2.1 Biphasic Calcium Phosphate
(BCP)
Biphasic calcium phosphate (BCP), merupakan senyawa apatit yang terdiri dari dua fase yaitu hydroxyapatite ((HA), Ca10(PO4)6(OH)2), dan β-tricalcium phosohate (β-TCP, Ca3(PO4)2), walaupun mempunyai komposisi kimia yang mirip, keduanya memiliki kemampuan penyerapan biologis yang berbeda. HA padat keramik dapat digunakan sebagai implan tulang karena hampir restorable dan bio-inert. Sedangkan β-TCP berpori yang mampu terdegradasi secara biologis dengan laju yang lebih tinggi, bioresorbable dan bioaktif.11
Tingkat kelarutan TCP lebih tinggi dibanding HA dapat digambarkan bahwa HA < β-TCP < α-TCP.4 Oleh karena itu, keramik kalsium fosfat merupakan pilihan yang baik untuk rekonstruksi bedah, ortopedi, kedokteran gigi, dan pembedahan kraniofasial, tulang belakang, dan bedah saraf. Sifat kelarutan BCP tergantung pada rasio β-TCP/HA. Semakin tinggi nilai rasio dan porositasnya maka semakin mudah larut material tersebut.11 BCP dapat terbentuk dari HA yang dipanaskan (sintering) pada 1200°C selama 6 jam. Persamaan reaksi pembentukan TCP adalah sebagai berikut:
Ca10(PO4)6(OH)2→ 3β-Ca3(PO4)2+ CaO + H2O(1)
Kumar et al.12 berhasil mensintesis BCP dari proses sintering. Butiran BCP disintesis dari senyawa kalsium hidroksida dan diammonium hydrogen ortho phosphate (DAP) dengan menggunakan microwave. Jumlah reaktan yang digunakan untuk reaksi dihitung berdasarkan perbandingan molar Ca/P sebesar 1,58. Larutan hasil reaksi tersebut kemudian dikeringkan pada suhu 900°C dalam microwave selama 20 menit. Gambar 1 memperlihatkan hasil pola XRD BCP berdasarkan penelitian Kumar et al.12
Gambar 1 Pola Difraksi XRD BCP pada suhu
sintering 900oC.
2.2 Amorphous Calcium Phosphate
(ACP)
Senyawa kalsium fosfat hasil presipitasi dapat berada dalam fase kristalin maupun fase amorf. Fase kristal stabil senyawa kalsium fosfat dikenal sebagai hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2). Fase amorf kalsium fosfat disebut amorphous calcium phosphate (ACP) yang dapat terbentuk pada awal presipitasi. Penggunaan ACP pada email dapat membentuk kristal hydroxyapatite. Mineral yang digunakan ini tentu saja harus tahan terhadap larutan tubuh, tidak mudah terdegradasi, memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan tidak toksik.13
ACP merupakan bahan yang memiliki sifat preventif dan restoratif yang dapat digunakan sebagai semen gigi, komposit, dan yang terbaru yaitu digunakan sebagai perekat ortodontik. Komposit resin-ACP telah digunakan
3
untuk memulihkan 71% dari kerusakan gigi akibat kehilangan mineral. Pada pH rendah, ACP dapat menjadi rusak dan tingkat pelepasan Ca-2 dan PO
4 supersaturating ion. Selain itu, ACP bersifat tidak stabil dan dalam lingkungan air ACP bertransformasi menjadi HA. Kondisi tersebut kondusif untuk remineralisasi gigi.14
Komposisi ACP tidak hanya terdiri atas ion kalsium dan fosfat terdapat ion- ion lain dalam senyawa ACP. Sebagai contoh ion karbonat (CO32-) dengan konsentrasi tinggi ternyata sebagai penghambat proses transformasi dengan menggantikan posisi ion hidroksil dan ion fosfat sehingga membentuk kristal apatit karbonat tipe A dan tipe B, sehingga dapat menghambat proses transformasi dari kalsium fosfat amorf menjadi hydroxyapatite.14
2.3 Fibroblas
Fibroblas adalah sel predominal pulpa yang dapat berasal dari sel mesenkimal pulpa yang tidak berkembang. Fibroblas berbentuk stelat, dengan nuklei ovoid dan prosesus sitoplasmik. Bila bertambah tua menjadi lebih bulat, dengan nuklei bulat dan prosesus sitoplasmik pendek. Perubahan bentuk disebabkan oleh pengurangan aktivitas sel karena bertambah tua.15
Fungsi fibroblas adalah sebagai pembuatan substansi dasar dan serabut kolagen, yang merupakan matriks pulpa. Fibroblas juga berperan dalam degradasi kolagen, deposisi jaringan yang mengapur, membentuk dentine, dan dapat berkembang untuk menggantikan odontoblas yang mati karena memiliki kemampuan untuk memperbaiki dentin. Fibroblas dapat dijumpai pada daerah yang kaya sel pulpa terutama pada daerah coronal.15
Sel-sel fibroblas dermis memainkan peran penting dalam memperbaharui sistem dan untuk mempertahapnkan integritas kulit.16 Sel fibroblas yang akan digunakan dalam pengujian in vitro ini adalah sel fibroblas dermal normal pada manusia (Gambar 2). Para peneliti
mengatakan bahwa meningkatnya jumlah fibroblas akan dapat membantu merevitalisasi pulpa gigi dan mengurangi kemungkinan jaringan pulpa gigi tersebut untuk dibuang.17
Gambar 2 Sel NHDF mikroskopik.18
2.4 In Vitro BCP
Pengujian biocompatibilities secara in vitro dilakukan dengan mendeteksi kerusakan dan kematian sel yang disebut sitotoksitas.19 Uji toksisitas salah satunya dilakukan dengan metodeMTT assay. Uji MTT assay merupakan metode kolorimetrik, dimana larutan pereaksi [3-(4,5-dimetillthiazol-2-yl)-2,5-
difeniltetrazolium bromide] ini yang disebut larutan MTT merupakan garam tetrazolium yang dapat dipecah menjadi kristal formazan oleh sistem suksinat tetrazolium reduktase yang terdapat dalam jalur respirasi sel pada mitokondria yang aktif pada sel yang masih hidup. Kristal formazan ini memberi warna ungu yang dapat dibaca absorbansinya dengan menggunakan mikroplatereader.20
Akhir dari uji sitotoksisitas dapat memberikan informasi persentase sel yang mampu bertahan hidup sedangkan pada organ target memberikan informasi secara langsung tentang perubahan yang terjadi pada fungsi sel secara spesifik.20 Material untuk pengisi gigi seperti ACP dan BCP juga dapat di uji sitotoksisitasnya dengan MTT assay. Riberio et al telah berhasil menunjukkan adanya poliferasi sel osteoblas pada bahan implan BCP dalam waktu 2 hari perendaman. Gambar 3 memperlihatkan foto SEM hasil perendaman BCP dalam sel osteoblas yang dilakukan
Riberio et al.21 Pada terlihat adanya ikatan material implan.
Gambar 3 Morfologi sel material impla perendaman) in dengan mengg 2.5 X-Ray Diffraction Karakterisasi X (XRD) merupakan tekni untuk mengetahui perubahan fasa, dan de XRD dapat digunakan kualitas kristal suatu ba jenis-jenis unsur dan terkandung dalam kualitatif. Informas diperoleh dari uji struk menggunakan XRD sudut hamburan (2θ) sepanjang sumbu horizont (I) sebagai sumbu vertik material tersebut tersus struktur yang teratur. maksimum dan minim menunjukkan bahwa struktur kristal.
Pada proses te (Gambar 4) yaitu saat be pada bidang P1 dan sejauh d, maka akan terhadap bidang yang dan B. Sementara itu k mencapai maksimum a fasa yang sama. Pada dilihat luas AOC sama karena AC sama denga pantul di 2’ dan 1’ me
a Gambar 3 dapat n antara sel dengan
l osteoblas pada lan BCP ( 2 hari in vitro dilihat ggunakan SEM.21 action (XRD) X-ray diffraction knik yang digunakan
struktur kristal, n derajat kristalinitas. n untuk mengetahui u bahan, mengetahui dan senyawa yang material secara asi langsung yang ruktur kristal dengan adalah spektrum θ) yang digambarkan izontal dan intensitas rtikal. Atom di dalam rsusun dalam suatu . Adanya intensitas nimum pada difraksi material memiliki terjadinya difraksi t berkas sinar-x jatuh n P2 yang terpisah n terbentuk sudut θ g menumbuk titik A u kedua berkas akan apabila mempunyai da Gambar 4 dapat a dengan luas BOC ngan BC serta sudut empunyai fasa yang
sama jika AC ditambah 2 AC dan merupakan yang dinyatakan denga dengan n adalah bilang sama dengan AC/d se persamaan hukum Bragg n λ = 2d sinθ
Gambar 4 Pola difraksi p memenuhi huk
XRD paling banyak mengidentifikasi minera mineral karena sangat dan hasilnya cepat dan a XRD dihasilkan dan di sebuah alat yang disebut Data yang dikum difraktometer yaitu berupa tunggal.22 Pola XRD memberikan informasi s kuantitatif maupun k komposisi fasa-fasa (mis Pada metode ini ada tig diperhatikan. Pertama maksimum, kedua inten ketiga adalah distribusi fungsi dari sudut difrak memilki pola difraksi y sidik jari manusia. P sinar-X berbagai dikumpulkan dalam da Committee of Pow Standard). Hasil anal sampel yang akan dian fasanya dapat dibanding XRD terukur pada JCPD Perangkat difraktom terdiri atas beberapa ba
4
h BC sama dengan n kelipatan dari λ
ngan 2 AC = n λ
ngan bulat. Sin θ sehingga diperoleh gg sebagai berikut:
(2)
pada bidang kristal ukum Bragg.
ak digunakan untuk ral atau campuran t mudah dilakukan n akurat. Data hasil n dikumpulkan dari ebut difraktometer. umpulkan oleh rupa fragmen kristal RD juga dapat i secara umum baik kualitatif tentang isalnya campuran). tiga hal yang perlu a posisi difraksi ensitas puncak dan usi intersitas sebagai raksi. Setiap bahan yang khas seperti Pola-pola difraksi bahan telah data JCPDS (Joint ower Difraction nalisis pola XRD dianalisis komposisi ngkan dengan pola
DS.
ometer (Gambar 5) bagian antara lain
adalah tabung x-ray sebagai sumber biasanya menggunakan sumber CuK atau CoK , direct beam slit, wadah sampel, dan detektor.
Gambar 5 Perangkat difraktrometer.23
2.6 Scanning Electron Microscopy
(SEM)
Scanning electron microscopy (SEM) adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambar profil permukaan benda. Prinsip kerja SEM adalah menembakkan permukaan benda dengan berkas elektron berenergi tinggi. Elektron ini dihasikan oleh sebuah sumber yang disebut electron gun, disejajarkan oleh anoda dan magnetic lens dan difokuskan scanning coil dan detektor. Perangkat mikroskop dapat dilihat pada Gambar 6. Permukaan benda yang dikenai berkas akan memantulkan kembali berkas tersebut atau menghasilkan elektron sekunder ke segala arah. Dari hasil pantulan tersebut ada satu arah dengan intensitas paling tinggi. Pada saat dilakukan pengamatan, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron di-scan ke seluruh area daerah pengamatan.24
Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya akan diperkuat sinyalnya. Besarnya amplitudo akan ditampilkan dalam gradasi gelap- terang pada layar monitor cathode ray tube (CRT). Layar CRT ini juga berperan dalam menampilkan gambar struktur
sampel yang sudah diperbesar sehingga bisa dilihat. Hasil karakterisasi SEM menunjukkan morfologi dari sampel uji seperti pada Gambar 3.
Gambar 6 Skema Prinsip Kerja SEM.25