APLIKASI LOW LEVEL LASER THERAPY (LLLT) dengan GOLD NANOPARTICLE sebagai EKSOGEN FOTOSENSITIZER untuk MENGHILANGKAN KARIES GIGI Repository - UNAIR REPOSITORY
APLIKASI LOW LEVEL LASER THERAPY (LLLT) dengan GOLD NANOPARTICLE sebagai EKSOGEN
FOTOSENSITIZER untuk MENGHILANGKAN KARIES GIGI SKRIPSI MAULIDIANTI DWI KURNIASARI PROGRAM STUDI S-1 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2016
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak miliki Universitas Airlangga.
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT Tuhan semesta alam, atas segala limpahan rahmat, karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul ―Aplikasi Low Level Laser Therapy (LLLT) dengan Gold
Nanoparticle sebagai Eksogen Fotosensitizer untuk Menghilangkan Karies Gigi
‖ dengan baik dan tepat waktu. Tidak lupa sholawat dan salam penulis tujukan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri tauladan yang baik serta memberikan cahaya terang bagi umatnya di dunia.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Kedua orang tua, kakak dan adik-adik penulis yang selalu memberikan dukungan moril maupun materil sebagai motivator penulis untuk terselesaikannya skripsi ini.
2. Ibu Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si selaku dosen pembimbing I dan dosen wali, atas kesediaan bimbingan, motivasi, dan waktu yang diberikan kepada penulis demi tercapainya hasil yang maksimal dengan terselesaikannya skripsi ini.
3. Ibu Dr. Aminatun, Ir. M.Si selaku dosen pembimbing II, atas kesediaan, waktu, koreksi dan saran yang diberikan kepada penulis demi tercapainya hasil yang maksimal dengan terselesaikannya skripsi ini.
4. Bapak Drs. Pujiyanto, M.Si selaku dosen penguji I, atas kesediaan, waktu dan saran yang diberikan kepada penulis demi tercapainya hasi maksimal dengan terselesaikannya skripsi ini.
5. Bapak Andi Hamim Zaidan, M.Si, Ph.D, selaku dosen penguji II, atas kesediaan, waktu, ilmu dan saran yang bersifat membangun demi maksimalnya hasil tulisan skripsi penulis.
6. Bapak Drs. Siswanto, M.Si selaku Ketua Departemen Fisika periode 2010
- – 2015 dan Bapak Dr. Moh. Yasin, M.Si selaku ketua Departemen Fisika periode 2015 – 2020, yang telah memberikan penulis motivasi dan kemudahan dalam menyelesaikan skripsi ini.
7. Seluruh dosen dan karyawan Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga yang senantiasa memberikan motivasi dalam berilmu.
8. Seluruh teman-teman Fisika 2011, teman-teman Laboratorium Fotonika, Laboratorium Material, Laboratorium Biofisika, Laboratorium Intrumentasi serta teman-teman KKN BBM 50 yang selalu menjadi motivasi dan semangat penulis untuk terselesaikannya skripsi ini.
9. Teman – teman, Kiki Fatmawati, Annisa Fardhani, Vinanti Chumairoh, Maulia Yuvi Neselinda, Aditya Budi Fauzi, Risayuni Astuti, Ivana Rosyta, Winda Aprilliani, Fiona Setyo Resmawati, Deriyan Senjaya, Tirta Amerta, Desy Herlina dan Fitri Kurniasari.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan di masa mendatang.
Surabaya, Februari 2016 Penulis,
Maulidianti Dwi Kurniasari Maulidianti Dwi Kurniasari. 2016. Aplikasi Low Level Laser Therapy (LLLT)
dengan Gold Nanoparticle sebagai Eksogen Fotosensitizer untuk Menghilangkan Karies Gigi.
Skripsi ini di bawah bimbingan Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si dan Dr. Aminatun, Ir. M.Si. Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui interaksi cahaya laser dioda hijau dengan fotosensitizer yang digunakan dalam terapi terhadap karies gigi.
Fotosensitizer yang digunakan adalah Gold Nanoparticle (GNP) yang dihasilkan dari dua bahan yaitu asam chloroauric (25mM) dan trisodium sitrat (2,2mM). Hasil karakterisasi panjang gelombang GNP menggunakan Uv-Vis Spektrofotometer adalah 525 nm dan uji TEM memberikan hasil ukuran pada GNP yaitu 20 nm. Pengaturan jarak laser terhadap sampel sejauh 4 cm sesuai
2
dengan karakterisasi jarak laser. Dosis energi yang diberikan adalah 15 J/cm dan waktu penyinaran sampel selama 9 menit 16 detik. Penyinaran laser dengan penambahan fotosensitizer GNP menghasilkan peningkatan terhadap nilai Ca/P, persentase kristalinitas dan kekerasan gigi. Berdasarkan hasil uji dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pemberian GNP dan penyinaran laser belum optimal untuk menghilangkan karies gigi, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian selanjutnya untuk mengoptimasi dosis laser dioda hijau dan lama waktu pemberian GNP.
Kata kunci: Karies Media, Fotosensitizer, Gold Nanoparticle (GNP), Laser Dioda.
Maulidianti Dwi Kurniasari. 2016. Application of Low Level Laser Therapy
(LLLT) with Gold Nanoparticle for Fotosentizer Eksogen for Removing Dental Caries.
This research was under guidance of Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si and Dr. Ir. Aminatun, M.Si. Departement of Physics Faculty of Science and Technology Airlangga University.
ABSTRACT
This research was conducted to know interaction radiation green diode laser with photosensitizer for therapy of dental caries. Photosensitizer used in this research is
Gold Nanoparticle (GNP) produce with chloroauric acid (25mM) and trisodium
citrate (2,2mM). The result of wavelength characterization with UV-Vis spectrofotometer is 525 nm dan TEM result to know shapes of Gold Nanoparticle (GNP) is 20 nm. The distance between diode laser and sample was 4 cm appropiated result of beam area diode laser characterization. The dosage of
2
radiated energy was 15 J/cm and time for radiation was 9 minute 16 second. The radiation of diode laser with photosensitizer GNP produced increasing amount of Ca/P, crystalinitation of hydroxyapatite and hardness of enamel dental caries. Based on the result of this research, it can be concluded that given GNP and radiation of diode laser still not optimal for removing dental caries, thats way on the next research can optimum dosage of green diode laser and addition time for GNP.
Keyword: Caries Media, Photosensitizer, Gold Nanoparticle (GNP), Diode Laser.
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .............................................................. iv LEMBAR ORISINALITAS .................................................................................. v KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi ABSTRAK .......................................................................................................... viii
ABSTRACT ............................................................................................................ ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ x DAFTAR TABEL ................................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
6
1.3. Batasan Masalah
6
1.4. Tujuan Penelitian
6
1.5 Manfaat Penelitian
7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Low Level Laser Therapy (LLLT) ................................................................... 8
2.2. Laser Dioda ..................................................................................................... 9
2.3. Surface Plasmon Resonance (SPR) ............................................................... 13
2.4. Fotosensitizer Gold Nanoparticle (GNP) ...................................................... 16
2.5. Mekanisme Interaksi Laser terhadap Jaringan .............................................. 18
2.5.1. Fotokimia ............................................................................................ 19
2.5.2. Fototermal ........................................................................................... 19
2.5.3. Fotoablasi ............................................................................................. 20
2.5.4. Interaksi Produksi Plasma ................................................................... 21
2.5.5. Fotoakustik .......................................................................................... 22
2.6. Gigi Manusia ................................................................................................. 23
2.7. Enamel Gigi ................................................................................................... 24
2.8. Hidroksiapatit ................................................................................................ 25
2.9. Gigi Karies .................................................................................................... 26
2.10. Uji SEM-EDAX (Scanning Energy Dispersive X-Ray Analysis) ................ 29
2.11. Uji XRD (X-Ray Diffraction) ....................................................................... 30
2.12. Uji Vickers Microhardness ................................................................ ......... 33
BAB III METODE PENELITIAN
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
LAMPIRAN
...................................................................................... 79
DAFTAR PUSTAKA
5.2. Saran ............................................................................................................ 78
5.1. Kesimpulan .................................................................................................. 77
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
4.5. Aplikasi Laser Dioda Hijau dan GNP Sebagai Kandidat Terapi Enamel Gigi Karies ................................................................................................... 73
4.4.3. Uji Kekerasan Vickers ....................................................................... 69
4.4.2. Uji XRD ............................................................................................. 63
4.4.1. Uji SEM-EDAX ................................................................................. 59
4.4. Hasil Uji Pemaparan Laser Dioda Hijau dengan dan Tanpa GNP Terhadap Gigi Karies .................................................................................. 59
4.3. Hasil Uji Radiologi Gigi Karies ................................................................... 57
4.2. Hasil Karakterisasi Laser Dioda .................................................................... 53
4.1.Hasil Sintesis dan Karakterisasi GNP Sebagai Fotosensitizer ....................... 50
3.4.7.3. Analisis Hasil Uji Vickers Microhardness .............................. 48
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................... 36
3.4.7.2. Analisis Hasil Uji XRD .......................................................... 48
3.4.7.1. Analisis Hasil Uji SEM-EDAX ............................................ 47
3.4.7. Analisis Data ....................................................................................... 47
3.4.6. Karakterisasi Sampel ........................................................................... 46
3.4.5. Penyinaran Sampel dengan Laser Dioda Hijau dengan dan tanpa GNP ..................................................................................................... 46
3.4.4. Pembuatan Larutan GNP .................................................................... 43
3.4.3. Karakterisasi Laser Dioda ................................................................... 41
3.4.2. Preparasi Sampel ................................................................................. 40
3.4.1. Penentuan Jenis Karies ........................................................................ 40
3.4. Prosedur Penelitian ........................................................................................ 38
3.3. Variabel Penelitian ........................................................................................ 38
3.2.2. Alat Penelitian ..................................................................................... 37
3.2.1. Bahan Penelitian ................................................................................. 37
3.2. Bahan dan Alat Penelitian ............................................................................. 37
...................................................................................................... 84
DAFTAR TABEL No. Judul Tabel Halaman
61
4.7. Hasil uji vickers mircohardness
68
4.6. Persentase kristalinitas hidroksiapatit
66
4.5. Komposisi Sampel
61
4.4. Persentase unsur Ca/P enamel gigi karies
4.3. Persentase unsur penyususn hidroksiapatit
2.1. Efek termal akibat paparan laser (Niemz, 2007)
58
4.2. Penamaan sampel
56
4.1. Pengukuran stabilitas daya laser terhadap jarak
43
3.1. Karakterisasi variasi jarak laser
20
70
DAFTAR GAMBAR No. Judul Gambar Halaman
4.1 Larutan Gold Nanoparticle (GNP)
4.4 Hasil Karakterisasi Panjang Gelombang terhadap Daya Laser Dioda Hijau
53
4.3 Hasil Uji Spektrofotometri UV-Vis GNP
52
4.2 Hasil Uji TEM GNP
51
49
4.5 Hasil Karakterisasi Daya Laser terhadap Waktu Laser Dioda Hijau
3.9. Set Up Pengukuran Uji Vickers Microhardness Sampel Gigi Karies
48
3.8 Set Up Uji XRD Sampel Gigi Karies
47
Set Up Uji SEM-EDAX Sampel Gigi Karies
46 3.7.
54
55
45
4.10 Spektrum Hasil Uji XRD Sampel B
4.13 Diagram Jenis Sampel terhadap Nilai Kekerasan
65
4.12 Spektrum Hasil Uji XRD Sampel D
65
4.11 Spektrum Hasil Uji XRD Sampel C
64
64
4.6 Hasil Karakterisasi Jarak Laser Dioda Hijau
4.9 Spektrum Hasil Uji XRD Sampel A
60
4.8 Hasil SEM-EDAX Morfologi Permukaan Enamel Gigi Karies
58
4.7 Hasil Radiologi Karies Gigi
57
3.6. Set Up Pemaparan Laser Dioda Hijau
3.5. Set Up Uji TEM GNP
2.1. Karakteristik Luasan dari Berkas Laser Dioda (Sun, 2012) 13
Na
19
2.5. Efek Interaksi Laser terhadap Jaringan (Niemz, 2007)
18
2 O 99,9% ( 3mM ) Zhang, et.al (2012)
2 O 3 .5H
2 S
2 O (1,71 mM) dengan
23
4 .3H
2.4. Hasil Pengukuran UV-vis-NIR dari 9 Sampel Campuran antara HauCl
16
2.3. Perbandingan Nano Partikel dengan Rasio r 2:3 (Voliani, 2013)
15
2.2. Osilasi Elektron pada GNP (Voliani, 2013)
2.6. Bagian Molar Gigi (Sinuhaji, 2010)
2.7. Unit Sel Hidroksiapatit (Nikifaruk, 1985 hal 101)
43
3.1. Diagram Alir Penelitian
3.4. Set Up Karakterisasi Suhu Laser Dioda
43
3.3. Set Up Karakterisasi Panjang Gelombang
41
3.2. Set Up Kestabilan Laser terhadap Waktu
40
34
26
2.10. Bentuk Lekukan Piramida (a. Tampak bawah; b. Tampak samping) (Apsari, 2009)
32
Match, S/M (Apsari et al., 2011)
2.9. Spektrum Hasil Uji XRD QS 680-10 Hz setelah Search
31
2.8. Peristiwa Difraksi Sinar-X
70