STUDI KARAKTERISTIK ABU SEKAM PADI DENGAN
KITOSAN MOLEKUL TINGGI NANOPARTIKEL
SEBAGAI BAHAN DENTINOGENESIS
PADA KAVITAS PROFUNDA (In vitro)
TESIS
Oleh
PRETTY FARIDA SINTA SILALAHI 117160012
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS
ILMU KONSERVASI GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
STUDI KARAKTERISTIK ABU SEKAM PADI DENGAN
KITOSAN MOLEKUL TINGGI NANOPARTIKEL
SEBAGAI BAHAN DENTINOGENESIS
PADA KAVITAS PROFUNDA (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
PRETTY FARIDA SINTA SILALAHI 117160012
PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS
ILMU KONSERVASI GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis : STUDI KARAKTERISTIK ABU SEKAM PADI DENGAN KITOSAN MOLEKUL TINGGI NANOPARTIKEL SEBAGAI BAHAN DENTINOGENESIS INDIREK PADA KAVITAS GIGI PROFUNDA (In vitro)
Nama Mahasiswa : Pretty Farida Sinta Silalahi
NIM : 117160012
Program Studi : Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi
Menyetujui Pembimbing :
Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K)
Pembimbing I Pembimbing II
Prof.Dr. Harry Agusnar,MSc.,M.Phil
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Trimurni Abidin,drg., M.Kes.,Sp KG(K) Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort.,Ph.D.,
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
STUDI KARAKTERISTIK ABU SEKAM PADI DENGAN
KITOSAN MOLEKUL TINGGI NANOPARTIKEL
SEBAGAI BAHAN DENTINOGENESIS
PADA KAVITAS PROFUNDA (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
DAFTAR ISTILAH
ASP = Abu Sekam Padi
ASPn = Abu Sekam Padi Nanopatikel BPPP = Balai Penelitian Pasca Panen CDHA = Calcium Deficient Hydroxyapatite
ECM = Extracelular Matrix
EDX = Energy Dispersive X-ray
KMTn = Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel MTA = Mineral Trioxide Aggregate
RHA = Rice Husk Ash
RMGIC = Resin Modified Glass Ionomer Cement
SEM = Scanning Electron Microscope
SIKMR = Semen Ionomer Kaca Modifikasi Resin TEM = Transmission Electron Microscopy
TGF β = Grow Factor β
ABSTRAK
Mineral Trioxide Aggregate (MTA) dan Semen Ionomer Kaca Modifikasi
Resin (SIKMR) merupakan bahan kaping pulpa indirek dan direk karena bersifat biokompatibel, namun bahan ini masih banyak kekurangan. MTA mengandung sedikit arsen dan setting time yang lama, sedangkan SIKMR mengandung HEMA yang bersifat sitotoksik. Abu sekam padi nanopartikel (ASPn) merupakan sumber silika potensial dan bersifat biokompatibel sedangkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (KMTn) merupakan bahan biokompatibel yang terbukti dapat merangsang pembentukan dentin reparatif. Gabungan kedua bahan ini selain bersifat biokompatibel juga mempunyai sealing ability terhadap struktur dentin. Penelitian ini bertujuan untuk melihat bila ASPn+KMTn dijadikan biomaterial untuk preventif pulpodentinal kompleks dengan melihat mikrostruktur permukaan dentin yang diaplikasikan ASPn+KMTn dan komposisi kimianya. Pada sampel sejumlah dua puluh empat gigi premolar mandibular yang diekstraksi untuk keperluan ortodontik. Gigi-gigi tersebut dilakukan preparasi kavitas klas I sedalam 3 mm di atas
cementoenamel junction, gigi-gigi tersebut dibagi tiga kelompok yaitu kelompok I
diaplikasikan MTA, kelompok II diaplikasikan SIKMR, kelompok III diaplikasikan ASPn+KMTn. Kemudian gigi tersebut dibelah dua dari arah bukal-lingual dan dipotong pada bagian servikal menggunakan bur disk. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy) pada permukaan bahan uji dengan dentin yang mengarah ke pulpa untuk melihat mikrotruktur permukaan. Kemudian dilakukan pemeriksaan dengan EDX (Energy Dispersive X-ray) untuk melihat komposisi kimia dari bahan biomaterial ASPn+KMTn. Hasil Uji statistik ANOVA dan LSD dilihat secara kualitatif dan kuantitatif menunjukkan terdapat perbedaan signifikan pada MTA, SIKMR, dan gabungan ASPn+KMTn. Komposisi kimia gabungan biomaterial ASPn+KMTn menunjukan kandungan silika yang tinggi X±SD (12,146 ± 0,810) yang menggambarkan potensi bioaktif meningkat dengan nilai p≤ 0,05. Konsentrasi alumunium (Al) menurun X±SD (0,183 ± 0,053) yang berarti toksisitas menurun dengan nilai p≥ 0,05. Mikrostruktur bahan biomaterial ASPn+KMTn yang diaplikasikan pada struktur dentin menunjukkan tag like structure lebih banyak dibandingkan MTA yang berarti sealing ability pada gabungan ASPn+KMTn lebih baik daripada MTA. Porositas bahan biomaterial ASPn+KMTn lebih sedikit dibandingkan MTA dan SIKMR. Dari penelitian ini terlihat bahwa gabungan ASPn+KMTn dapat dijadikan bahan biomaterial aktif yang dapat menjaga jaringan pulpodentinal kompleks.
Kata Kunci: Abu sekam padi nanopartikel (ASPn), kitosan molekul tinggi nanopartikel (KMTn), Scanning Electron Microscopy (SEM),
ABSTRACT
Mineral Trioxide Aggregate (MTA) and Resin Modified Glass Ionomer Cement (RMGIC) are those material used for indirect and direct pulp capping because they are biocompatible, but these materials have many shortcomings. MTA contains a little amount of arsenic and has long setting time, while HEMA containing RMGIC are cytotoxic. Rice husk ash nanoparticles (RHAn) is a potential source of silica and are biocompatible high molecular chitosan nanoparticles while (HMCn) is a proven biocompatible material that can stimulate the formation of reparative dentin. Combination of these two materials is biocompatible and in addition they also have good sealing ability of the dentin structure. This study aimed to find out if RHAn+HMCn used as biomaterials for prevention of pulpodentinal complex by looking at the microstructure of dentin surfaces applied with RHAn+HMCn and their chemical composition. In a sample of twenty-four mandibular premolar teeth extracted for orthodontic purposes, the teeth are made deep cavity preparation class I with 3 mm depth above the cemento-enamel junction (CEJ). The teeth were divided into three groups: group I applied the MTA, group II applied with RMGIC, group III applied with RHAn+HMCn. Then each tooth was halved in bucco-lingual direction and each part was cut using a cervical disc bur. Characterization was done by using SEM (Scanning Electron Microscopy) on the interface between test material and dentin adjacent to the pulp to see surface microstructure. Then EDX (Energy Dispersive X-ray) test was done to look at the chemical composition of the material RHAn+HMCn. Results of ANOVA and LSD test qualitatively and quantitatively demonstrate significant differences in the MTA, RMGIC, and combination of RHAn+HMCn. Combination of RHAn+HMCn showed a high silica content with X±SD (12.146±0.810) which illustrates the potential bioactive increases with p≤ 0.05. Concentrations of aluminum (Al) decreases with X±SD (0.183±0.053) which means that the toxicity also decreases with p≥ 0.05. Material microstructureof RHAn+HMCn applied to the dentine showed tags like structure which is more significant than MTA by which RHAn+HMCn showed to have better sealing ability than MTA. Porosity of ASPn+HMCn was less than MTA and RMGIC. From this study it is concluded that the combined RHAn+HMCn biomaterials can be used as an active biomaterial that can maintain the integrity of pulp dentinal complex.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus karena berkat, rahmat, karunia dan kasih sayang-Nya sehingga tesis ini telah selesai disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Spesialis Konservasi Gigi pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan tesis ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua tersayang, Bapak Manginar Silalahi dan Mama Minta H Hutabalian atas segala pengorbanan, doa, dukungan dan kasih sayang kepada penulis. Terima kasih kepada kakak dan abang penulis dr. Maria Uli Silalahi dan Adri Silalahi, SE, yang selalu memberikan dorongan, doa, dan semangat kepada penulis. Terima kasih kepada bapak dan ibu mertua penulis dr. Talupan Simanungkalit Sp.An dan Lili Julia Tarihoran atas kasih sayang, dukungan, dan doa buat penulis.
Terima kasih setulus-tulusnya kepada suami penulis tercinta dr. Martin Ramses Simanungkalit Sp.An, yang sangat membantu dan mendukung penulis dalam segala hal. Terima kasih atas kasih sayang, perhatiaan, doa, dukungan dan materi yang diberikan kepada penulis. Terima kasih buat putra putri tersayang Kefas Maity Simanungkalit dan Calista Maity Simanungkalit atas kasih sayang, dukungan, dan doanya bagi penulis dalam meniti karier sampai kepada jenjang spesialis.
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 selesai.
3. Prof. Harry Agusnar, M.Sc., M.Phil., selaku pembimbing kedua penulis yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan tunjuk ajar serta bimbingan, arahan dan dukungan pada penulis sehingga tesis ini dapat diselesikan dengan baik.
4. Cut Nurliza, drg., M.Kes., selaku Ketua Departemen Ilmu Konservasi Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara, atas segala saran, dukungan dan bantuan kepada penulis.
5. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K) selaku panitia penguji dan dosen Program Spesialis Ilmu Konservasi Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah memberi dukungan, saran, dan bantuan kepada penulis.
6. Neviyanti, drg., M.kes., selaku sekretaris departemen Konservasi Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
8. Prof. Dr. Hanafi Ismail selaku Dekan Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Science Malaysia, Nibong Tebal, Penang, yang telah memberikan izin untuk melakukan penelitian dan bantuan kepada penulis.
9. Prof. Dr. Sabar Derita Hutagalung selaku staff pengajar di bidang ilmu nanomaterial Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Science Malaysia, Nibong Tebal, Penang, yang telah memberikan banyak dukungan, bantuan, dan membimbing penulis selama melakukan penelitian.
10. Prof. Dr. Zakaria Mohd. Amin selaku staff pengajar di Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Science Malaysia, Nibong Tebal, Penang, yang telah memberikan banyak dukungan, bantuan, dan membimbing penulis selama melakukan penelitian.
11. Pak Sukirman selaku staff laboran, atas izin dan bantuan fasilitas penelitian serta bimbingan untuk melaksanakan penelitian ini.
12. Seluruh staff serta pegawai Departemen Ilmu Konservasi Gigi FKG USU yaitu drg. Bakrie, drg. Darwis, Eda Wanda, Fitri, Bang Widi, Bu Ross, Mila, Tika, Bang Ilyas, dan Bang Junaidi. Terima kasih atas bantuannya selama ini.
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 klinis.
Medan, 05 Februari 2014
Penulis,
(Pretty Farida Sinta Silalahi)
RIWAYAT HIDUP
Keterangan Pribadi
Nama : Pretty Farida Sinta Silalahi
Alamat Tempat Tinggal : Jl. Wijaya no.17 Sukajadi, Pekanbaru-Riau Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Kristen Protestan
No.Kontak : 08117521282
Nama Ayah : Manginar Silalahi Nama Ibu : Minta H Hutabalian Pekerjaan : Dokter gigi
Pendidikan Formal
Sekolah Dasar : SD ST. Maria Pekanbaru Sekolah Menengah : SMP ST. Maria Pekanbaru Sekolah Menengah Atas : SMA ST. Maria Pekanbaru Fakultas Kedokteran Gigi : Universitas Trisakti Jakarta
Program Spesialis : Ilmu Konservasi Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara Medan
Publikasi
1. Short Lecture: “ The Addition of Natural Product Rice Ash Hush with
Chitosan Scaffold as Dental Cement for Dentinogenesis : A literature Riview” pada
2. Short lecture “Taurodontism with Endodontic Treatment : A Case
Report” pada Seminar Ilmiah Nasional IKORGI 2013 (SINI 2013), November 2013
di Bali, Indonesia.
3. Short Lecture “Emergency Endodontic Treatment in Complex Case: A
Case Report “ pada Seminar The 2nd
4. Poster: “Direct Composite Veneer Techniques to Correct the Midline
Shifting Caused by Failured Orthodontic Treatment: A Case Report” Medan Esthetic
Dentistry II, Februari 2014 di Medan, Indonesia.
RIAU SCIENTIFIC – EXPO, April 2013 di
DAFTAR ISI
2.1.1 Struktur dan komposisi dentin ... 11
2.1.2 Struktur dan komposisi pulpa... 12
2.1.3 Potensi bahan kedokteran gigi terhadap pulpodentinal kompleks ... 12
2.1.4 Sisa Ketebalan dentin pada daerah pulpodentinal kompleks . 13 2.2 Regenerasi Pulpodentinal Kompleks ... 15
2.2.1 Dentin reaksioner ... 15
2.2.2 Dentin reparatif ... 15
2.3 Mineral Trioxide Aggregate (MTA) ... 16
2.3.1 Kandungan MTA ... 19
2.3.2 Kandungan logam berat pada MTA ... 19
2.4 Semen Ionomer Kaca Modifikasi Resin (SIKMR) ... 21
2.7.2. Energy Dispersive X-ray (EDX) ... 37
2.8 Landasan Teori... 39
2.9 Kerangka Konsep ... 40
2.10 Hipotesis Penelitian ... 41
BAB 3 METODE PENELITIAN... 42
3.1 Desain Penelitian ... 42
3.2 Tempat dan Waktu ... 42
3.3 Sampel dan Besar Sampel Penelitian ... 43
3.3.1 Sampel Penelitian ... 43
3.3.2 Besar Sampel ... 43
3.4 Variabel dan Definisi Operasional ... 44
3.4.1 Variabel Penelitian ... 44
3.4.1.1 Variabel Bebas ... 44
3.4.1.2 Variabel Terikat ... 44
3.4.1.3 Variabel Terkendali ... 44
3.4.1.4 Variabel Tidak Terkendali ... 45
3.4.2 Definisi Operasional ... 45
3.5 Alat dan Bahan Penelitian ... 47
3.5.1 Alat Penelitian ... 47
3.5.2 Bahan Penelitian ... 49
3.6 Prosedur Penelitian ... 51
3.6.1 Pembuatan Bubuk Abu Sekam Padi Nanopartikel ... 51
3.6.2 Pembuatan Gel Kitosan ... 52
3.6.3 Persiapan Sampel ... 53
3.6.4 Pembuatan Bahan Uji ... 56
3.6.5 Perlakuan dan Pengujian Sampel ... 57
3.7 Prosedur Pengujian Sampel dengan SEM... 58
3.8 Prosedur Pengujian dengan EDX... 58
3.9 Analisis Statistik ... 59
BAB 4 HASIL PENELITIAN ... 60
4.1 Hasil SEM Mikrostruktur Permukaan Dentin yang Diaplikasikan MTA, Abu Sekam Padi Nano Ditambahkan Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel,dan SIKMR ... 60
4.2 Perbedaan Komposisi Elemen antara MTA dengan Abu Sekam Padi Nano Ditambahkan Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel ... 64
4.3 Perbedaan Komposisi Elemen antara MTA dengan SIKMR ... 67
BAB 5 PEMBAHASAN ... 68
5.1 Mikrostruktur Permukaan Bahan Uji dengan Dentin ... 70
5.1.1 Tag like Structure dan Resin Tag ... 70
5.1.2 Porositas Bahan Uji ... 71
5.2 Unsur-unsur yang Terkandung di Bahan Uji ... 74
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 80
6.1 Kesimpulan ... 80
6.2 Saran ... 81
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman 2.1 Pengaruh Sisa Ketebalan Dentin terhadap Kelangsungan
Hidup Sel Odontoblas, Aktifitas Dentin Reaksioner, dan
Inflamasi Pulpa ... 14 2.2 Karakteristik Silika ... 26 2.3 Komposisi Kimia Kitosan ... 30 3.1 Definisi Operasional, Cara, Hasil, dan Alat Ukur dari Variabel
Bebas dan Tergantung dari Penelitian ... 46 4.1 Perbedaan Komposisi Elemen antara MTA, ASP nano yang
Ditambahkan Kitosan Nanopartikel Molekut Tinggi, SIKMR (n=8) .... 66 4.2 Perbedaan Komposisi Elemen antara MTA dengan
ASP+kitosan (n=8) ... 67 4.3 Perbedaan Komposisi Elemen antara MTA dengan SIKMR (n=8) ... 68 4.4 Perbedaan Komposisi Elemen antara ASP nano yang Ditambahkan
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
2.1 Daerah Pulpodentinal Kompleks ... 13
2.2 Bahan kedokteran gigi melepaskan protein pada gigi yang mengalami cedera. (A) Kedalaman kavitas superfisial, (B) Kavitas sedang sampai dalam, (C) Pulpa yang terpapapar ... 16
2.3 (A) Odontoblas dirangsang untuk menghasilkan matriks ekstraselular, yang digunakan untuk mineralisasi dentin reaksioner. (B) Sel-sel lain dirangsang untuk berdiferensiasi menjadi sel lir odontoblas yang kemudian dirangsang untuk menghasilkan matriks ekstraselular yang menyebabkan mineralisasi dentin reparatif ... 16
2.4 Gambaran SEM dari Permukaan Dentin dengan MTA ... 18
2.5 Gambar SEM Permukaan SIKMR dengan Dentin, Penetrasi SIKMR ke Dalam Tubulus Dentin ... 23
2.6 Struktur Kistal Silika (a) Amorf: Heksagonal; (b) Kristobalit: Tetragonal; (c) tridimit: ortombik ... 26
2.7 Struktur Bangun Kitosan dan Kitin ... 30
2.8 Kitosan Blangkas (Tachypleus gigas) ... 31
2.9 Cara Kerja SEM ... 36
2.10 Spektrum EDX yang Menunjukkan Puncak dari Na,Al,dan Si ... 38
3.1 Abu Sekam Padi Merah Jambu ... 50
3.2 Abu Sekam Padi Nano Partikel ... 50
3.3 Gel Kitosan Blangkas ... 50
3.6 Grinding Jar ... 51
3.7 Planetary Ball Mills (PM 200) ... 51
3.8 Proses Pembuatan Gel Kitosan Nanopartikel ... 52
3.9 Gigi Premolar ditandai 3 mm di atas CEJ ... 53
3.10 Preparasi Kavitas Klas I pada Gigi Premolar ... 54
3.11 Ilustrasi Peparasi Sampel Klas I ... 54
3.12 Gigi premolar dipotong dengan Disk Bur ... 55
3.13 Daerah yang akan di SEM ... 55
3.14 Sampel dilihat melalui Monitor ... 56
3.15 Neraca Analitik ... 57
4.1 Permukaan Mikrostruktur Tag like Structure MTA ... 61
4.2 Permukaan Mikrostruktur Tag like structure ASP+Kitosan ... 61
4.3 Permukaan Mikrostruktur SIKMR ... 62
4.4 Permukaan Mikrostruktur Porositas MTA ... 62
4.5 Permukaan Mikrostruktur Porositas ASP+Kitosan ... 63
4.6 Permukaan Mikrostruktur Porositas SIKMR ... 63
4.7 Perbedaan Rerata Komposisi Elemen pada MTA, ASP+kitosan, SIKMR ... 64
4.8 Perbedaan Rerata Komposisi Elemen pada MTA dengan ASP+ Kitosan ... 67
4.9 Perbedaan Rerata Komposisi Elemen MTA dengan SIKMR ... 68
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
1. Alur penelitian ... 92
2. Surat permohonan izin di Laboratorium F-MIPA USU ... 93
3. Surat permohonan izin di Laboratorium Science USM Penang ... 95
4. Surat keterangan melakukan penelitian di Laboratorium F-MIPA USU.. .. 97
5. Surat keterangan melakukan penelitian di Laboratorium Science USM Penang ... 98
6. Surat keterangan ethical clearance ... 99
7. Hasil Uji Statistik ... 100
8. Hasil SEM-EDX ... 116
9. Hasil XRD Abu Sekam Padi ... 128
