Efek Penambahan Kitosan Blangkas (Tachypleus gigas) Nanopartikel Pada Varian Semen Ionomer Kaca Terhadap Mikrostruktur Dentin Dan Komposisi Kimia Melalui SEM-EDX (In vitro)

  EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas) NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro) TESIS

  Oleh

HENNY SUTRISMAN 117160022 PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS

  EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas) NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro) TESIS

  Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Dokter Gigi Spesialis

  Program Studi Ilmu Konservasi Gigi Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara

  Oleh

HENNY SUTRISMAN 117160022 PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS

  Judul Tesis : EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas) NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro).

  Nama Mahasiswa : Henny Sutrisman NIM : 117160022 Program Studi : Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi Menyetujui

  Pembimbing : Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K) Prof.Dr. Harry Agusnar,MSc.,M.Phil Pembimbing I Pembimbing II Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K) Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort.,Ph.D.,

  Sp. Ort Tanggal Lulus :

  05 Februari 2014 Telah diuji Pada Tanggal : 05 Februari 2014 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Trimurni Abidin, drg., M.Kes., Sp KG (K) Anggota : 1. Prof.Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil.

  2. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K)

  3. Dr. Eng. Ir. Indra, MT

  PERNYATAAN

  

EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas)

NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA TERHADAP

MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-

  

EDX (In vitro)

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, 05 Februari 2014 Henny Sutrisman

  

DAFTAR ISTILAH

ART = Atraumatic restorative technique.

  At% = Atomic percent. CEJ = Cementum enamel junction. DEJ = Dentin-enamel junction. DPSC = Dental pulp stem cell. EDX = Energy dispersive x-ray spectrophotometry. FAS = Fluoro alumino silika. HA = Hidroksiapatit. HCA = Hidroksil karbonat apatit. HEMA = Hydroxy-ethyl methacrylate. LSD = Least significancy different. MEE = Materials evaluation and engineering. Mv = Molekul volume. PAA = Polyacrilic acid. REM = Radiological and environmental management. SEM = Scanning electrone microscope SIK = Semen ionomer kaca.

  SIKMR= Semen ionomer kaca modifikasi resin. SIKMRn = Semen ionomer kaca modifikasi resin nanopartikel. TEGDMA = Triethylene glycol dimethacrylate. Wt % = Weight percent.

  

ABSTRAK

  Salah satu masalah utama dalam kedokteran gigi restoratif adalah sulitnya memperoleh adhesi yang baik antara bahan restorasi dengan permukaan gigi. Beberapa bahan juga dikembangkan untuk meningkatkan ikatan terhadap permukaan gigi serta bioaktivitas suatu bahan. Semen ionomer kaca (SIK) merupakan suatu material yang bioaktif karena terdapat elemen silika dan dikembangkan untuk teknik

  

Atraumatic Restoration Technique (ART). Perkembangan semen ionomer kaca

  modifikasi resin (SIKMR) menghasilkan sifat mekanis yang lebih baik. Beberapa penelitian menyarankan penggunaan SIKMR untuk teknik ART dengan tujuan untuk mencapai tingkat kesuksesan restorasi yang lebih tinggi. Pada saat ini dengan perkembangan teknologi nano, material ini juga tersedia dalam bentuk partikel nano yang disebut semen ionomer kaca modifikasi resin nanopartikel (SIKMRn). Penggunaan produk alam di dalam dunia kedokteran gigi juga meningkat, Kitosan merupakan salah satu produk alam yang digunakan untuk meningkatkan bioaktivitas SIK. Penelitian menunjukkan penambahan kitosan ke dalam SIK dapat meningkatkan performa mekanis dan mampu sebagai katalisator dalam pelepasan ion fluor. Penelitian ini bertujuan untuk melihat efek penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap mikrostruktur permukaan dentin dan komposisi kimia. Bahan restorasi yang ditambahkan kitosan nanopartikel diaplikasikan pada gigi premolar yang telah dilakukan preparasi kavitas klas I, kemudian gigi dibelah dengan menggunakan bur disk. Spesimen ditanam dalam

  

mould berukuran 5x3 mm serta dilakukan pengujian sampel dengan alat Energy

Dispersive X-ray Spectrophotometry (EDX) dan Scanning Electrone Microscope

  (SEM). Data dilihat secara kualitatif dan data kuantitatif diuji dengan uji ANOVA serta LSD. Hasil penelitian menunjukkan penambahan kitosan meningkatkan elemen Si, Na, dan Ca serta menurunkan elemen Al dengan nilai p<0,05 pada SIKMR dan SIKMRn. Penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel dengan 0,015 berat pada SIKMR dan SIKMRn dapat mengurangi efek toksik, meningkatkan potensi sebagai material bioaktif dan meningkatkan perlekatan material terhadap dentin.

  

Kata kunci: Kitosan molekul tinggi, semen ionomer kaca, perlekatan antar

  permukaan, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray

  

ABSTRACT

  One of the main problems in restorative dentistry is the difficulty in obtaining good adhesion between restorative material with the tooth surface. Some materials are developed to improve bonding to the tooth surface and bioactivity of a material. Glass ionomer cement (GIC) is a bioactive material because it contains silica elements and was developed for Atraumatic Restoration Technique (ART). The development of the resin-modified GICs resulted in better mechanical properties. Some studies describe the use of resin-modified GICs in ART, aiming at a higher success rate in the restorations. Nowadays with nano technology, this material is available in nano particle glass ionomer form. The use of the natural product in dentistry has increased. Chitosan is one of the natural materials that used to increase the bioactivity of the glass ionomer. Studies showed that addition of chitosan to GIC can improve mechanical performance and capability as a catalyst to release fluoride ions. This study was aimed to examine the effect of the addition of high molecular chitosan nanoparticles in RMGIC and nano RMGIC to the dentin surface microstructure and chemical composition. Nano particle chitosan was added to the restorative materials and then applied to the Class I cavity on the premolar and then the tooth was sectioned with diamond disc. Specimens were placed into a 5x3 mm mold. Sample testing is investigated with Energy Dispersive X-ray Spectrophotometry (EDX) and Scanning Electrone Microscope (SEM). Qualitative data were collected and the quantitative data were tested with ANOVA and LSD. The result showed that the addition of chitosan increases the element of Si, Na and Ca but on the other hand it decreases element of Al with p<0.05 for RMGIC and nano RMGIC. The addition of chitosan nanoparticles with a high molecular weight of 0,015 into RMGIC and nano RMGIC can reduce toxic effects, increasing the potential as a bioactive material and improves adhesion to dentin material.

  

Keywords: Chitosan High Molecule, glass ionomer cements, adhesive interface,

  scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Spesialis Konservasi Gigi dari Universitas Sumatera Utara.

  Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Bapak Halim Sutrisman dan Ibu Rita yang telah membesarkan, memberikan kasih sayang yang tak terbalas, doa, semangat dan dukungan kepada penulis. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada drg.

  Calvin Conelly yang telah banyak membantu dan mendukung, abang penulis drg. Christian Andri Syahputra dan Nicholas Sutrisman, SH, adik penulis Andri Sutrisman, SE, Ak., Anita Carolina, SKG serta segenap keluarga yang memberikan dukungan dan doa kepada penulis.

  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 menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Prof. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp Ort. selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.

  2. Prof. Trimurni Abidin, drg., M.Kes., Sp KG (K) selaku Ketua Program Studi dan pembimbing utama yang telah memberikan judul tesis ini dan banyak meluangkan waktu, memberikan tunjuk ajar, arahan, semangat serta dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

  3. Prof.Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil. selaku pembimbing kedua penulis yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan tunjuk ajar serta bimbingan, arahan, semangat dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

  4. Drg. Cut Nurliza, M.Kes., selaku Ketua Departemen Ilmu Konservasi Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan dukungan serta bantuan kepada penulis.

  5. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K) selaku anggota panitia penguji serta dosen Ilmu Konservasi Gigi yang telah memberikan dukungan, bantuan serta masukan kepada penulis.

  6. Drg. Neviyanti M.Kes., selaku dosen Ilmu Konservasi Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.

  7. Dr. Eng. Ir. Indra, MT selaku anggota panitia penguji dan dosen Fakultas Teknik USU yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.

  8. Prof. Dr. Hanafi Ismail selaku Dekan Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia, Nibong Tebal Penang, yang telah memberikan izin serta bantuan kepada penulis.

  9. Prof. Dr. Sabar D. Hutagalung selaku staff pengajar di bidang ilmu nanomaterial Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia, Nibong Tebal Penang, yang telah memberikan banyak bantuan dan bimbingan kepada penulis selama melakukan penelitian.

  10. Pak Sukirman selaku staff Laboratorium FMIPA Universitas Sumatera Utara atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian.

  11. Seluruh staff serta pegawai Departemen Ilmu Konservasi Gigi FKG USU yaitu drg.Bakrie, drg, Darwis, Kak Wanda, Bang Widi, Kak Fitri, bu Rose, kak Mila, bang Ilyas, bang Jun, Tika, atas segala dukungan serta bantuan selama proses pengerjaan tesis ini.

  12. Teman-teman terbaik dan seperjuangan penulis pada Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi yaitu Dennis, Ponty , Ernani, Pretty, Gita atas bantuan, semangat, dan dukungan yang diberikan dalam suka dan duka.

  Penulis menyadari bahwa tesis ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu, penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan pemecahan masalah praktis.

  Medan, 05 Februari 2014 Penulis,

  (Henny Sutrisman) NIM: 117160022

RIWAYAT HIDUP

  Keterangan Pribadi Nama : Henny Sutrisman Alamat Tempat Tinggal : Jalan Orion No. 1 Medan Jenis Kelamin : Perempuan Agama : Katolik No.Kontak : 08192044510 Nama Ayah : Halim Sutrisman Nama Ibu : Rita Pekerjaan : Dokter gigi

  Pendidikan Formal Sekolah Dasar : SD ST.Thomas 6 Medan (1992-1998) Sekolah Menengah : SMP ST. Thomas 1 Medan (1998-2001) Sekolah Menengah Atas : SMA ST.Thomas 1 Medan (2001-2004) Diploma Bahasa Inggris : STIE IBBI Medan (2004-2005) Fakultas Kedokteran Gigi : Universitas Sumatera Utara Medan

  (2005-2010) Pasca Sarjana : - Magister Ilmu Kedokteran Gigi

  Universitas Sumatera Utara Medan (2010- 2013)

• Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi FKG USU (2011- sekarang)

  Publikasi

  1. Short lecture: “The Addition of Horseshoe Crab’s High Molecular

  

Chitosan in GIC to Increase The Bioactivity in Atraumatic Restoration Technique” th

  pada 8 FDI-IDA Joint Meeting & Medan International Dental Exhibition, November 2012 di Medan, Indonesia.

  2. Short lecture: “Healing of Combined Endo-Perio Lesion Following

  

Application of Calcium Hydroxide in Maxillary Second Molar: A Case Report ” pada

nd The 2 Riau Scientific-Expo, April 2013 di Pekanbaru, Indonesia.

  3. Short lecture: “Clinical Management of A Complicated Crown Fractures

  

with Chronic Apical Periodontitis: A Case Report ” pada Seminar Ilmiah Nasional

IKORGI (SINI 2013), November 2013 di Bali, Indonesia.

  4. Poster: “The Esthetic Rehabilitation of Fractured Maxillary Anterior ” pada seminar Medan Esthetic Dentistry II, Februari 2014 di

  Teeth: A Case Report Medan, Indonesia.

  DAFTAR ISI Halaman

  28

  2.4 Kitosan

  23

  2.4.1. Kitosan blangkas (Tachypleus gigas)

  25

  2.4.2. Kitosan nanopartikel

  26

  2.5 Alat uji

  2.5.1. Scanning Electron Microscope (SEM) 28

  2.3 Adhesi SIK-Dentin

  2.5.2. Energy Dispersive X-Ray (EDX) 30

  2.6 Landasan teori

  32

  2.7 Kerangka konsep

  33

  2.8 Hipotesis penelitian 34

  BAB 3. METODE PENELITIAN

  19

  2.2 SIK sebagai material bioaktif 17

  DAFTAR ISTILAH i

  1

  ABSTRAK ii ABSTRACT iii

  KATA PENGANTAR iv

  RIWAYAT HIDUP vii

  DAFTAR ISI ix

  DAFTAR TABEL xii DAFTAR GAMBAR xiii

  DAFTAR LAMPIRAN xv

  BAB 1. PENDAHULUAN

  1.1 Latar belakang 1

  2.1.2. Semen ionomer kaca nano partikel 14

  1.2 Rumusan masalah

  8

  1.3 Tujuan penelitian

  8

  1.4 Manfaat penelitian

  9 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 10

  2.1 Perkembangan semen ionomer kaca 11

  2.1.1. Semen ionomer kaca modifikasi resin 13

  35

  3.1 Desain penelitian

  3.6.5. Prosedur pengujian sampel dengan EDX

  3.6 Prosedur penelitian

  42

  3.6.1. Pembuatan pasta kitosan

  42

  3.6.2. Persiapan sampel

  44

  3.6.3. Pembuatan bahan uji

  46

  3.6.4. Perlakuan dan pengujian sampel

  46

  48

  3.5.2. Bahan penelitian

  3.6.6. Prosedur pengujian dengan SEM

  48

  3.7 Analisis statistik

  50 BAB 4. HASIL PENELITIAN

  51

  4.1 Gambaran mikrostruktur permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel 51

  4.2 Gambaran permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel 53

  4.3 Perbedaan Komposisi Elemen Material Uji 54

  4.4.Efek penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel terhadap komposisi kimia pada SIKMR dan SIKMRn 57 BAB 5. PEMBAHASAN 61

  5.1 Efek penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap mikrostruktur permukaan dentin

  62

  41

  40

  35

  37

  3.2 Tempat dan waktu

  35

  3.3 Sampel dan besar sampel penelitian

  36

  3.3.1. Sampel penelitian

  36

  3.3.2. Besar sampel penelitian

  36

  3.4 Variabel dan definisi operasional

  37

  3.4.1. Variabel penelitian

  3.4.1.1. Variabel bebas

  3.5.1. Alat penelitian

  37

  3.4.1.2. Variabel terikat

  37

  3.4.1.3. Variabel terkendali

  37

  3.4.1.4. Variabel tidak terkendali

  38

  3.4.2. Definisi operasional

  38

  3.5 Alat dan bahan penelitian

  40

  5.2 Efek penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap komposisi elemen partikel 65

  BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN

  70

  6.1 Kesimpulan

  70

  6.2 Saran

  70 DAFTAR PUSTAKA 71 LAMPIRAN

  75

  DAFTAR TABEL

  No. Judul Halaman

  2.1 Komposisi kimia kitosan

  24

  3.1 Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur dari variable bebas dan tergantung dari penelitian

  39

  4.1 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMRn (n=6) 56

  4.2 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMR yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6)

  57

  4.3 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMRn dengan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6)

  59

  4.4 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6)

  60

  

DAFTAR GAMBAR

  3.6 Proses persiapan sampel

  3.3 Proses pembuatan pasta kitosan

  43

  3.4 Pasta kitosan nano dari blangkas yang siap dipakai

  44

  3.5 Pengukuran preparasi kavitas dari batas CEJ

  44

  45

  3.2 Serbuk kitosan Blangkas

  3.7 Pemotongan sampel

  45

  3.8 Neraca analitik

  46

  3.9 Alat SEM dan EDX

  47

  3.10 Mesin coating 49

  42

  42

  No. Judul Halaman

  2.4 Gambaran SEM (x20000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin 22

  2.1 Gambaran SEM dari SIK, SIKMR dan SIKMRn

  16

  2.2 Sebelas tahapan reaksi bioaktivitas kelas A

  19

  2.3 Gambaran SEM (x3000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin

  22

  2.5 Struktur bangun kitin dan kitosan

  3.1 Bahan penelitian yang akan digunakan

  24

  2.6 Kitosan Blangkas

  25

  2.7 Cara kerja SEM

  30

  2.8 Spektrum EDX yang menggambarkan energy dan intensitas

  31

  3.11 Sampel yang telah siap di coating 49

  4.1 Permukaan mikrostruktur SIKMR dan SIKMRn (pembesaran 2000x) 52

  4.2 Permukaan mikrostruktur (a). SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 2000x); (b). SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 500x) 52 4.3 Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x).

  (a). SIKMR dengan dentin; (b). SIKMRn dengan dentin 53 4.4 Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x). (a). SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin; (b). SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin

  54

  4.5 Mikrostruktur permukaan antara SIKMRn yang ditambahkan Kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 50x) 54

  4.6. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR, SIKMRn, SIKMR+ Kitosan, SIKMRn + Kitosan 55

  4.7. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMRn 56

  4.8. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMR + Kitosan 58

  4.9. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMRn dan SIKMRn + Kitosan 58