BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
1. Menggunakan tipe filler yang berbeda
2.7 Fiber Reinforced Composite
Penggunaan fiber reinforced pada kedokteran gigi pertama kali pada tahun 1960 yang digunakan sebagai penguat basis gigi tiruan akrilik. Efek penguatannya lebih baik dari kawat metal konvensional. Keberhasilan kombinasi fiber reinforced dengan resin dimetakrilat dan partikel pengisi komposit menjadikan fiber reinforced dapat digunakan pada gigi tiruan cekat, implan, splinting periodontal, retainer ortodontik, restorasi dalam kedokteran gigi meliputi pasak saluran akar, memperbaiki fraktur veneers keramik, dan penguatan restorasi resin komposit.
Partikel filler dari resin komposit memungkinkan dokter gigi mengatasi indikasi dengan spektrum yang jauh lebih besar dari beberapa tahun yang lalu.
Kemampuannya yang dapat berikatan dengan enamel dan dentin hal ini menjadikannya sebagai material yang diinginkan. Substansial dari partikel resin komposit meningkat parameter fisiknya. Pada partikularnya meningkatkan ketahanan pemakaian, kekuatan, dan stabilitas warna. Perkembangan dari fiber-reinforced resin komposit telah memberikan operator keuntungan yang nyata untuk menciptakan struktur komposit yang diandalkan. Fiber reinforced komposit mempunyai sifat mekanis yang lebih menguntungkan dan kekuatannya terhadap berat rasio lebih tinggi bahkan pada kebanyakan alloys. Dibandingkan dengan metal alloys, fiber reinforced komposit memiliki keuntungan seperti tidak korosi, transluensi, sifat bonding yang
baik dan memperbaiki fasilitas.29 Fiber reinforced composites (FRC) terdiri dari bahan penguat fiber yang dicampur dalam matriks polimer. Pada fiber reinforced composites , kandungan fiber memberikan kekuatan dan kekakuan bahan, sedangkan matriks polimer menjadi penggabung antar fiber sehingga terbentuk fase yang berkesinambungan. Fase antar fiber berperan sebagai penyebar tekanan antar satu fiber ke fiber lainnya. Fiber memiliki efek penguat apabila memiliki modulus flexural yang lebih baik dibandingkan dengan matriks polimer yang mengikatnya. Fiber Reinforced Composite merupakan restorasi komposit yang diperkuat fiber sehingga meningkatkan kualitas daerah marginal dengan dua cara. Pertama, fiber menggantikan bagian dari komposit inkremen sehingga menurunkan kontraksi volumetrik polimerisasi dari komposit. Kedua, fiber membantu komposit bergerak dari margin kearah sumber sinar. Resin komposit yang diperkuat fiber memiliki sifat anisotropis yaitu sifatnya yang tidak sama dalam semua arah. Kemampuan fiber tergantung pada kepadatan, orientasi, ikatannya dengan resin, peresapan antara fiber dengan resin dan jenis fiber.
2.7.1 Tipe Fiber
2.7.1.1 Carbon Fiber/Graphite Fiber
Carbon fiber atau graphite fiber banyak digunakan sebagai bahan penguat komposit. Menurut Murphy, carbon fiber memiliki kekuatan yang lebih baik dibandingkan baja, lebih ringan dibandingkan aluminium dan lebih kaku dibandingkan dengan titanium. Carbon fiber memiliki kekuatan kompresi dan tarik yang sangat baik serta memiliki modulus elastisitas yang tinggi. Namun dapat kekuatannya lebih rendah dari glass atau aramid FRC. Bahan ini pertama kali digunakan dalam bidang kedokteran gigi sebagai bahan penguat pada polymethylmetacrylate (PMMA) pada awal tahun 1970. Namun, penggunaan carbon/graphite fiber tidak begitu diminati karena masalah estetis yaitu warna hitam carbon fiber, proses pembuatan dan pengendalian bahan yang sulit.30
2.7.1.2 Ultrahigh molecular weight (UHMW) polyethylene fiber
Ultrahigh molecular weight (UHMW) polyethylene fiber terdiri dari gabungan anyaman polimer dengan modulus elastisitas yang tinggi dan memiliki densitas serta ketahanan impact yang baik.1,25 Polyethylene fiber memiliki pattern khusus yaitu cross linked locked stitch sehingga dapat meningkatkan stabilitas, kekuatan, dan modulus elastisitas sehingga dapat mencegah fraktur. Ketika terjadi tekanan yang besar pada struktur gigi, fiber berperan untuk menyerap dan mendistribusikan tekanan pada gigi.4 Selain itu, polyethylene fiber memiliki warna putih sehingga banyak digunakan pada aplikasi dental terutama yang mementingkan estetis.30 Beberapa penelitian mengatakan penggunaan polyethyelene fiber terbatas karena buruknya ikatan antara fiber dan resin yang berpotensial menyebabkan peningkatan adhesi mikroba rongga mulut ke fiber reinforced composite.
Gambar 4. a. Gambaran SEM menunjukkan tidak adanya gap antara dentin dengan restorasi resin komposit flowable dan Ribbond THM b. Gambaran SEM polyethylene ribbond fiber yang mengalami fraktur 30
2.7.1.3 Glass Fiber
Glass fiber merupakan fiber yang paling sering digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Glass fiber terbentuk oleh pemanasan bahan baku (pasir, kaolin, batu kapur, dan colemanite) pada oven dengan temperatur 1600 0C. Cairan massa dari glass diibaratkan seperti 10-24 µm fibers.
Glass fiber memiliki beberapa keunggulan yaitu high tensile strength, low extensibility, compression dan impact yang sangat baik, harga yang terjangkau dan memiliki warna transparan yang sangat cocok digunakan untuk aplikasi dental karena memberikan estetis yang baik. Selain itu, faktor terpenting dibalik keberhasilan glass
fiber yaitu pada adhesi yang baik antara glass fiber dengan matriks polimer melalui silane coupling agent. Glass fiber memiliki kekuatan mekanis yang sangat baik diantaranya yaitu mampu merenggang pada saat menerima gaya tarik dan kembali ke bentuk semula ketika gaya tarik tersebut hilang. Berdasarkan komposisi kimiawi, glass fiber diklasifikasikan menjadi beberapa tipe yaitu A (alkali), C (chemical resistant), D (dielectric), E (electrical), R (resistant), dan S (high strength). Tipe glass fiber yang sering digunakan sebagai bahan penguat pada komposit yaitu E-glass fiber yang mengandung calcium alumino borosilicate.30
Untuk memudahkan aplikasi klinis dari pemakaian Fiber rerinforced komposit pada tahun 2013 diperkenalkan diskontinius atau resin komposit short fiber reinforced (everX Posterior) sebagai sebuah bahan restorasi resin komposit. Resin komposit ini dimaksudkan untuk digunakan secara bulk pada daerah yang memiliki stress bearing-area yang tinggi terutama pada kavitas yang besar baik pada gigi vital maupun non vital. Bahan ini terdiri dari matriks resin, E-glass fibers, dan inorganik partikel filler.26 Resin matriks terdiri dari BisGMA, TEGDMA, dan PMMA yang membentuk matriks disebut sebagai semi-Interpenetrating Polymer Network (semi-IPN) yang memiliki sifat adhesif yang baik dan e-glass fiber dapat meningkatkan kekuatan matriks polimer. Adanya fiber pada resin komposit bulk fill dikatakan dapat menyerap stress-free shock pada antar permukaan resin. Fiber juga mengganti beberapa bagian dari komposit sehingga dapat mengurangi kontraksi volumetrik.
Penyusutan yang terjadi saat polimerisasi pada resin komposit bulk fill dengan penambahan fiber berbeda dengan resin komposit bulk fill lainnya. Saat peletakan fiber mengarah ke bidang horizontal dari kavitas disebabkan oleh adhesi yang kuat antara resin dan serat silanate, sehingga meminimalkan penyusutan pada bidang horizontal. 31
Penggunaan short fiber composite sebagai basis dikombinasi dengan resin komposit konvensional yang dilakukan oleh Garoushi dkk tahun 2015 menghasilkan persentase celah mikro yang lebih rendah dibandingkan bahan lainnya. Hal ini karena adanya serat pada bahan tersebut akan menyerap stress yang terjadi saat polimerisasi
dan meningkatkan pelepasan stress oleh matriks sehingga menurunkan celah mikro pada marginal dan meningkatkan adaptasi bahan.
Gambar 5. Hasil penglihatan permukaan fraktur dari short FRC komposit melalui perbesaraan yang berbeda pada SEM menunjukan penyebarluasan retakan fiber (a) dan individual fraktur dari glass fiber.27