1.4 Hipotesis
1. Material BCP dan ACP tidak bersifat
toksik dan dapat mempengaruhi viabilitas sel, ditunjukkan dengan
persentase sel kontrol lebih rendah dari sel yang sudah ditambahkan
dengan material sampel.
2. Terjadi interaksi berupa perlekatan
antara sel fibroblas dengan material BCP maupun ACP.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Biphasic Calcium Phosphate BCP
Biphasic calcium phosphate BCP,
merupakan senyawa apatit yang terdiri dari dua fase yaitu hydroxyapatite HA,
Ca
10
PO
4 6
OH
2
, dan
β-tricalcium phosohate
β-TCP, Ca
3
PO
4 2
, walaupun mempunyai komposisi kimia yang mirip,
keduanya memiliki
kemampuan penyerapan biologis yang berbeda. HA
padat keramik dapat digunakan sebagai implan tulang karena hampir restorable
dan bio-inert. Sedangkan β-TCP berpori yang mampu terdegradasi secara biologis
dengan
laju yang
lebih tinggi,
bioresorbable dan bioaktif.
11
Tingkat kelarutan TCP lebih tinggi dibanding HA dapat digambarkan bahwa
HA β-TCP α-TCP.
4
Oleh karena itu, keramik kalsium fosfat merupakan pilihan
yang baik untuk rekonstruksi bedah, ortopedi,
kedokteran gigi,
dan pembedahan
kraniofasial, tulang
belakang, dan bedah saraf. Sifat kelarutan BCP tergantung pada rasio β-TCPHA.
Semakin tinggi
nilai rasio
dan porositasnya maka semakin mudah larut
material tersebut.
11
BCP dapat terbentuk dari HA yang dipanaskan sintering pada
1200°C selama 6 jam. Persamaan reaksi pembentukan TCP adalah sebagai berikut:
Ca
10
PO
4 6
OH
2
→ 3β-Ca
3
PO
4 2
+ CaO + H
2
O 1
Kumar et al.
12
berhasil mensintesis BCP dari proses sintering. Butiran BCP
disintesis dari
senyawa kalsium
hidroksida dan diammonium hydrogen ortho
phosphate DAP
dengan menggunakan microwave. Jumlah reaktan
yang digunakan untuk reaksi dihitung berdasarkan perbandingan molar CaP
sebesar 1,58. Larutan hasil reaksi tersebut kemudian dikeringkan pada suhu 900°C
dalam microwave selama 20 menit. Gambar 1 memperlihatkan hasil pola
XRD BCP berdasarkan penelitian Kumar et al.
12
Gambar 1 Pola Difraksi XRD BCP pada suhu sintering
900
o
C.
2.2
Amorphous Calcium Phosphate ACP
Senyawa kalsium
fosfat hasil
presipitasi dapat berada dalam fase kristalin maupun fase amorf. Fase kristal
stabil senyawa kalsium fosfat dikenal sebagai hydroxyapatite Ca
10
PO
4 6
OH
2
. Fase amorf kalsium fosfat disebut
amorphous calcium phosphate ACP
yang dapat terbentuk pada awal presipitasi. Penggunaan ACP pada email
dapat membentuk kristal hydroxyapatite. Mineral yang digunakan ini tentu saja
harus tahan terhadap larutan tubuh, tidak mudah terdegradasi, memiliki kekuatan
mekanik yang tinggi dan tidak toksik.
13
ACP merupakan
bahan yang
memiliki sifat preventif dan restoratif
yang dapat digunakan sebagai semen gigi, komposit, dan yang terbaru yaitu
digunakan sebagai perekat ortodontik. Komposit resin-ACP telah digunakan
untuk memulihkan 71 dari kerusakan gigi akibat kehilangan mineral. Pada pH
rendah, ACP dapat menjadi rusak dan tingkat
pelepasan Ca
-2
dan PO
4
supersaturating ion. Selain itu, ACP
bersifat tidak stabil dan dalam lingkungan air ACP bertransformasi menjadi HA.
Kondisi tersebut
kondusif untuk
remineralisasi gigi.
14
Komposisi ACP tidak hanya terdiri atas ion kalsium dan fosfat terdapat ion-
ion lain dalam senyawa ACP. Sebagai contoh ion karbonat CO
3 2-
dengan konsentrasi tinggi ternyata sebagai
penghambat proses transformasi dengan menggantikan posisi ion hidroksil dan ion
fosfat sehingga membentuk kristal apatit karbonat tipe A dan tipe B, sehingga
dapat menghambat proses transformasi dari kalsium fosfat amorf menjadi
hydroxyapatite
.
14
2.3
Fibroblas
Fibroblas adalah sel predominal pulpa
yang dapat berasal dari sel mesenkimal
pulpa yang
tidak berkembang. Fibroblas berbentuk stelat,
dengan nuklei ovoid dan prosesus sitoplasmik
. Bila bertambah tua menjadi lebih bulat, dengan nuklei bulat dan
prosesus sitoplasmik pendek. Perubahan
bentuk disebabkan oleh pengurangan aktivitas sel karena bertambah tua.
15
Fungsi fibroblas adalah sebagai pembuatan substansi dasar dan serabut
kolagen , yang merupakan matriks pulpa.
Fibroblas juga berperan dalam degradasi kolagen
, deposisi
jaringan yang
mengapur, membentuk dentine, dan dapat berkembang
untuk menggantikan
odontoblas yang mati karena memiliki
kemampuan untuk memperbaiki dentin. Fibroblas dapat dijumpai pada daerah
yang kaya sel pulpa terutama pada daerah coronal
.
15
Sel-sel fibroblas dermis memainkan peran penting dalam memperbaharui
sistem dan untuk mempertahapnkan integritas kulit.
16
Sel fibroblas yang akan digunakan dalam pengujian in vitro ini
adalah sel fibroblas dermal normal pada manusia Gambar 2. Para peneliti
mengatakan bahwa meningkatnya jumlah fibroblas
akan dapat
membantu merevitalisasi pulpa gigi dan mengurangi
kemungkinan jaringan pulpa gigi tersebut untuk dibuang.
17
Gambar 2 Sel NHDF mikroskopik.
18
2.4
In Vitro BCP
Pengujian biocompatibilities secara in vitro
dilakukan dengan mendeteksi kerusakan dan kematian sel yang disebut
sitotoksitas.
19
Uji toksisitas salah satunya dilakukan dengan metode MTT assay. Uji
MTT assay
merupakan metode
kolorimetrik, dimana larutan pereaksi [3-4,5-dimetillthiazol-2-yl-2,5-
difeniltetrazolium bromide] ini yang disebut larutan MTT merupakan garam
tetrazolium yang dapat dipecah menjadi kristal formazan oleh sistem suksinat
tetrazolium reduktase yang terdapat dalam jalur respirasi sel pada mitokondria yang
aktif pada sel yang masih hidup. Kristal formazan ini memberi warna ungu yang
dapat dibaca absorbansinya dengan menggunakan mikroplate reader.
20
Akhir dari uji sitotoksisitas dapat memberikan informasi persentase sel
yang mampu bertahan hidup sedangkan pada organ target memberikan informasi
secara langsung tentang perubahan yang terjadi pada fungsi sel secara spesifik.
20
Material untuk pengisi gigi seperti ACP dan
BCP juga
dapat di
uji sitotoksisitasnya dengan MTT assay.
Riberio et al telah berhasil menunjukkan adanya poliferasi sel osteoblas pada bahan
implan BCP dalam waktu 2 hari perendaman. Gambar 3 memperlihatkan
foto SEM hasil perendaman BCP dalam sel
osteoblas yang
dilakukan
Riberio et al.
21
Pada terlihat adanya ikatan
material implan.
Gambar 3 Morfologi sel material impla
perendaman in dengan mengg
2.5
X-Ray Diffraction
Karakterisasi X
XRD merupakan tekni untuk
mengetahui perubahan fasa, dan de
XRD dapat digunakan kualitas kristal suatu ba
jenis-jenis unsur dan terkandung
dalam kualitatif. Informas
diperoleh dari uji struk menggunakan XRD
sudut hamburan 2θ sepanjang sumbu horizont
I sebagai sumbu vertik material tersebut tersus
struktur yang teratur. maksimum dan minim
menunjukkan bahwa struktur kristal.
Pada proses te Gambar 4 yaitu saat be
pada bidang P
1
dan sejauh d, maka akan
terhadap bidang yang dan B. Sementara itu k
mencapai maksimum a fasa yang sama. Pada
dilihat luas AOC sama karena AC sama denga
pantul di 2’ dan 1’ me a Gambar 3 dapat
n antara sel dengan
l osteoblas pada lan BCP 2 hari
in vitro dilihat
ggunakan SEM.
21
action XRD
X-ray diffraction
knik yang digunakan struktur
kristal, n derajat kristalinitas.
n untuk mengetahui u bahan, mengetahui
dan senyawa yang material
secara asi langsung yang
ruktur kristal dengan adalah spektrum
θ yang digambarkan
izontal dan intensitas rtikal. Atom di dalam
rsusun dalam suatu . Adanya intensitas
nimum pada difraksi material memiliki
terjadinya difraksi t berkas sinar-x jatuh
n P
2
yang terpisah n terbentuk sudut θ
g menumbuk titik A u kedua berkas akan
apabila mempunyai da Gambar 4 dapat
a dengan luas BOC ngan BC serta sudut
empunyai fasa yang sama jika AC ditambah
2 AC dan merupakan yang dinyatakan denga
dengan n adalah bilang sama dengan ACd se
persamaan hukum Bragg
n λ = 2d sinθ
Gambar 4 Pola difraksi p memenuhi huk
XRD paling banyak mengidentifikasi minera
mineral karena sangat dan hasilnya cepat dan a
XRD dihasilkan dan di sebuah alat yang disebut
Data
yang dikum
difraktometer yaitu berupa tunggal.
22
Pola XRD memberikan informasi s
kuantitatif maupun k komposisi fasa-fasa mis
Pada metode ini ada tig diperhatikan. Pertama
maksimum, kedua inten ketiga adalah distribusi
fungsi dari sudut difrak memilki pola difraksi y
sidik jari manusia. P sinar-X
berbagai dikumpulkan dalam da
Committee of
Pow Standard
. Hasil anal sampel yang akan dian
fasanya dapat dibanding XRD terukur pada JCPD
Perangkat difraktom terdiri atas beberapa ba
h BC sama dengan n kelipatan dari
λ ngan 2 AC = n
λ ngan bulat. Sin θ
sehingga diperoleh gg sebagai berikut:
2
pada bidang kristal ukum Bragg.
ak digunakan untuk ral atau campuran
t mudah dilakukan n akurat. Data hasil
n dikumpulkan dari ebut difraktometer.
umpulkan oleh
rupa fragmen kristal RD juga dapat
i secara umum baik kualitatif tentang
isalnya campuran. tiga hal yang perlu
a posisi difraksi ensitas puncak dan
usi intersitas sebagai raksi. Setiap bahan
yang khas seperti Pola-pola difraksi
bahan telah
data JCPDS Joint ower
Difraction nalisis pola XRD
dianalisis komposisi ngkan dengan pola
DS. ometer Gambar 5
bagian antara lain
adalah tabung x-ray sebagai sumber biasanya menggunakan sumber CuK
atau CoK , direct beam slit, wadah sampel, dan detektor.
Gambar 5 Perangkat difraktrometer.
23
2.6
Scanning Electron Microscopy SEM
Scanning electron
microscopy SEM adalah salah satu jenis mikroskop
elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambar profil
permukaan benda. Prinsip kerja SEM adalah menembakkan permukaan benda
dengan berkas elektron berenergi tinggi. Elektron ini dihasikan oleh sebuah
sumber yang disebut electron gun, disejajarkan oleh anoda dan magnetic lens
dan difokuskan scanning coil dan detektor. Perangkat mikroskop dapat
dilihat pada Gambar 6. Permukaan benda yang dikenai berkas akan memantulkan
kembali
berkas tersebut
atau menghasilkan elektron sekunder ke segala
arah. Dari hasil pantulan tersebut ada satu arah dengan intensitas paling tinggi. Pada
saat dilakukan pengamatan, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan
berkas elektron di-scan ke seluruh area daerah pengamatan.
24
Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya akan
diperkuat sinyalnya. Besarnya amplitudo akan ditampilkan dalam gradasi gelap-
terang pada layar monitor cathode ray tube
CRT. Layar CRT ini juga berperan dalam menampilkan gambar struktur
sampel yang sudah diperbesar sehingga bisa dilihat. Hasil karakterisasi SEM
menunjukkan morfologi dari sampel uji seperti pada Gambar 3.
Gambar 6 Skema Prinsip Kerja SEM.
25
BAB III METODE PENELITIAN