BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Morfologi gigi premolar satu maksila
Gigi premolar satu maksila merupakan gigi keempat dari garis tengah wajah (median line) baik kiri maupun kanan yang terletak pada rahang atas dan merupakan gigi posterior pertama antara gigi kaninus dan premolar dua maksila. Gigi premolar satu maksila memiliki dua buah cusp yaitu cusp bukal dan cusp palatal dimana cusp bukal lebih panjang 1 mm dari cusp palatal dan cusp bukal memiliki ujung runcing menyerupai gigi kaninus. Apabila belum terjadi perubahan akibat pemakaian maka bagian mesial dari cusp bukal lebih panjang dan lurus daripada bagian distalnya lebih melengkung dan pendek.38 Menurut Ferreira FV dkk (2012) bahwa gigi premolar satu maksila memiliki ketebalan enamel lebih tinggi dibandingkan gigi premolar satu mandibula, tetapi pada gigi premolar dua maksila ketebalan enamelnya lebih rendah daripada gigi premolar dua mandibula.39
Enamel merupakan jaringan yang terkeras dibandingkan jaringan gigi lainnya seperti dentin dan sementum, tetapi enamel memiliki sifat yang rapuh / getas (mudah patah). Enamel pada gigi posterior mempunyai bagian yang tertebal dan terkeras di cusp dan pada gigi anterior ketebalan dan kekerasan enamel tertinggi terdapat di tepi insisal sedangkan bagian enamel yang tertipis pada gigi anterior maupun gigi posterior terdapat di margin servikal. Enamel merupakan jaringan yang tidak mempunyai sel, pembuluh darah, saraf dan limfe sehingga enamel tidak dapat beregenerasi dan tidak mempunyai daya reparatif jika terjadi fraktur (non vital). Enamel dapat hilang melalui beberapa proses seperti karies, atrisi, abrasi, erosi dan dapat dibangun kembali dengan berbagai prosedur restorasi.10,12,23,37 Walaupun enamel merupakan jaringan yang non vital, enamel bersifat semipermeabel sehingga pertukaran ion dapat terjadi antara enamel dan lingkungan rongga mulut melalui daerah inter prismatik yaitu pada daerah yang mengandung matriks organik
(protein).27Enamel terbagi atas dua bagian yaitu bagian luar (surface enamel) dan bagian dalam (subsurface enamel atau body enamel) yang dapat dilihat pada gambar 2. Adapun perbedaan sifat antara kedua bagian tersebut dapat dilihat pada tabel 3.10 Tabel 3. Perbedaan surface enamel dan subsurface enamel10
Surface Enamel Subsurface Enamel
1. Lebih banyak mengandung fluor sehingga lebih tahan terhadap asam 2. Lebih sedikit karbonat sehingga tahan
terhadap asam
1. Lebih sedikit fluor sehingga lebih mudah dilarutkan asam
2. Lebih banyak karbonat sehingga lebih mudah dilarutkan asam
Gambar 2. Surface enamel dan subsurface enamel10
2.5.1 Prisma Enamel (enamel rods)
Prisma enamel merupakan struktur atau unit dasar penyusun enamel yang terdiri atas berjuta-juta dengan dasarnya yang tersusun tegak lurus pada dentino enamel junction. Puncak enamel rod terletak pada permukaan luar gigi dengan penampang yang makin melebar ke arah permukaan luar gigi.25,27 Pada potongan melintang, enamel rod tampak seperti lubang kunci dengan bagian kepala yang dibentuk oleh prisma dan bagian ekor dibentuk oleh enamel interrod dimana
diameter kepala 5μ yang berarah menuju daerah insisal dan oklusal sedangkan diameter ekor 4μ yang berarah menuju regio servikal gigi. Pada potongan memanjang, enamel rod tampak seperti bentuk silindris dengan diameter sekitar 3 sampai 4 mikron mendekati dentino enamel junction dan meningkat perlahan-lahan sampai ke permukaan luar enamel dengan perbandingan rasio 1:2. Enamel rod dipisahkan oleh bermacam material yang terletak antar enamel rod (interrod).10,25
Gambar 3. Potongan melintang dan memanjang enamel rod10
Prisma enamel berisi banyak sekali kristal-kristal yang diberi nama apatit yang bentuknya sepintas seperti jarum (neddle crystal). Pada potongan melintang, penampang kristal apatit berbentuk segi enam (heksagonal) sedangkan pada potongan memanjang penampang berbentuk empat persegi panjang dengan panjang 3000-5000 Å, lebar 500 Å dan ketebalan 250 Å sehingga perbandingan panjang dan lebar yaitu 6:1. Setiap kristal terdiri atas banyak molekul (rumus kimia) yang berhubungan satu sama lain secara simetris dan hubungan simetris inillah yang membedakan kristal dengan zat lain. Rumus kimia molekul kristal apatit adalah Ca10(PO4)6(OH)2 (hidroksiapatit) dan Ca10(PO4)6(F)2 (fluoroapatit). Fluoroapatit
lebih tahan terhadap pelarutan asam daripada hidroksiapatit dan meskipun rumus kimia molekul hidroksiapatit dan fluoroapatit berlainan, kedua kristal apatit tersebut selalu mempunyai bentuk yang sama (heksagonal).10,25,26
Letak kristal apatit pada bagian kepala prisma enamel sejajar dengan sumbu panjang prisma enamel sedangkan pada bagian ekor prisma enamel letak kristal apatit membentuk sudut 70o dengan sumbu panjang prisma enamel sehingga pada daerah ini tidak terlalu padat yang menyebabkan mudahnya dimasuki asam. Enamel yang matur tersusun atas kristal hidrosksiapatit heksagonal yang berbentuk jarum dengan panjang sekitar 160 nm, lebar 40 nm, dan tebal 125 nm dimana kristal pada bagian kepala dari prisma enamel yang berbentuk kunci tadi tersusun paralel dengan panjang aksis dari prisma tetapi pada bagian ekor kristal dari prisma enamel berubah arah menjadi tegak lurus terhadap panjang aksis prisma.13,26
Menurut Nanci (2008) bahwa prisma enamel pada gigi manusia tersusun berkelompok secara sirkumferensial disekitar panjang aksis gigi. Umumnya prisma enamel tersusun dengan arah tegak lurus terhadap dentin dengan sedikit inklinasi menuju cusp gigi dimana pada puncak cusp prisma enamel tersusun lebih vertikal sedangkan pada bagian servikal prisma enamel tersusun lebih horizontal.12 Perbedaan arah susunan prisma enamel dapat mempengaruhi kekuatan mekanik dari gigi. Ketahanan fraktur dari gigi sangat dipengaruhi oleh arah gaya beban yang diberikan karena enamel merupakan struktur yang anisotropic (arah susunan prisma enamel berbeda pada setiap bagian gigi) sehingga perbedaan dalam arah gaya yang diberikan dapat mempengaruhi ketahanan fraktur gigi.27
Gambar 4. Arah susunan prisma enamel pada gigi premolar satu maksila22
2.5.2 Enamel Tufts
Enamel tufts merupakan prisma enamel yang hipokalsifikasi dan ditemukan pada bagian sepertiga atau seperlima dalam enamel serta merupakan jaringan yang kurang termineralisasi dengan bentuk menyerupai rumput yang pendek. Dasar dari enamel tufts terletak kira-kira 100 µm sepanjang perbatasan dentino enamel junction
(DEJ) dan memanjang pendek ke enamel. Enamel tufts ini dapat terlihat jelas dalam arah potongan transversal dari enamel. Enamel tufts merupakan struktur hipokalsifikasi yang berbentuk pita dan memiliki konsentrasi protein enamel atau matriks organik yang tinggi yang hampir mirip dengan enamelin.12,22
Biasanya enamel tufts tidak memiliki peran yang berarti tetapi ada yang menyatakan bahwa walaupun enamel tufts merupakan daerah awal terjadinya keretakan namun, enamel tufts dapat mencegah terjadinya fraktur pada enamel. Hal ini disebabkan enamel tufts berperan dalam menyatukan enamel dan dentin, mendistribusikan gaya mastikasi sehingga dapat menstabilkan keretakan yang terjadi pada daerah dentino enamel junction (DEJ) serta memilki kemampuan untuk menutupi keretakan yang terjadi akibat tingginya matriks organik yang terkandung pada enamel tufts.33,37
2.5.3 Enamel Spindles
Enamel spindles merupakan komponen mikroskopik lain yang ditemukan pada enamel dan merupakan bagian akhir dari tubulus dentin yang memanjang dari DEJ ke enamel dengan jarak sekitar 10 mikron. Enamel spindles merupakan tubulus dentin pendek yang dijumpai dekat dentino enamel junction (DEJ) dan terbentuk pada saat tahap diferensiasi amelogenesis dimana prosesus odontoblast memanjang dengan jarak pendek menembus diantara sel ameloblast pada saat sebelum pembentukan enamel. Hal ini menyebabkan tubulus dentin menjadi terperangkap pada saat pembentukan matriks enamel dan enamel spindle menjadi termineralisasi disekitar enamel tersebut.12,22
Gambar 5. Penampang melintang dari mahkota gigi25
A. Enamel Tufts, B. Enamel Spindle, C.Dentino-enamel junction, D. Mantle dentin , E.Interglobular dentin F.Enamel, G. Dentin
2.6 Demineralisasi
Demineralisasi merupakan suatu proses pelepasan atau pelarutan mineral hidroksiapatit dari enamel akibat proses kimia yang menyebabkan pembentukan pori-pori kecil pada permukaan enamel jika demineralisasi terjadi secara terus menerus. Demineralisasi dapat terjadi apabila enamel berada dalam suatu lingkungan pH di bawah pH kritis (pH ≤ 5,5). Hal ini diakibatkan banyaknya minuman ringan dengan pH di bawah 5,5 yang dikonsumsi oleh masyarakat pada saat ini dan efek pH yang rendah akan meningkatkan konsentrasi ion hidrogen yang akan merusak hidroksiapatit enamel. Jika pH larutan berada dibawah pH kritis maka larutan akan menjadi undersaturated sehingga pelarutan dari mineral enamel akan terus berlanjut sampai larutan menjadi jenuh (saturated).13,40
Demineralisasi dapat terjadi akibat proses karies yang melibatkan asam dari hasil fermentasi bakteri maupun non karies yang melibatkan asam dari makanan atau minuman asam. Demineralisasi terjadi melalui proses difusi yaitu suatu proses perpindahan molekul / ion yang larut dalam air ke dalam enamel atau dari dalam enamel ke saliva karena adanya perbedaan konsentrasi antara asam minuman di permukaan enamel dengan di dalam enamel gigi.13,40,41
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi prosesdemineralisasi yaitu jenis asam, konsentrasi asam atau konsentrasi ion H+ yang ada (pH) dalam minuman,
titratable acid (jumlah total ion H+ yang tersedia untuk berinteraksi dengan permukaan gigi), kandungan karbohidrat dalamminuman, kapasitas buffer minuman, kandungan fosfat, kalsium dan fluor pada minuman. Selain itu, ada juga beberapa faktor yang dapat memperparah potensi erosif yaitu faktor perilaku seperti frekuensi minum, metode minum, lamanya mulut terpapar minuman serta faktor pendukung lain temperatur minuman dimana minuman dengan temperatur yang dingin dapat menaikkan pH minuman sehingga menurunkan efek erosif minuman.40,41
Terdapat dua alasan penyebab meningkatnya pelarutan enamel oleh asam yaitu pertama disebabkan oleh ion hidrogen (H+) dari asam yang menggantikan ion hidroksil (OH-) dari kristal hidroksiapatit untuk membentuk air (H2O). Alasan kedua
disebabkan adanya empat bentuk material anorganik fosfat yang terdapat dalam saliva yaitu H3PO4, H2PO4-, HPO42-, PO43- yang setiap proporsinya tergantung pada
pH sehingga jika semakin rendah pH maka konsentrasi dari ion PO43- yang terdapat
pada saliva juga semakin rendah sehingga proses pelarutan enamel oleh asam akan terjadi. Selain itu, dengan menurunya pH maka ion PO43- pada enamel akan berikatan
dengan asam membentuk HPO42- dan demineralisasi yang terus menerus akhirnya akan membentuk H2PO4- sehingga dapat menyebabkan terjadinya pelarutan ion-ion
enamel ke dalam larutan asam.41,42
2.7 Erosi gigi
Erosi adalah hilangnya substansi kimia dari jaringan keras gigi yang
irreversible akibat proses kimia yang tidak melibatkan mikroorganisme. Proses erosi gigi dimulai dari adanya pelepasan kalsiumenamel gigi, bila hal ini berlanjut terus akan menyebabkan kehilangan sebagian elemen enamel, dan apabila telahsampai ke dentin maka penderita akan merasa ngilu. Minuman ringan yang berbahaya bagi enamel adalah minuman yang mengandung karbohidrat yang mudah difermentasi, sangat asam dan mempunyai adesi termodinamik yang sangat tinggi, sehingga minuman ini tidak mudah dihilangkan oleh saliva. Perlekatan asam minuman pada
permukaan gigi dapat menjadi faktor yang mempengaruhi proses erosi akibat adanya perbedaan kemampuan perlekatan enamel antar berbagai minuman dimana semakin kuat perlekatan minuman ke enamel maka semakin lama efek minuman tersebut ke enamel sehingga kerusakan enamel akibat erosi semakin besar. Dibandingkan dengan minuman ringan lain seperti jus jeruk, cola memiliki efek perlekatan ke gigi yang lebih rendah akibat cola lebih mudah dibersihkan oleh saliva.40,41,43
Etiologi dari erosi dapat dibagi menjadi dua faktor yaitu faktor intrinsik (dalam) dan faktor ekstrinsik (luar). Faktor intrinsik terjadi akibat adanya gangguan gastrointestinal seperti gastroesophageal reflux disease (GERD) dan regurgitasi dari asam lambung yang terjadi pada penderita anorexia atau bulmia. Faktor ekstrinsik dapat berasal dari lingkungan pekerjaan, obat-obatan, makanan dan minuman yang mengandung asam serta perubahan gaya hidup yang menyebabkan semakin meningkatnya konsumsi minuman berasam seperti minuman berkarbonasi, minuman
olahraga atau jus buah.2,43,44
Pada tahap awal erosi, akan terjadi pelunakan dari enamel akibat adanya demineralisasi sebagian pada permukaan enamel. Kemudian jika tidak ada efek buffer pada saliva yang mendukung remineralisasi, maka akan dilanjutkan tahap selanjutnya yaitu terjadinya pelepasan seluruh mineral dari permukaan luar enamel. Secara klinis, erosi yang terjadi dapat diperparah akibat adanya gesekan pada saat mastikasi maupun saat menyikat gigi. Selain itu, beberapa penelitian juga melaporkan bahwa enamel yang telah tererosi lebih rentan terhadap abrasi dan atrisi daripada enamel yang masih sehat. Erosi dapat menurunkan kekerasan enamel sebesar beberapa mikron yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik mekanik gigi.2,21,41,43 Menurut Noor RV bahwa terdapat hubungan antara kekerasan dengan kemampuan gigi untuk menahan beban maksimumyang diberikan.14
2.8 Minuman berkarbonasi
Minuman berkarbonasi merupakan salah satu jenis minuman ringan yang tidak mengandung alkohol (non-alkohol) dengan kandungan asam fosfor dan asam karbonat. Minuman ringan mengandung air, bahan pemanis, asam, bahan perasa,
kafein dan bahan pewarna.Adapun dua faktor utama yang paling berperan dalam menjelaskan mengapa minuman ringan dapat menyebabkan kerusakan gigi yaitu akibat pH yang rendah dan keasaman minuman ringan.2,44 Menurut Jensdottir T dkk (2006) bahwa jumlah dan laju pelepasan kalsium enamel berbanding lurus dengan pH dari minuman sehingga semakin rendah pH minuman maka semakin tinggi laju dan jumlah pelepasan kalsium dari permukaan enamel.45
Minuman ringan mengandung asam polybasic dimana asam yang paling banyak terkandung dalam minuman ringan adalah asam sitrat dan asam fosfor dibandingkan asam organik lain seperti asam malat dan asam tartar. Asam fosfor merupakan asam yang biasanya ditambahkan pada minuman cola untuk memberi rasa asam yang tajam pada minuman. Asam fosfor menyebabkan pH minuman berubah menjadi sekitar 2,4-2,7 sehingga memicu terjadinya erosi gigi. Beberapa peneliti menyatakan bahwa efek keasaman dari minuman berkarbonasi disebabkan akibat adanya kandungan asam fosfor dimana persentasi asam fosfor yang terdapat pada minuman berkarbonasi sebesar 10% dapat menurunkan pH menjadi 2,6.37,43,44
Pada dasarnya ada dua peranan utama asam pada minuman berkarbonasi yaitu pertama, asam digunakan untuk menyeimbangkan rasa manis pada minuman karena kebanyakan orang lebih memilih makanan dan minuman yang lebih asam. Kedua, asam berperan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme seperti jamur, lumut dan bakteri. Hal ini disebabkan karena kebanyakan bakteri tumbuh pada suasana yang lembab, hangat ataupun lingkungan dengan pH mendekati 7. Jadi, untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme tersebut diperlukan penambahan asam pada minuman berkarbonasi dan biasanya pH dibawah 4,5 merupakan pH yang paling cocok atau aman untuk menghambat pertumbuhan organisme patogen.46
2.9 Peran Saliva
Saliva dihasilkan dari kelenjar mayor, kelenjar minor dan cairan gingiva. Adapun tiga kelenjar mayor tersebut yaitu kelenjar parotid, kelenjar submandibularis dan kelenjar sublingualis dengan komposisi cairan yang terdiri atas 99,5% air serta sisanya berupa komponen-komponen yang larut disekresi oleh saliva yaitu
komponen inorganik dan organik. Komponen inorganik yang berperan sebagai efek buffer dari saliva adalah ion bikarbonat sedangkan ion kalsium dan ion fosfat berperan dalam menjaga integritas mineral gigi. Adapun komponen organik pada saliva yang berperan dalam rongga mulut terdiri atas mucin, protein, glikoprotein, ureum, lipid dan asam lemak. Dalam keadaan normal, pH saliva berada antara 5,7- 7,0 dengan rata-rata 6,7 dimana derajat keasaman (pH) rongga mulut dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti diet maupun laju aliran saliva.21,47
Saliva berperan dalam mendukung terjadinya remineralisasi akibat adanya peran dari beberapa komposisi ion utama seperti ion natrium, potasium, magnesium, bikarbonat, kalsium, fluoride dan fosfat. Adapun beberapa cara yang dapat dilakukan oleh saliva dalam menetralkan asam yaitu pertama, dengan bantuan pembentukan pelikel yang berasal dari protein dan glikoprotein yang telah dibuktikan dapat menurunkan potensial erosif dari minuman berkarbonasi sebesar 50%; kedua, saliva berperan sebagai pelarut dan pembersihan asam dari rongga mulut walaupun dikatakan bahwa perubahan volume awal saliva yang berjumlah 1,1 ml menjadi 0,8 ml paska penelanan minuman asam tidak efektif dalam pembersihan asam di rongga mulut; ketiga, saliva melakukan pembersihan asam melalui penelanan; keempat, saliva dapat menetralkan asam melalui efek buffer dari ion bikarbonat dan fosfat; kelima, kandungan ion kalsium, fosfat dan fluoride pada saliva dapat mendukung terjadinya remineralisasi.21,40,47,48
2.10 Kerangka Teori Struktur Gigi Pulpa Enamel Dentin Sementum
Mechanical dan physical properties
Remineralisasi Kekerasan (hardness)
Modulus elastisitas (Young’s Modulus) Kekasaran (roughness)
Warna (colour)
Ketebalan (Thickness)
Ketahanan fraktur ( Fracture toughness)
‐ Tensile strength
‐ Shear strength
Mastikasi
- Compressive strength
Erosi gigi
Jenis asam, konsentrasi asam, tingkat keasaman (pH), titratable
acid, kapasitas buffer saliva, komposisi kalsium, fosfor dan fluor
dalam minuman ++ Demineralisasi Karies Non karies Komposisi matriks enamel yaitu: 96% matriks anorganik, 1-2% matriks organik dan 3-4 % air Susunan prisma enamel dan kristal
apatit
Struktur
dentino enamel junction
Enamel menjadi poreus
Minuman berkarbonasi serta minuman lainnya dengan
pH ≤ 5,5
2.11 Kerangka Konsep
pH kritikal (pH ≤ 5,5) Premolar satu maksila perempuan
Perendaman spesimen selama 1 menit, 5 menit dan 25 menit
Kelompok kontrol (aquadest) pH 7,17
Minuman berkarbonasi pH 3,53
Penanaman sampel pada akrilik
Demineralisasi matriks interprismatik oleh asam
Ca10(PO4)6(OH)2 10Ca 2+ + 6PO43- + 2OH-
Presipitasi Demineralisasi
Compressive strength