen dkk. menyatakan bahwa kekasaran permukaan dari bahan
20
kedokteran gigi yang ideal adalah mendekati 0,2 µm atau kurang. Zortuk M (2008) menyatakan kekasaran permukaan suatu restorasi sebesar 0,3 µm dapat melukai lidah
19 pasien dan efek negatifnya dapat mengganggu kenyamanan pasien.
Rahal JS (2004) menyatakan bahwa penyerapan air pada basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas dipengaruhi oleh kondisi permukaan basis gigitiruan
23 tersebut dimana semakin kasar permukaannya maka penyerapan air semakin besar.
Pada dasarnya penyerapan air suatu bahan basis gigitiruan bergantung pada jenis
24,25 bahan, struktur kimia rantai polimer, porositas dan ketebalan bahan tersebut.
Selain itu, penyerapan air juga dipengaruhi oleh teknik pemolesan, kekasaran
23-25
permukaan, monomer sisa dan lamanya perendaman. Penyerapan air yang tinggi dapat mempengaruhi stabilitas dimensi dan stabilitas warna serta dapat menurunkan
3,23-27 sifat mekanis dari suatu bahan basis gigitiruan.
Penyerapan air yang tinggi pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik terjadi karena molekul air yang masuk diantara rantai molekul disebabkan ikatan
15 amida yang bersifat hidrofilik membentuk rantai utama resin poliamida.
Berdasarkan International Standar Organization (ISO) 1567, nilai penyerapan air pada bahan basis gigitiruan polimer harus lebih kecil atau sama dengan 32
3 1,15,24,25
µg/mm . Takabayashi Y (2010) dalam penelitiannya membandingkan nilai penyerapan air antara poliamida, polikarbonat dan polietilen terephthalate yang direndam selama 7 hari, hasilnya menunjukkan bahwa nilai penyerapan air yang paling tinggi terdapat pada bahan poliamida dan terdapat perbedaan yang signifikan
15,25 nilai penyerapan air pada ketiga bahan tersebut.
Salah satu metode untuk mengurangi penyerapan air adalah dengan
8,11,26-29
menambahkan serat kaca pada bahan basis gigitiruan. Serat kaca merupakan serat yang paling banyak digunakan sebagai bahan penguat basis gigitiruan. Berdasarkan bentuknya, serat kaca terdiri atas tiga macam, yaitu bentuk batang,
19,30 beberapa bentuk yang berbeda seperti E-glass, S-glass, R-glass, V-glass, dan Cemfil. Serat kaca jenis E-glass adalah jenis serat kaca yang paling banyak digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Hal ini disebabkan jenis E-glass memiliki kandungan
10,31,32 aluminium yang tinggi, namun kandungan alkalis dan boron-silikatnya rendah.
Selain itu, bentuk dan panjang dari serat kaca jenis E-glass dapat disesuaikan dengan
10,32 kebutuhan.
Serat kaca memiliki beberapa keuntungan seperti mudah dimanipulasi, biokompatibel, tidak bersifat karsinogenik, memiliki estetis yang baik, dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi serta dapat berikatan baik dengan matriks
5,10,19,21,29,31-34
polimer. Hasil adhesi yang optimal antara serat kaca dan matriks polimer dapat dicapai dengan menambahkan silane coupling agent yang secara kimia mengikat serat kaca dan matriks polimer menjadi lebih kuat sehingga tercapai
5,21,26-28,34-36 densitas yang optimal.
Gurbuz dkk. (2005) yang mengutip pendapat Ladizesky dkk. bahwa
27 kandungan serat yang tinggi akan mengurangi nilai penyerapan air sebesar 25%.
Hasil penelitian Sitorus Z (2012) menunjukkan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada resin akrilik polimerisasi panas (RAPP) dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 6 mm sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi
30
terdapat pada RAPP tanpa penambahan serat kaca. Ariyani (2013) menemukan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1,5% sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca. Hal ini menunjukkan semakin besar konsentrasi serat kaca yang ditambahkan maka nilai penyerapan air akan
37 semakin kecil.
Penambahan serat kaca selain dapat mengurangi penyerapan air juga dapat
19,21,29,36
meningkatkan kekasaran permukaan. Lee SI dkk. (2001) menemukan bahwa RAPP yang ditambahkan serat kaca akan menyebabkan ekstrusinya serat-serat
36
tersebut di atas permukaan basis gigitiruan. Lee SI dkk. (2007) menemukan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 9% akan
21
(2008) menemukan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi lebih dari 2% akan meningkatkan kekasaran permukaan RAPP sedangkan tidak terdapat perbedaan yang signifikan kekasaran permukaan RAPP pada penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%
19
dan 1%. Peningkatan kekasaran permukaan pada bahan basis gigitiruan dipengaruhi oleh konsentrasi serat kaca yang ditambahkan dan ikatan kimia antara serat kaca dan
19,21 matriks polimer.
1.2 Permasalahan
Resin akrilik polimerisasi panas merupakan bahan basis gigitiruan yang paling sering digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan, namun karena kekurangan resin akrilik dalam hal estetis dengan penggunaan cangkolan kawat maka nilon termoplastik lebih diminati pada saat ini. Walaupun bahan basis gigitiruan nilon termoplastik memiliki kelebihan, namun bahan tersebut masih memiliki kekurangan seperti stabilitas warna yang rendah, sulit dipoles sehingga menghasilkan permukaan yang lebih kasar dan penyerapan air yang tinggi.
Salah satu metode untuk mengurangi penyerapan air adalah dengan menambahkan serat kaca pada bahan basis gigitiruan. Ariyani (2013) menemukan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1,5% sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca. Hal ini menunjukkan semakin besar konsentrasi serat kaca yang ditambahkan maka nilai penyerapan air akan semakin kecil. Penambahan serat kaca selain dapat mengurangi penyerapan air juga dapat meningkatkan kekasaran permukaan. Peningkatan kekasaran permukaan pada bahan basis gigitiruan dipengaruhi oleh konsentrasi serat kaca yang ditambahkan dan ikatan kimia antara serat kaca dan matriks polimer.
Berdasarkan hal tersebut, maka peneliti merasa perlu dilakukan penelitian untuk melihat pengaruh penambahan serat kaca jenis E-glass potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan dan
1.3 Rumusan Masalah 1.
Berapa nilai kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5%? 2.
Berapa nilai penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5%? 3.
Apakah ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik? 4.
Apakah ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik? 5.
Apakah ada perbedaan pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan dan penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik?
1.4 Tujuan Penelitian 1.
Untuk mengetahui kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5%.
2. Untuk mengetahui penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5%.
3. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
4. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan basis
5. Untuk mengetahui perbedaan pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan dan penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
1. Sebagai bahan masukan bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi material kedokteran gigi, khususnya yang digunakan dalam bidang prostodonsia.
2. Sebagai dasar untuk penelitian lebih lanjut mengenai bahan serat kaca untuk mengatasi kelemahan sifat fisis bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
1.5.2 Manfaat Praktis
1. Sebagai pedoman jumlah dan konsentrasi penambahan serat kaca yang dibutuhkan pada basis gigitiruan nilon termoplastik.
2. Sebagai pendekatan yang dilakukan untuk mengatasi kelemahan sifat fisis dalam hal kekasaran permukaan dan penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik dengan menambahkan serat kaca.