SIK digunakan sebagai bahan dalam penggunaan Atraumatic Restoration Technique (ART). SIKMR dan SIKMRn dikembangkan untuk menghasilkan properties mekanikal yang lebih baik dibandingkan SIK. SIKMR dan SIKMRn dipilih sebagai material uji pada penelitian ini karena jenis semen ini dapat berikatan secara khemis dengan jarigan keras gigi tanpa diikuti kontraksi. Kondisi ini dapat mencegah terjadinya kebocoran tepi yang merupakan penyebab utama kegagalan restorasi karena memudahkan masuknya bakteri ke dalam pulpa. Adanya elemen fluor yang bersifat anti kariogenik dan bakteriostatik dapat memberikan nilai tambah pada semen ionomer kaca (Bonifacio dkk., 2009; Croll dan Berg, 2009; Suprastiwi, 2011).
Proses fisiologi yang mendukung terjadinya regenerasi adalah karena adanya peran dari matriks ekstra sel yang merupakan regulator regenerasi jaringan. Peran matriks ekstra sel pada proses regenerasi adalah untuk memperkuat daerah defek dan sebagai barrier untuk mencegah adanya intrusi jaringan sekitar yang menghambat proses regenerasi dan dapat berfungsi sebagai kerangka untuk migrasi dan proliferasi sel. Untuk merangsang pembentukan matriks ekstra sel diperlukan suatu kerangka yang bergantung pada komposisi kimia dan mikrostruktur permukaan material yang digunakan (Goldberg, 2004; Mitsiadis dkk., 2011; Suprastiwi, 2011). Karena alasan tersebut maka pada penelitian ini dilakukan analisis komposisi kandungan elemen
dari semua material uji yang digunakan dengan menggunakan perangkat EDX dan gambaran mikrostruktur permukaan material dengan menggunakan perangkat SEM.
Penggunaan produk-produk alam di bidang kedokteran gigi saat ini semakin berkembang pesat, maka dengan banyaknya blangkas di Sumatera Utara, memungkinkan untuk dikembangkan bahan baru yaitu kitosan dan derivatnya di bidang kedokteran gigi. Ukuran partikel kitosan berskala nanometer akan meningkatkan luas permukaan sampai ratusan kali dibandingkan dengan partikel yang berukuran mikrometer, sehingga dapat meningkatkan efektifitas kitosan dalam mengikat gugus kimia lainnya (Ningsih, 2010). Hal ini akan meningkatkan efisiensi proses fisika-kimia pada permukaan kitosan tersebut, karena memungkinkan interaksi pada permukaan yang lebih besar (Guibal cit. Ningsih, 2010).
5.1 Efek Penambahan Kitosan Nanopartikel Pada SIKMR dan SIKMRn Terhadap Mikrostruktur Permukaan Dentin
Dentin merupakan jaringan yang pembentukannya dikendalikan oleh selapis sel yang mendepositkan matriks organik dan anorganik serta jaringan hidup yang terhubung langsung ke pulpa melalui tubulus dentin yang berisi cairan sehingga adanya pergerakan cairan pada tubulus dentin dapat mengganggu perlekatan antara bahan restorasi dengan struktur gigi (Sikri, 2008).
Permukaan kontak restorasi dengan dentin dapat mengindikasikan kemampuan beberapa bahan yang berbeda dalam mencegah perkembangan karies rekuren dan sensitifitas pasca perawatan sebagai akibat dari kebocoran mikro pada
permukaan tersebut. Penggunaan bahan restoratif adhesif yang memiliki kemampuan penutupan baik disertai pelepasan fluor dapat menurunkan dan mencegah komplikasi akibat infilitrasi daerah marginal. Semen ionomer merupakan bahan potensial yang diletakkan pada daerah kritis untuk memperoleh adhesi dari interaksi khemis dengan dentin. Bahan restorasi semen ionomer kaca dapat memberikan penutupan yang optimal dan melindungi restorasi dari infiltrasi marginal. Kemampuan pelepasan fluor semen ionomer kaca dapat membantu mengendalikan perkembangan karies rekuren dan patologi pulpa yang dapat menggagalkan perawatan restoratif dalam waktu yang singkat (Sikri, 2008; Mauro dkk., 2009).
Pada Gambar 4.1 terlihat gambaran mikrostruktur permukaan SIKMR dan SIKMRn tampak ukuran partikel kaca terkecil terdapat pada SIKMRn dengan kepadatan yang merata, dan pada SIKMR tampak kepadatan merata dengan ukuran partikel kaca yang lebih besar. Hal ini berkaitan dengan ukuran partikel nano yang dimiliki SIKMRn sehingga penghantaran molekul yang terjadi pada jaringan lebih optimal dan kemampuan dalam skala yang cukup kecil untuk berinteraksi dengan komponen intraselular termasuk DNA. Selain itu, pada prinsip rekayasa jaringan, ukuran partikel material dapat mempengaruhi efek biologi, yaitu makin kecil ukuran partikel, makin luas permukaannya, sehingga makin meningkat pula interaksi material dan jaringan sekitarnya (Suprastiwi, 2011).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Kong cit. Suprastiwi (2007) menyatakan bahwa pada perendaman nano hidroksiapatit/polimer biokomposit terjadi pembentukan lapisan apatit menyerupai tulang dengan baik. Penelitian lain
menunjukkan adanya endapan kalsifikasi yang banyak sehubungan dengan pemakaian SIKMRn, yang menunjukkan kemampuan signifikan untuk meremineralisasi struktur dentin.
Butiran partikel kaca dengan ukuran kecil juga terlihat pada SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan blangkas dengan kerapatan antar butir partikel lebih padat (Gambar 4.2). Ukuran butir partikel yang semakin kecil akan menghasilkan perlekatan yang lebih baik. Gambar 4.4 dan 4.5 menunjukkan perlekatan antara dentin dengan SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan blangkas nanopartikel terlihat lebih baik dan tidak terdapat celah antara bahan restorasi dengan dentin apabila dibandingkan dengan SIKMR dan SIKMRn yang tidak ditambahkan kitosan blangkas nanopartikel (Gambar 4,3). Hal ini karena pada pasta SIKMR dan SIKMRn terdapat gugus FAS (fluoro alumino silikat) sedangkan pada pasta pelarutnya terdapat asam poli akrilat (polyacrilic acid / PAA). Di sisi lain, gugus kitosan mempunyai gugus amin yang mampu mengikat partikel hidroksil dan gugus karboksilat dari PAA oleh ikatan hidrogen. Ikatan yang dibentuk oleh kitosan dan PAA di sekitar partikel anorganik dapat mengurangi tegangan pada permukaan antar komponen SIK modifikasi resin (Petri dkk., 2007).
Saunders (2009) menyatakan bahwa hipotesa penggunaan partikel berukuran nano yang dianut sekarang adalah berupa penyebaran partikel pengisi yang lebih merata serta peningkatan luas daerah interfasial antara matriks dengan filler sehingga menghasilkan restorasi yang lebih fleksibel, menurunnya kekasaran permukaan restorasi serta perlekatan yang lebih baik.
5.2 Efek Penambahan Kitosan Nanopartikel Pada SIKMR dan SIKMRn Terhadap Komposisi Elemen Partikel
SIKMR dan SIKMRn dapat melepaskan ion seperti fluoride, strontium, aluminium, serta ion lainnya. Beberapa unsur logam dapat mengganggu biokompatibilitas karena berperan dalam memproduksi jenis oksigen reaktif (ROS) yang bersifat sitotoksik. Konsentrasi Cu, Al, dan Fe dianggap memiliki potensi sebagai elemen yang berperan dalam sitotoksik (Goldberg, 2008).
Selain aluminium, terdapat beberapa ion yang dapat diterima oleh tubuh dan berperan dalam berbagai proses fisiologis serta beberapa diantaranya berhubungan dengan remineralisasi permukaan gigi. Aluminium lebih dipertimbangkan sebab aluminium memiliki potensi toksik terhadap sistem saraf pusat, kerangka tubuh dan sistem hematopoetik. Namun jumlah aluminium yang dihasilkan oleh semen ionomer kaca masih tergolong sedikit dan rendahnya jumlah aluminium yang ditemukan dalam sistem saluran cerna membuat hal ini bukan menjadi masalah yang perlu untuk diperhatikan (Nicholson dan Czarnecka, 2008).
Pada penelitian yang dilakukan Kanjevac dkk. (2012), terdapat hubungan antara sitotoksisitas semen ionomer kaca dengan konsentrasi fluor, aluminium dan strontium terhadap dental pulp stem cell (DPSC) manusia karena menghambat pertumbuhan sel, proliferasi, aktivitas mitokondria, dan sintesis protein serta mampu menginduksi apoptosis sel melalui mitochondrial/caspase-9/caspase-3.
Elemen kalsium dan aluminium terdapat pada keseluruhan elemen material uji. Kedua elemen ini berperan dalam proses pengerasan semen. Elemen kalsium
berperan dalam inisiasi awal proses pengerasan sedangkan aluminium berperan pada proses akhir pengerasan dan memperpendek waktu pengerasan. Pada semen ionomer kaca konvensional, elemen aluminium paling tinggi. Aluminium berperan dalam proses pengerasan semen ionomer kaca konvensional yang terjadi melalui reaksi asam basa (Lohbauer 2010; Suprastiwi 2011).
Tabel 4.1. menunjukkan nilai aluminium pada SIKMR (13,235 ± 0,376) lebih tinggi dibandingkan SIKMRn (7,430 ± 0,283). Hal ini karena proses pengerasan pada SIKMR masih terjadi melalui reaksi asam basa sehingga membutuhkan elemen Al yang lebih banyak. Tabel 4.2 dan 4.3 menunjukkan nilai aluminium pada SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel (10,816 ± 0,821) dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel 4,535 ± 0,319) terlihat menurun dengan nilai p<0,05 (Gambar 4.7). Hal ini karena peran kitosan yang memiliki glukosamina serta mempunyai sifat yang sangat istimewa yaitu dapat mengurangi sifat toksik pada suatu material (Irawan, 2005).
Penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn dapat mengurangi sifat toksik. Dengan menurunnya jumlah elemen aluminium pada SIKMR (10,816 ± 0,821) dan SIKMRn (4,535 ± 0,319) yang ditambahkan kitosan nanopartikel (Gambar 4.8 dan Gambar 4.9), maka akan menyebabkan proses pengerasan semen menjadi lebih panjang. Pemanjangan proses pengerasan semen pada SIKMR dan SIKMRn dapat dihindarkan dengan menggunakan penyinaran yang dapat mempercepat proses pengerasan.
Elemen yang berperan pada bioaktivitas material adalah kalsium, natrium dan silika. Pada keseluruhan material uji ditemukan adanya ketiga elemen tersebut (Tabel 4.1 – 4.4) dengan nilai elemen silika pada SIKMRn yang ditambahkan kitosan nano (9.700 ± 0,240) memiliki nilai lebih tinggi dibanding kalsium dan natrium (Tabel 4.3 dan 4.4).
Efek penambahan kitosan nanopartikel pada kedua material uji terhadap komposisi elemen dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan 4.3. SIKMR yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel memiliki nilai Na (4,201 ± 0,301), Si (7,453 ± 0,321), dan Ca (6,508 ± 0,378) lebih tinggi bila dibandingkan dengan nilai Na (2,380 ± 0,355), Si (5,298 ± 0,224), dan Ca (5,643 ± 0,185) pada SIKMR dengan nilai p<0,05 (Gambar 4.8).
SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel memiliki nilai Na (7,286 ± 0,468), Si (9.700 ± 0,240), dan Ca (8,345 ± 0,571) lebih tinggi bila dibandingkan dengan nilai Na (6,488 ± 0,288), Si (7,560 ± 0,282), dan Ca (7,180 ± 0,198) pada SIKMRn dengan nilai p<0,05 (Gambar 4.9). Hal ini menunjukkan penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn dapat meningkatkan potensi material tersebut sebagai material bioaktif yang dapat merangsang proliferasi sel apabila terjadi kerusakan.
Pada Tabel 4.4 menunjukkan SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel memiliki nilai elemen Na (7,286 ± 0,468), Si (9.700 ± 0,240), dan Ca (8,345 ± 0,571) lebih tinggi bila dibandingkan dengan nilai Na (4,201 ± 0,301), Si (7,453 ± 0,321), dan Ca (6,508 ± 0,378) pada SIKMR yang ditambahkan kitosan
molekul tinggi nanopartikel dengan nilai p<0,05. Ukuran butir partikel yang dimiliki oleh SIKMRn dapat mempercepat interaksi dan penghantaran molekul yang terjadi pada jaringan.
Penelitian sebelumnya menunjukkan penggunaan kitosan blangkas dan kitosan komersil sebagai bahan pembanding dengan kalsium hidroksida pada perawatan kaping pulpa direk, lebih mampu menstimulasi pembentukan dentin reparatif dengan kemampuannya membentuk koagulum yang padat sebagai sub base membran yang memudahkan perlekatan sel-sel pulpa seperti dentinoblast untuk memudahkan migrasi dan proliferasi sel-sel pulpa dentinoblas (Trimurni dkk., 2006)
Henny dkk. (2013) melakukan penelitian dengan menambahkan kitosan blangkas nanopartikel (Tachypleus gigas) 0,015% berat kitosan pada SIKMR dan SIKMRn serta efeknya terhadap proliferasi sel. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa terjadi peningkatan viabilitas sel yang signifikan pada SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan 0,015% berat kitosan nano dari blangkas. Adanya gugus amino dan hidroksil yang saling terikat menyebabkan kitosan mempunyai reaktivitas kimia yang tinggi dan menyumbang sifat elektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai amino pengganti (Trimurni dkk., 2006).
Material bioaktif merupakan suatu material yang mengeluarkan respons biologis spesifik pada pertemuan kedua permukaan yang menyebabkan terbentuknya ikatan antara jaringan dengan material. Meningkatnya elemen Si, Na dan Ca pada SIKMR dan SIKMRn yang telah ditambahkan kitosan nano, maka peran bahan tersebut sebagai material bioaktif semakin meningkat. Selain itu, penurunan elemen
Al dapat mengurangi efek toksik terhadap jaringan. Kitosan dapat menyerap logam - logam berat karena kitosan bersifat polikationik yang dapat menurunkan konsentrasi logam (Agusnar, 1997).
Dari penelitian ini dan penelitian sebelumnya maka didapat bahwa dengan penambahan kitosan nano pada kedua bahan tersebut, diharapkan dapat digunakan pada kavitas yang dalam sehingga mampu merangsang terjadinya dentinogenesis dan meningkatkan perlekatan antara material terhadap dentin.