Variasi Warna Resin Komposit Nanofiller Terhadap Kekuatan Tekan
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Resin Komposit Partikel Nano
Resin komposit adalah gabungan dua atau lebih bahan berbeda dengan
sifat-sifat yang unggul. Bahan-bahan ini memiliki sifat mekanis yang baik dan
mendekati sifat-sifat dentin dan enamel. Resin komposit paling umum digunakan
untuk bahan restorasi karena merupakan bahan yang baik dari segi estetika, kekuatan
dan ketahanan terhadap keausan bahan. Resin komposit sering digunakan untuk
restorasi anterior kelas 3, 4 dan 5 di mana estetika menjadi keutamaan. Resin
komposit juga dapat digunakan untuk restorasi posterior karena tahan terhadap
keausan dan mengurangi polimerisasi.1
Perkembangan teknologi nano juga merambah bidang kedokteran gigi dengan
terciptanya resin komposit partikel nano. Resin komposit partikel nano memiliki
ukuran partikel 1-100nm sehingga sifat optis dan kemampuan polesnya sangat bagus
dibandingkan resin komposit yang lain. Selain itu, sifat mekanisnya juga baik karena
partikelnya yang berukuran nano berdistribusi secara merata di dalam matriks resin.1
2.1.1 Komposisi Resin Komposit
Resin komposit adalah struktur yang terdiri dari sejumlah komponen utama :
matriks polimer organik, partikel bahan pengisi inorganik, coupling agent, sistem
inisiator-akselator, inhibitor dan optical modifier.1 Komponen lain dapat ditambahkan
untuk meningkatkan sifat, penampilan, dan daya tahan.6
2.1.1.1 Matriks
Komposit generasi baru menggunakan dimethacrylate oligomers, yang secara
umum menggunakan bisphenol glycidyl methacrylate (Bis-GMA) dan urethane
dimethacrylate (UDMA). Oligomer ini adalah cairan yang kental, yang membutuhkan
cairan monomer dimethacrylate dengan berat jenis rendah seperti triethylene glycol
dimethacrylate (TEGDMA).7 TEGDMA mempunyai peranan yang penting karena
Universitas Sumatera Utara
mengurangi viskositas dari matriks, yang dapat meningkatkan kandungan bahan
pengisi (filler).8
2.1.1.2
Bahan Pengisi (Filler)
Partikel bahan pengisi pada umunya terdiri dari ground quartz, boron silikat,
litium-aluminum silikat kaca, dan silikon dioksida. Radiopasitas didapatkan dengan
penambahan logam pada bahan pengisi, misalnya barium, stronsium dan
zink. Ukuran dan distribusi dari bahan pengisi ini memegang peranan penting dalam
menentukan sifat fisik dan mekanis dari resin komposit.8
Kegunaan dari bahan pengisi antara lain meningkatkan estetik dan sifat resin
komposit seperti compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, dan
untuk mengurangi polymerization shrinkage, ekspansi termal dan kontraksi,
mengontrol cara pemakaian dan stabilitas, serta mengurangi penyerapan air.1
2.1.1.3 Coupling Agents
Supaya resin komposit dapat mempunyai sifat mekanis yang baik , hal yang
paling penting adalah filler dan resin harus memiliki ikatan yang sangat kuat. Jika
terdapat kerusakan pada hubungan ini, jika terjadi tekanan pada permukaan resin
komposit, tekanan tersebut tidak akan terdistribusi dengan baik pada seluruh material,
dimana permukaan tersbut akan menjadi sumber utama terjadinya fraktur, yang dapat
menjurus ke disintegrasi dari resin komposit.7 Ikatan antara partikel bahan pengisi dan
resin matriks didapatkan melalui trifunctional alcoxy silanes yang secara umum
disebut sebagai silane. Coupling agent diaplikasikan pada permukaan partikel
inorganik dicampurkan dengan monomer yang belum bereaksi. Bahan silane harus
kompatibel secara kimia dengan bahan pengisi maupun resin matriks.9
Silane disebut sebagai coupling agents karena silane membentuk ikatan
diantara kandungan organik dan inorganik dari komposit. Salah satu ujung dari
molekul mengandung functional groups (methoxy), yang menghidrolisasi dan
bereaksi dengan bahan pengisi inorganik dan ujung satu lagi mempunyai ikatan ganda
methacrylate yang berkopomilerisasi dengan monomer.6
Universitas Sumatera Utara
2.1.1.4 Inisiator dan akselerator
Peran dari sistem polimerisasi adalah untuk
mempolimerisasi dan
menghubungkan sistem menjadi massa yang keras. Sistem ini dibutuhkan untuk
mengubah material restorasi yang lunak menjadi restorasi yang keras dan tahan lama.
Reaksi polimerisasi dapat dilakukan dengan aktivasi cahaya (light-curing),
self-curing (aktivasi kimia) dan dual curing (aktivasi kimia dan cahaya).9
2.1.1.5 Inhibitor
Inhibitor ditambahkan dalam sistem resin untuk meminimalisir atau mencegah
polimerisasi spontan atau tidak disengaja dari monomers. Selain itu, inhibitor juga
berfungsi untuk memperpanjang masa penyimpanan dari resin. Inhibitor tipikal
adalah butylated hydroxytoluene (BHT) yang digunakan dengan konsentrasi berat
0,01 %.1
+
2.1.1.6 Optical Modifier
Untuk memperoleh penampilan yang alami, resin komposit harus mempunyai
visual shading dan translusensi yang sama dengan sifat struktur gigi yang
bersangkutan. Shading diperoleh dengan menambahkan berbagai pigment, biasanya
terdiri dari partikel metal oxide dengan jumlah tertentu. Translusensi dan opasitas
disesuaikan kebutuhan untuk mencocokkan dengan enamel dan dentin. Sangat
penting dikethui bahwa seluruh optical modifier mempengaruhi transmisi cahaya
yang melewati komposit. Oleh karena itu, warna yang lebih tua atau opasitas yang
lebih besar mengurangi kedalam dari kemampuan light-curing dan memerlukan
peningkatan waktu curing atau menggunakan lapisan yang lebih tipis ketika curing.10
2.1.1.7 Pigmentasi Warna
Warna dan translusensi bahan restorasi estetik tidak hanya dipengaruhi oleh
sifat makroskopik seperti matriks serta komposisi dan isi filler, namun juga
dipengaruhi oleh penambahan pigmen yang relatif minor serta seluruh komponen
Universitas Sumatera Utara
kimia yang lain dari bahan tersebut termasuk komponen inisiasi dan agen pengikat
filler. Pigmentasi warna bertujuan agar warna resin komposit menyamai warna gigi
geligi asli. Zat warna yang biasa dipergunakan adalah ferric oxide, cadmium black,
mercuric
sulfide,
dan
lain-lain.
Ferric
oxide
akan
memberikan
warna
coklat-kemerahan. Cadmium black memberikan warna kehitaman dan mercuric
sulfide memberikan warna merah.22
2.1.2 Sistem Polimerisasi
Proses polimerisasi resin komposit terdiri dari beberapa tahap, yakni induksi,
propagasi, transfer rantai, terminasi. Tahap awal reaksi dikontrol oleh dua proses,
yakni aktivasi dan inisiasi. Aktivasi merupakan proses untuk menghasilkan radikal
bebas yang dapat diperoleh dari aktivasi molekul penghasil radikal bebas, salah
satunya dengan menggunakan sinar tampak.1
2.1.3 Klasifikasi Resin Komposit
Sejumlah klasifikasi telah digunakan untuk bahan resin komposit. Salah
satunya yaitu sistem klasifikasi didasarkan pada ukuran rata-rata partikel bahan
pengisi utama yaitu terdiri dari resin komposit macrofiller, resin komposit microfiller,
resin komposit hibrid dan resin komposit nanofiller.1
2.1.3.1 Resin Komposit Macrofiller
Resin komposit ini biasa disebut dengan komposit konvensional, atau
komposit berbahan pengisi makro, disebut demikian karena ukuran partikel bahan
pengisisnya yang relatif besar. Bahan pengisi yang paling banyak digunakan untuk
komposit ini adalah quartz giling. Besarnya sekitar 8-12 μm dan partikel terbesar
sekitar 50 μm. Banyaknya bahan pengisi umumnya 70%-80% berat atau 60-65 %
volume. Partikel pengisi yang terpapar, beberapa cukup besar dan dikelilingi oleh
sejumlah besar matriks resin. Kekurangan utama dari komposit tradisional adalah
permukaan kasar yang terjadi selama berlangsung keausan dari matriks resin lunak
yang menyebabkna partikel pengisi yang lebih tahan aus terangkat. Penyelesaian
Universitas Sumatera Utara
restorasi dapat menghasilkan permukaan kasar, begitupun penyikatan gigi dan
pengunyahan. Restorasi ini juga memiliki kecenderungan berubah warna, sebagian
karena kecerendungan dari permukaan bertekstur kasar untuk mengikat warna.1
2.1.3.2 Resin Komposit Microfiller
Resin komposit jenis ini mulai diedarkan pada akhir tahun 1970, ukuran
partikel dari resin komposit microfiller (0,03-0,5 μm) lebih kecil bila dibandingkan
dengan resin komposit macrofiller. Komposit ini mempunyai nilai estetis yang sangat
baik karena mempunyai permukaan yang halus dan berkilau apabila dipoles, dan
bentuk permukaannya sangat mirip dengan enamel. Komposit ini juga mempunyai
tingkat modulus elastisitas yang lebih rendah dan beradaptasi pada gigi lebih baik
dari komposit lainnya, sehingga resin komposit ini banyak digunakan untuk restorasi
kelas V pada cemento-enamel junction. Beberapa penelitian menyimpulkan bahwa
resin komposit mikrofil lebih banyak disukai untuk restorasi kelas V daripada jenis
komposit lain. Tetapi komposit mikrofil mempunyai memiliki sifat fisik dan mekanis
yang kurang dibandingkan dengan komposit macrofiller. Hal ini karena 50-70 %
volume bahan resotrasi terbuat dari resin, sehingga jumlah resin yang lebih banyak
dibandingkan dengan bahan pengisi menyebabkan penyerapan air yang lebih tinggi
dan ekspansi termal yang lebih tinggi.1
2.1.3.3 Resin Komposit Hibrid
Kategori bahan komposit ini dikembangkan dalam rangka memperoleh
kehalusan permukaan yang lebih baik dari komposit microfiller sementara
mempertahankan sifat komposit partikel kecil tersebut. Kebanyakan bahan pengisi
hybrid modern terdiri atas silika kolodial dan partikel kaca yang dihaluskan yang
mengandung logam berat, yang mengisi kandungan bahan pengisi sebesar 70-80 %
berat. Partikel pengisinya berkisar antara 0,5-1 μm, tetapi dengan ukuran partikel
yang bervariasi (0-1,3 μm). Resin komposit hibrid sangat populer karena kekuatan
dan ketahanan abrasi yang dapat digunakan untuk restorasi kelas I dan restorasi kelas
Universitas Sumatera Utara
II. Permukaannya yang cukup halus menjadikannya sebaik resin microfiller dalam hal
estetika, sehingga tidak jarang digunakan untuk restorasi kelas III dan kelas V.6,11
2.1.3.4 Resin Komposit Nanofiller
Suatu bahan restorasi komposit yang memiliki sifat fisik sangat baik dengan
hasil pemolesan maupun kekuatan telah dikembangkan yaitu komposit nanofiller.
Komposit nanofiller merupakan bahan restorasi universal yang diaktifasi oleh visible
light yang dirancang untuk keperluan merestorasi gigi anterior maupun posterior.
Memiliki sifat kekuatan dan ketahanan hasil poles yang sangat baik. Dikembangkan
dengan konsep nanoteknologi yang biasanya digunakan untuk membentuk suatu
produk yang dimensi komponen kritisnya adalah sekitar 0,1 hingga 100 nanometer.
Secara teori, nanoteknologi digunakan untuk membuat suatu produk yang lebih
ringan, lebih kuat, lebih murah dan lebih tepat. Karena bersifat universal, komposit
bisa digunakan untuk gigi anterior maupun posterior, sandwich techinque bersama
dengan bahan resin glass ionomer, cusp buildup, core buildup splinting, restorasi
indirek gigi anterior maupun posterior termasuk inlay,onlay dan veneer.12
Komposisi bahan komposit ini terdiri dari sistem resin bersifat dapat
mengurangi penyusutan, yaitu bisphenol glycidyl methacrylate (BIS-GMA),
BIS-EMA, urethane dimethacrylate (UDMA), dan sejumlah kecil triethylene glycol
dimethacrylate (TEGDMA). Sedangkan filler berisi kombinasi antara filler nanosilica
20nm yang tidak berkelompok, dimana kelompok tersebut terdiri dari partikel
zirconia/ silica dengan ukuran 5-20 nm. Ukuran partikel satu cluster adalah berkisar
atara 0,6-1,4 mikron. Distribusi filler komposit ini adalah 78,5 % berat. Ukuran suatu
nanomer diantara 1/1,000,000,000 meter atau 1/80,000 tebal rambut manusia.
Komposit nano yang dikembangkan dengan menggunakan teknik nanotechnology,
memiliki hasil poles seperti pada komposit mikro tetapi memiliki kekuatan dan
tingkat keausan seperti pada komposit hibrid.12
Terdapat perbedaan dalam hal ukuran partikel filler pada komposit hibrid
dengan nano. Ukuran partikel filler yang relatif besar pada komposit hybrid membuat
filler komposit ini menjadi lebih tinggi sehingga meningkatkan kekuatan komposit ini.
Universitas Sumatera Utara
Komponen filler pada komposit nano berisi kombinasi yang unik antara nanopartikel
individual dan nanocluster. Nano partikel adalah partikel yang terpisah dan tidak
berkelompok berukuran 20nm. Nanocluster terdiri dari partikel-partikel dengan
ukuran nano yang dengan mudah berikatan membentuk kelompok partikel sehingga
memungkinkan distribusi filler dan kekuatan yang lebih tinggi pada komposit ini.
Distribusi nanopartikel dan nanocluster akan mengurangi jumlah ruang interstitial
antar partikel filler sehingga dapat meningkatkan sifat fisis dan hasil poles yang lebih
baik bila dibandingkan dengan komposit yang lain.12
2.1.3.5 Resin komposit Nano Hibrid
Resin komposit nano hibrid adalah resin komposit yang dikembangkan dari
campuran resin komposit nanofiller dan microfiller, suatu terobosan yang membuat
peningkatan cukup signifikan adalah hal kandungan bahan pengisi dan peningkatan
sifat fisik material. Kandungan matriks pada komposit ini sama seperti pada komposit
lainnya yaitu Bis-GMA konvensional yang dikembangkan oleh Bowen, tetapi
beberapa tipe monomer ditambahkan pada resin komposit nanohibrid seperti
monomer dimer acid base dimethacrylate dan monomer special urethane
(TGD-urethane). Ukuran partikel dari komposit ini rata-rata 1,005-0,01 μm.13
2.2
Sifat-sifat Resin Komposit
Untuk memperoleh masa penggunaan klinis yang baik, resin komposit harus
mempunyai sifat-sifat tertentu.
2.2.1 Sifat mekanis resin komposit
2.2.1.1 Kekuatan resin komposit
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang
diberikan kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan terdiri dari kekuatan
kompresi (compressive strength), kekuatan tarik ( tensile strength ) dan modulus
elastic. Setiap resin komposit memiliki kekuatan yang berbeda-beda, misalnya
kekuatan kompresi dari resin komposit tradisional (250-300 Mpa) lebih rendah dari
Universitas Sumatera Utara
komposit hibrid (300-350 Mpa). Resin komposit hibrid (70-90 Mpa) juga mempunyai
kekuatan tarik
yang
lebih
baik
dari
resin
komposit
microfiller
(30-50
1
Mpa). Compressive strength adalah kemampuan material untuk mempertahan
keutuhannya di bawah tekanan. Artinya berapa besar tekanan yang dapat diterima
oleh material itu sebelum hancur dan sehinga material itu tidak dapat digunakan lagi.
Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material sebelum kehancurannya
disebut compressive strength.1
2.2.1.2 Kekerasan resin komposit
Kekerasan dari resin komposit ( 22- 80 kg/mm2) lebih rendah dari enamel
( 343 kg/mm2). Kekuatan dari resin komposit biasa lebih baik daripada resin
komposit dengan partikel microfine karena kekerasan dan fraksi volume dari partikel
pengisinya.1
2.2.2 Sifat fisis resin komposit
Penyerapan air, solubilitas air, perubahan warna, working dan setting time,
konduktivitas termal dan pengerutan saat polimerisasi merupakan sifat-sifat fisis dari
resin komposit. Sifat fisis ini dapat mempengaruhi ketahanan jangka panjang dari
restorasi resin komposit.1
2.2.2.1
Pengerutan polimerisasi ( polymerization shrinkage)
Pengerutan polimerisasi dipengaruhi langsung oleh oligomer dan bahan
pengencer. Untuk resin komposit jenis mikrohibrid pengerutan hanya sekitar 0,6 % 1,4 % dan 2 %- 3 % untuk komposit jenis mikrofill. Pengerutan ini menyebabkan
tekanan polimerisasi sebesar 13 Mpa diantara komposit dan struktur gigi. Tekanan ini
dapat menganggu ikatan antara komposit dan gigi, sehingga menimbulkan celah kecil
yang dapat menyebabkan masuknya air liur.3
2.2.2.2
Ekspansi Termis
Koefisien ekspansi panas dari resin komposit berkisar antara 25-38 x 10-6/ºC.
untuk resin komposit microfiller adalah sebesar 55-68 x 0-6/ºC. ekspansi termis dari
Universitas Sumatera Utara
resin komposit biasa lebih besar daripada resin komposit dengan partikel mikro,
karena konduktivitas yang lebih tinggi dari filler anorganik dibandingkan dengan
matriks polimer.3
2.2.2.3
Kelarutan
Kelarutan air dari resin komposit bervariasi dari 0,25 – 2,5 mg/mm3 .
Intensitas dan durasi dari penyinaran yang tidak adekuat dapat menyebabkan
polimerisasi tidak maksimal, terutama pada bagian permukaan dari restorasi.
Polimerisasi yang tidak adekuat menyebabkan lebih tingginya penyerapan air dan
kelarutan dari komposit, secara tidak langsung hal ini juga dapat mempengaruhi
stabilitas warna dari restorasi.3
2.2.2.4 Stabilitas Warna
Translusensi dan stabilitas warna yang baik sangat penting untuk menjaga
tingkat estetika dari komposit. Semakin bahan restorasi mendekati warna permukaan
gigi maka semakin baik pula estetika yang dihasilkan. Perubahan warna yang
membuat bahan menjadi tidak cocok dengan warna permukaan gigi menjadi alasan
utama untuk mengganti restorasi. Perubahan warna dapat terjadi akibat reaksi
oksidasi dan hasil dari pertukaran air dalam matriks polimer, serta interaksi dari
polimer yang tidak bereaksi dengan inisiator dan akselerator dari komposit.3
2.2.2.5
Penyerapan Air
Penyerapan air oleh resin komposit adalah suatu proses difusi yang terkontrol,
proses penyerapan terjadi terutama di dalam matriks resin, air diserap oleh matriks
polimer yang dapat menyebabkan matriks filler mengalami proses debonding dan
degradasi hidrolitik. Hal ini akan mempengaruhi sifat mekanis dari suatu komposit.
Ketika resin terendam oleh air, beberapa komponen seperti monomer yang tidak
bereaksi dan sejumlah filler, larut dan terlepas keluar dari komposit. Hal ini
menyebabkan penurunan berat dan solubilitas dari bahan. Pelepasan komponen ini
Universitas Sumatera Utara
juga dapat mempengaruhi perubahan dimensi dari komposit, kinerja klinis, aspek
estetika dari restorasi, dan biokompabilitas dari material.1,13,10
2.3
Warna ( Shade )
Tiga pertimbangan utama dalam warna (shade) didasarkan pada sistem yang
dikembangkan oleh Munsell adalah hue, chroma, dan nilai dari suatu obyek. Hue
adalah apa yang biasanya anggap sebagai ‘warna’ dan ditentukan oleh panjang
gelombang cahaya. Chroma adalah derajat kejenuhan atau kemurnian bahwa hue
( dianggap sebagai intensitas atau konsentrasi warna ). Chroma meningkat seiring
usia pada enamel dan dentin, sementara hue tidak mempunyai nilai berdasarkan
pengujian in vitro. Nilai adalah tingkat terang atau gelap warna bahan yang
ditentukan oleh transmisi cahaya melalui refleksi cahaya dari obyek. Nilai dari hitam
( 0 ) menjadi putih ( 10 ) dibawah sistem Munsell. Tingkat transmisi cahaya
menentukan tranlusensi dengan transmisi yang lebih besar mengakibatkan
translusensi yang lebih besar. Tingkat hamburan cahaya mempengaruhi opalescent
dan penampilan gigi atau restorasi. Penyerapan cahaya mempengaruhi opacity dan
tingkat fluorensensi mempengaruhi sejauh mana suatu material dapat menyerap
cahaya UV dan menunjukkan sebagai cahaya tampak. Semua karakteristik dalam
komposit yang dipilih harus kompatibel dengan gigi berdekatan.14
Restorasi resin komposit harus sesuai dengan gigi untuk hue, chroma, nilai,
translusensi, opacity, fluoresensi dan opalescent. Hal ini dapat dicapai dengan satu
atau beberapa warna, tergantung pada sistem komposit. Translusensi dan opacity
penting untuk seleksi shade. Jika shade terpilih tidak meniru translusensi dan opacity
gigi, akan menjadi jelas dan tidak berbaur. Secara umum, kemampuan komposit pada
ketebalan tertentu untuk memberikan opacity dan translusensi, beberapa memerlukan
ketebalan lebih besar untuk memblokir benda yang gelap seperti rongga mulut. Tanpa
opalescence, resin komposit akan tampak kusam.14
Universitas Sumatera Utara
2.4 Kerangka Teori
Resin Komposit
Komposisi
Klasifikasi
Sifat -sifat
Fisik
Mekanis
Resin
Komposit
Microfiller
Matriks
Filler
Coupling
Agent
Polimerization
shrinkage
Ekspansi
termal
Sistem
polimerisasi
Kelarutan
Inhibitors
Stabilitas
warna
Optical
Modifier
Pigmen
Penyerapan
air
Kekerasan
Resin
Komposit
Macrofiller
Kekuatan
Resin
Komposit
hibrid
Resin
Komposit
nanofiller
Resin
Komposit
nanohibrid
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kerangka Konsep
Resin Komposit
Nanofiller
Warna A1
Warna A2
Polimerisasi
20 detik
Warna A3
Kekuatan tekan
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Resin Komposit Partikel Nano
Resin komposit adalah gabungan dua atau lebih bahan berbeda dengan
sifat-sifat yang unggul. Bahan-bahan ini memiliki sifat mekanis yang baik dan
mendekati sifat-sifat dentin dan enamel. Resin komposit paling umum digunakan
untuk bahan restorasi karena merupakan bahan yang baik dari segi estetika, kekuatan
dan ketahanan terhadap keausan bahan. Resin komposit sering digunakan untuk
restorasi anterior kelas 3, 4 dan 5 di mana estetika menjadi keutamaan. Resin
komposit juga dapat digunakan untuk restorasi posterior karena tahan terhadap
keausan dan mengurangi polimerisasi.1
Perkembangan teknologi nano juga merambah bidang kedokteran gigi dengan
terciptanya resin komposit partikel nano. Resin komposit partikel nano memiliki
ukuran partikel 1-100nm sehingga sifat optis dan kemampuan polesnya sangat bagus
dibandingkan resin komposit yang lain. Selain itu, sifat mekanisnya juga baik karena
partikelnya yang berukuran nano berdistribusi secara merata di dalam matriks resin.1
2.1.1 Komposisi Resin Komposit
Resin komposit adalah struktur yang terdiri dari sejumlah komponen utama :
matriks polimer organik, partikel bahan pengisi inorganik, coupling agent, sistem
inisiator-akselator, inhibitor dan optical modifier.1 Komponen lain dapat ditambahkan
untuk meningkatkan sifat, penampilan, dan daya tahan.6
2.1.1.1 Matriks
Komposit generasi baru menggunakan dimethacrylate oligomers, yang secara
umum menggunakan bisphenol glycidyl methacrylate (Bis-GMA) dan urethane
dimethacrylate (UDMA). Oligomer ini adalah cairan yang kental, yang membutuhkan
cairan monomer dimethacrylate dengan berat jenis rendah seperti triethylene glycol
dimethacrylate (TEGDMA).7 TEGDMA mempunyai peranan yang penting karena
Universitas Sumatera Utara
mengurangi viskositas dari matriks, yang dapat meningkatkan kandungan bahan
pengisi (filler).8
2.1.1.2
Bahan Pengisi (Filler)
Partikel bahan pengisi pada umunya terdiri dari ground quartz, boron silikat,
litium-aluminum silikat kaca, dan silikon dioksida. Radiopasitas didapatkan dengan
penambahan logam pada bahan pengisi, misalnya barium, stronsium dan
zink. Ukuran dan distribusi dari bahan pengisi ini memegang peranan penting dalam
menentukan sifat fisik dan mekanis dari resin komposit.8
Kegunaan dari bahan pengisi antara lain meningkatkan estetik dan sifat resin
komposit seperti compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, dan
untuk mengurangi polymerization shrinkage, ekspansi termal dan kontraksi,
mengontrol cara pemakaian dan stabilitas, serta mengurangi penyerapan air.1
2.1.1.3 Coupling Agents
Supaya resin komposit dapat mempunyai sifat mekanis yang baik , hal yang
paling penting adalah filler dan resin harus memiliki ikatan yang sangat kuat. Jika
terdapat kerusakan pada hubungan ini, jika terjadi tekanan pada permukaan resin
komposit, tekanan tersebut tidak akan terdistribusi dengan baik pada seluruh material,
dimana permukaan tersbut akan menjadi sumber utama terjadinya fraktur, yang dapat
menjurus ke disintegrasi dari resin komposit.7 Ikatan antara partikel bahan pengisi dan
resin matriks didapatkan melalui trifunctional alcoxy silanes yang secara umum
disebut sebagai silane. Coupling agent diaplikasikan pada permukaan partikel
inorganik dicampurkan dengan monomer yang belum bereaksi. Bahan silane harus
kompatibel secara kimia dengan bahan pengisi maupun resin matriks.9
Silane disebut sebagai coupling agents karena silane membentuk ikatan
diantara kandungan organik dan inorganik dari komposit. Salah satu ujung dari
molekul mengandung functional groups (methoxy), yang menghidrolisasi dan
bereaksi dengan bahan pengisi inorganik dan ujung satu lagi mempunyai ikatan ganda
methacrylate yang berkopomilerisasi dengan monomer.6
Universitas Sumatera Utara
2.1.1.4 Inisiator dan akselerator
Peran dari sistem polimerisasi adalah untuk
mempolimerisasi dan
menghubungkan sistem menjadi massa yang keras. Sistem ini dibutuhkan untuk
mengubah material restorasi yang lunak menjadi restorasi yang keras dan tahan lama.
Reaksi polimerisasi dapat dilakukan dengan aktivasi cahaya (light-curing),
self-curing (aktivasi kimia) dan dual curing (aktivasi kimia dan cahaya).9
2.1.1.5 Inhibitor
Inhibitor ditambahkan dalam sistem resin untuk meminimalisir atau mencegah
polimerisasi spontan atau tidak disengaja dari monomers. Selain itu, inhibitor juga
berfungsi untuk memperpanjang masa penyimpanan dari resin. Inhibitor tipikal
adalah butylated hydroxytoluene (BHT) yang digunakan dengan konsentrasi berat
0,01 %.1
+
2.1.1.6 Optical Modifier
Untuk memperoleh penampilan yang alami, resin komposit harus mempunyai
visual shading dan translusensi yang sama dengan sifat struktur gigi yang
bersangkutan. Shading diperoleh dengan menambahkan berbagai pigment, biasanya
terdiri dari partikel metal oxide dengan jumlah tertentu. Translusensi dan opasitas
disesuaikan kebutuhan untuk mencocokkan dengan enamel dan dentin. Sangat
penting dikethui bahwa seluruh optical modifier mempengaruhi transmisi cahaya
yang melewati komposit. Oleh karena itu, warna yang lebih tua atau opasitas yang
lebih besar mengurangi kedalam dari kemampuan light-curing dan memerlukan
peningkatan waktu curing atau menggunakan lapisan yang lebih tipis ketika curing.10
2.1.1.7 Pigmentasi Warna
Warna dan translusensi bahan restorasi estetik tidak hanya dipengaruhi oleh
sifat makroskopik seperti matriks serta komposisi dan isi filler, namun juga
dipengaruhi oleh penambahan pigmen yang relatif minor serta seluruh komponen
Universitas Sumatera Utara
kimia yang lain dari bahan tersebut termasuk komponen inisiasi dan agen pengikat
filler. Pigmentasi warna bertujuan agar warna resin komposit menyamai warna gigi
geligi asli. Zat warna yang biasa dipergunakan adalah ferric oxide, cadmium black,
mercuric
sulfide,
dan
lain-lain.
Ferric
oxide
akan
memberikan
warna
coklat-kemerahan. Cadmium black memberikan warna kehitaman dan mercuric
sulfide memberikan warna merah.22
2.1.2 Sistem Polimerisasi
Proses polimerisasi resin komposit terdiri dari beberapa tahap, yakni induksi,
propagasi, transfer rantai, terminasi. Tahap awal reaksi dikontrol oleh dua proses,
yakni aktivasi dan inisiasi. Aktivasi merupakan proses untuk menghasilkan radikal
bebas yang dapat diperoleh dari aktivasi molekul penghasil radikal bebas, salah
satunya dengan menggunakan sinar tampak.1
2.1.3 Klasifikasi Resin Komposit
Sejumlah klasifikasi telah digunakan untuk bahan resin komposit. Salah
satunya yaitu sistem klasifikasi didasarkan pada ukuran rata-rata partikel bahan
pengisi utama yaitu terdiri dari resin komposit macrofiller, resin komposit microfiller,
resin komposit hibrid dan resin komposit nanofiller.1
2.1.3.1 Resin Komposit Macrofiller
Resin komposit ini biasa disebut dengan komposit konvensional, atau
komposit berbahan pengisi makro, disebut demikian karena ukuran partikel bahan
pengisisnya yang relatif besar. Bahan pengisi yang paling banyak digunakan untuk
komposit ini adalah quartz giling. Besarnya sekitar 8-12 μm dan partikel terbesar
sekitar 50 μm. Banyaknya bahan pengisi umumnya 70%-80% berat atau 60-65 %
volume. Partikel pengisi yang terpapar, beberapa cukup besar dan dikelilingi oleh
sejumlah besar matriks resin. Kekurangan utama dari komposit tradisional adalah
permukaan kasar yang terjadi selama berlangsung keausan dari matriks resin lunak
yang menyebabkna partikel pengisi yang lebih tahan aus terangkat. Penyelesaian
Universitas Sumatera Utara
restorasi dapat menghasilkan permukaan kasar, begitupun penyikatan gigi dan
pengunyahan. Restorasi ini juga memiliki kecenderungan berubah warna, sebagian
karena kecerendungan dari permukaan bertekstur kasar untuk mengikat warna.1
2.1.3.2 Resin Komposit Microfiller
Resin komposit jenis ini mulai diedarkan pada akhir tahun 1970, ukuran
partikel dari resin komposit microfiller (0,03-0,5 μm) lebih kecil bila dibandingkan
dengan resin komposit macrofiller. Komposit ini mempunyai nilai estetis yang sangat
baik karena mempunyai permukaan yang halus dan berkilau apabila dipoles, dan
bentuk permukaannya sangat mirip dengan enamel. Komposit ini juga mempunyai
tingkat modulus elastisitas yang lebih rendah dan beradaptasi pada gigi lebih baik
dari komposit lainnya, sehingga resin komposit ini banyak digunakan untuk restorasi
kelas V pada cemento-enamel junction. Beberapa penelitian menyimpulkan bahwa
resin komposit mikrofil lebih banyak disukai untuk restorasi kelas V daripada jenis
komposit lain. Tetapi komposit mikrofil mempunyai memiliki sifat fisik dan mekanis
yang kurang dibandingkan dengan komposit macrofiller. Hal ini karena 50-70 %
volume bahan resotrasi terbuat dari resin, sehingga jumlah resin yang lebih banyak
dibandingkan dengan bahan pengisi menyebabkan penyerapan air yang lebih tinggi
dan ekspansi termal yang lebih tinggi.1
2.1.3.3 Resin Komposit Hibrid
Kategori bahan komposit ini dikembangkan dalam rangka memperoleh
kehalusan permukaan yang lebih baik dari komposit microfiller sementara
mempertahankan sifat komposit partikel kecil tersebut. Kebanyakan bahan pengisi
hybrid modern terdiri atas silika kolodial dan partikel kaca yang dihaluskan yang
mengandung logam berat, yang mengisi kandungan bahan pengisi sebesar 70-80 %
berat. Partikel pengisinya berkisar antara 0,5-1 μm, tetapi dengan ukuran partikel
yang bervariasi (0-1,3 μm). Resin komposit hibrid sangat populer karena kekuatan
dan ketahanan abrasi yang dapat digunakan untuk restorasi kelas I dan restorasi kelas
Universitas Sumatera Utara
II. Permukaannya yang cukup halus menjadikannya sebaik resin microfiller dalam hal
estetika, sehingga tidak jarang digunakan untuk restorasi kelas III dan kelas V.6,11
2.1.3.4 Resin Komposit Nanofiller
Suatu bahan restorasi komposit yang memiliki sifat fisik sangat baik dengan
hasil pemolesan maupun kekuatan telah dikembangkan yaitu komposit nanofiller.
Komposit nanofiller merupakan bahan restorasi universal yang diaktifasi oleh visible
light yang dirancang untuk keperluan merestorasi gigi anterior maupun posterior.
Memiliki sifat kekuatan dan ketahanan hasil poles yang sangat baik. Dikembangkan
dengan konsep nanoteknologi yang biasanya digunakan untuk membentuk suatu
produk yang dimensi komponen kritisnya adalah sekitar 0,1 hingga 100 nanometer.
Secara teori, nanoteknologi digunakan untuk membuat suatu produk yang lebih
ringan, lebih kuat, lebih murah dan lebih tepat. Karena bersifat universal, komposit
bisa digunakan untuk gigi anterior maupun posterior, sandwich techinque bersama
dengan bahan resin glass ionomer, cusp buildup, core buildup splinting, restorasi
indirek gigi anterior maupun posterior termasuk inlay,onlay dan veneer.12
Komposisi bahan komposit ini terdiri dari sistem resin bersifat dapat
mengurangi penyusutan, yaitu bisphenol glycidyl methacrylate (BIS-GMA),
BIS-EMA, urethane dimethacrylate (UDMA), dan sejumlah kecil triethylene glycol
dimethacrylate (TEGDMA). Sedangkan filler berisi kombinasi antara filler nanosilica
20nm yang tidak berkelompok, dimana kelompok tersebut terdiri dari partikel
zirconia/ silica dengan ukuran 5-20 nm. Ukuran partikel satu cluster adalah berkisar
atara 0,6-1,4 mikron. Distribusi filler komposit ini adalah 78,5 % berat. Ukuran suatu
nanomer diantara 1/1,000,000,000 meter atau 1/80,000 tebal rambut manusia.
Komposit nano yang dikembangkan dengan menggunakan teknik nanotechnology,
memiliki hasil poles seperti pada komposit mikro tetapi memiliki kekuatan dan
tingkat keausan seperti pada komposit hibrid.12
Terdapat perbedaan dalam hal ukuran partikel filler pada komposit hibrid
dengan nano. Ukuran partikel filler yang relatif besar pada komposit hybrid membuat
filler komposit ini menjadi lebih tinggi sehingga meningkatkan kekuatan komposit ini.
Universitas Sumatera Utara
Komponen filler pada komposit nano berisi kombinasi yang unik antara nanopartikel
individual dan nanocluster. Nano partikel adalah partikel yang terpisah dan tidak
berkelompok berukuran 20nm. Nanocluster terdiri dari partikel-partikel dengan
ukuran nano yang dengan mudah berikatan membentuk kelompok partikel sehingga
memungkinkan distribusi filler dan kekuatan yang lebih tinggi pada komposit ini.
Distribusi nanopartikel dan nanocluster akan mengurangi jumlah ruang interstitial
antar partikel filler sehingga dapat meningkatkan sifat fisis dan hasil poles yang lebih
baik bila dibandingkan dengan komposit yang lain.12
2.1.3.5 Resin komposit Nano Hibrid
Resin komposit nano hibrid adalah resin komposit yang dikembangkan dari
campuran resin komposit nanofiller dan microfiller, suatu terobosan yang membuat
peningkatan cukup signifikan adalah hal kandungan bahan pengisi dan peningkatan
sifat fisik material. Kandungan matriks pada komposit ini sama seperti pada komposit
lainnya yaitu Bis-GMA konvensional yang dikembangkan oleh Bowen, tetapi
beberapa tipe monomer ditambahkan pada resin komposit nanohibrid seperti
monomer dimer acid base dimethacrylate dan monomer special urethane
(TGD-urethane). Ukuran partikel dari komposit ini rata-rata 1,005-0,01 μm.13
2.2
Sifat-sifat Resin Komposit
Untuk memperoleh masa penggunaan klinis yang baik, resin komposit harus
mempunyai sifat-sifat tertentu.
2.2.1 Sifat mekanis resin komposit
2.2.1.1 Kekuatan resin komposit
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang
diberikan kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan terdiri dari kekuatan
kompresi (compressive strength), kekuatan tarik ( tensile strength ) dan modulus
elastic. Setiap resin komposit memiliki kekuatan yang berbeda-beda, misalnya
kekuatan kompresi dari resin komposit tradisional (250-300 Mpa) lebih rendah dari
Universitas Sumatera Utara
komposit hibrid (300-350 Mpa). Resin komposit hibrid (70-90 Mpa) juga mempunyai
kekuatan tarik
yang
lebih
baik
dari
resin
komposit
microfiller
(30-50
1
Mpa). Compressive strength adalah kemampuan material untuk mempertahan
keutuhannya di bawah tekanan. Artinya berapa besar tekanan yang dapat diterima
oleh material itu sebelum hancur dan sehinga material itu tidak dapat digunakan lagi.
Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material sebelum kehancurannya
disebut compressive strength.1
2.2.1.2 Kekerasan resin komposit
Kekerasan dari resin komposit ( 22- 80 kg/mm2) lebih rendah dari enamel
( 343 kg/mm2). Kekuatan dari resin komposit biasa lebih baik daripada resin
komposit dengan partikel microfine karena kekerasan dan fraksi volume dari partikel
pengisinya.1
2.2.2 Sifat fisis resin komposit
Penyerapan air, solubilitas air, perubahan warna, working dan setting time,
konduktivitas termal dan pengerutan saat polimerisasi merupakan sifat-sifat fisis dari
resin komposit. Sifat fisis ini dapat mempengaruhi ketahanan jangka panjang dari
restorasi resin komposit.1
2.2.2.1
Pengerutan polimerisasi ( polymerization shrinkage)
Pengerutan polimerisasi dipengaruhi langsung oleh oligomer dan bahan
pengencer. Untuk resin komposit jenis mikrohibrid pengerutan hanya sekitar 0,6 % 1,4 % dan 2 %- 3 % untuk komposit jenis mikrofill. Pengerutan ini menyebabkan
tekanan polimerisasi sebesar 13 Mpa diantara komposit dan struktur gigi. Tekanan ini
dapat menganggu ikatan antara komposit dan gigi, sehingga menimbulkan celah kecil
yang dapat menyebabkan masuknya air liur.3
2.2.2.2
Ekspansi Termis
Koefisien ekspansi panas dari resin komposit berkisar antara 25-38 x 10-6/ºC.
untuk resin komposit microfiller adalah sebesar 55-68 x 0-6/ºC. ekspansi termis dari
Universitas Sumatera Utara
resin komposit biasa lebih besar daripada resin komposit dengan partikel mikro,
karena konduktivitas yang lebih tinggi dari filler anorganik dibandingkan dengan
matriks polimer.3
2.2.2.3
Kelarutan
Kelarutan air dari resin komposit bervariasi dari 0,25 – 2,5 mg/mm3 .
Intensitas dan durasi dari penyinaran yang tidak adekuat dapat menyebabkan
polimerisasi tidak maksimal, terutama pada bagian permukaan dari restorasi.
Polimerisasi yang tidak adekuat menyebabkan lebih tingginya penyerapan air dan
kelarutan dari komposit, secara tidak langsung hal ini juga dapat mempengaruhi
stabilitas warna dari restorasi.3
2.2.2.4 Stabilitas Warna
Translusensi dan stabilitas warna yang baik sangat penting untuk menjaga
tingkat estetika dari komposit. Semakin bahan restorasi mendekati warna permukaan
gigi maka semakin baik pula estetika yang dihasilkan. Perubahan warna yang
membuat bahan menjadi tidak cocok dengan warna permukaan gigi menjadi alasan
utama untuk mengganti restorasi. Perubahan warna dapat terjadi akibat reaksi
oksidasi dan hasil dari pertukaran air dalam matriks polimer, serta interaksi dari
polimer yang tidak bereaksi dengan inisiator dan akselerator dari komposit.3
2.2.2.5
Penyerapan Air
Penyerapan air oleh resin komposit adalah suatu proses difusi yang terkontrol,
proses penyerapan terjadi terutama di dalam matriks resin, air diserap oleh matriks
polimer yang dapat menyebabkan matriks filler mengalami proses debonding dan
degradasi hidrolitik. Hal ini akan mempengaruhi sifat mekanis dari suatu komposit.
Ketika resin terendam oleh air, beberapa komponen seperti monomer yang tidak
bereaksi dan sejumlah filler, larut dan terlepas keluar dari komposit. Hal ini
menyebabkan penurunan berat dan solubilitas dari bahan. Pelepasan komponen ini
Universitas Sumatera Utara
juga dapat mempengaruhi perubahan dimensi dari komposit, kinerja klinis, aspek
estetika dari restorasi, dan biokompabilitas dari material.1,13,10
2.3
Warna ( Shade )
Tiga pertimbangan utama dalam warna (shade) didasarkan pada sistem yang
dikembangkan oleh Munsell adalah hue, chroma, dan nilai dari suatu obyek. Hue
adalah apa yang biasanya anggap sebagai ‘warna’ dan ditentukan oleh panjang
gelombang cahaya. Chroma adalah derajat kejenuhan atau kemurnian bahwa hue
( dianggap sebagai intensitas atau konsentrasi warna ). Chroma meningkat seiring
usia pada enamel dan dentin, sementara hue tidak mempunyai nilai berdasarkan
pengujian in vitro. Nilai adalah tingkat terang atau gelap warna bahan yang
ditentukan oleh transmisi cahaya melalui refleksi cahaya dari obyek. Nilai dari hitam
( 0 ) menjadi putih ( 10 ) dibawah sistem Munsell. Tingkat transmisi cahaya
menentukan tranlusensi dengan transmisi yang lebih besar mengakibatkan
translusensi yang lebih besar. Tingkat hamburan cahaya mempengaruhi opalescent
dan penampilan gigi atau restorasi. Penyerapan cahaya mempengaruhi opacity dan
tingkat fluorensensi mempengaruhi sejauh mana suatu material dapat menyerap
cahaya UV dan menunjukkan sebagai cahaya tampak. Semua karakteristik dalam
komposit yang dipilih harus kompatibel dengan gigi berdekatan.14
Restorasi resin komposit harus sesuai dengan gigi untuk hue, chroma, nilai,
translusensi, opacity, fluoresensi dan opalescent. Hal ini dapat dicapai dengan satu
atau beberapa warna, tergantung pada sistem komposit. Translusensi dan opacity
penting untuk seleksi shade. Jika shade terpilih tidak meniru translusensi dan opacity
gigi, akan menjadi jelas dan tidak berbaur. Secara umum, kemampuan komposit pada
ketebalan tertentu untuk memberikan opacity dan translusensi, beberapa memerlukan
ketebalan lebih besar untuk memblokir benda yang gelap seperti rongga mulut. Tanpa
opalescence, resin komposit akan tampak kusam.14
Universitas Sumatera Utara
2.4 Kerangka Teori
Resin Komposit
Komposisi
Klasifikasi
Sifat -sifat
Fisik
Mekanis
Resin
Komposit
Microfiller
Matriks
Filler
Coupling
Agent
Polimerization
shrinkage
Ekspansi
termal
Sistem
polimerisasi
Kelarutan
Inhibitors
Stabilitas
warna
Optical
Modifier
Pigmen
Penyerapan
air
Kekerasan
Resin
Komposit
Macrofiller
Kekuatan
Resin
Komposit
hibrid
Resin
Komposit
nanofiller
Resin
Komposit
nanohibrid
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kerangka Konsep
Resin Komposit
Nanofiller
Warna A1
Warna A2
Polimerisasi
20 detik
Warna A3
Kekuatan tekan
Universitas Sumatera Utara