BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gigi
Gigi merupakan bagian keras berwarna putih di dalam mulut dari banyak vertebrata. Gigi memliki struktur yang bervariasi yang memungkinkan untuk melakukan banyak tugas. Fungsi utama dari gigi adalah untuk merobek dan mengunyah makanan.
Gigi terdiri dari 3 bagian, yaitu: 1. Mahkota gigi, yang terdiri dari :
a. Enamel merupakan lapisan gigi yang paling luar dan paling keras. b. Dentin (tulang gigi) merupakan bahan utama pembentuk mahkota gigi
yamg lunak dan cukup keras. Di dalamnya terdapat saraf dan pembuluh darah.
c. Pulpa (rongga gigi) merupakan ruangan dalam gigi, antara corona dan radiks yang berisi saraf, pembuluh darah, serta pembuluh limfe.
2. Leher gigi (kolum), yang terdiri dari:
Gingival merupakan jaringan lunak yang melapisi tulang alveolar, biasanya disebut dengan gusi.
3. Akar gigi (radiks), yang terdiri dari: a. Tulang alveolar
c. Sementum yang merupakan suatu jaringan ikat yang menyerupai tulang (Combe, 1992)
d. Saluran akar dan ujung akar (apex)(Besford, 1996).
Gambar 2.1 Struktur Gigi (Combe, 1992)
2.2 Nanoteknologi
Nanoteknologi atau yang memiliki arti teknologi rekayasa zat berskala nanometer atau sepermiliar meter masa pengembangannya belum tergolong lama. Konsepnya pertama kali diperkenalkan pada akhir 1959 oleh Richard Feynman. Material berukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material berukuran besar. Nanoteknologi adalah ilmu yang mempelajari suatu fenomena atau objek secara nanometer ( Rochman, 2009).
Nanomaterial adalah bahan yang dirancang dalam tingkat molekul (nanometer) untuk mengambil keuntungan dari ukurannya yang kecil dan sifat baru yang umumnya tidak terlihat pada sifat konvensional mereka. Dua alasan utama mengapa bahan pada skala nano bisa mempunyai properti yang berbeda adalah luas permukaan relatif meningkat dan efek kuantum yang baru.
Nanomaterial memiliki luas permukaan yang lebih besar untuk rasio volume dari bentuk konvensional mereka, yang mana dapat menyebabkan reaktivitas kimia yang lebih besar dan mempengaruhi kekuatan mereka. Juga pada skala nano, efek kuantum dapat menjadi jauh lebih penting dalam menentukan sifat dan karakteristik bahan, menyebabkan novel optik, perilaku listrik dan magnet (Rochman, 2009).
2.3 Bahan Sampel Uji 2.3.1 Bahan Nanopartikel
Nanopartikel saat ini menjadi perbincangan yang hangat dikalangan para ilmuwan. Saat ini, segala prodak harus dalam bentuk yang sangat simpel dan praktis maka dari itu dibutuhkan alat yang sekecil mungkin tanpa mengurangi fungsi dan kegunaan dari alat tersebut. Maka dari itu para ilmuwan banyak mengembangkan risetnya tentang nanoteknologi. Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsional, maupun yang lainya dalam skala nanometer. Dalam pengertian secara terminologi ilmiah , nano berarti atau 0,000000001 jadi satu nano sama dengan seper satu juta millimeter. Riset ini dimulai sejak tahun 2000, sampai sekarang ini sudah banyak menghasilkan penemuan-penemuan baru dalam berbagai bidang di setiap minggunya. Bidang-bidang itu diantaranya dalam bidang elektronik pengembangan piranti elektronik dalam ukuran nanometer, bidang Energi pembuatan sel surya yang lebih efisien dengan ukuran nanometer, bidang kmia pengembangan katalis yang lebih efisien, bidang kedokteran berkembangnya
peralatan baru pendeteksi sel-sel kanker berdasarkan pada interaksi antar sel kanker dengan partikel nanometer, bidang kesehatan berkembangnya obat pintar yang dapat mencari sel-sel tumor dalam tubuh sehingga dapat langsung mematikan sel tersebut tanpa merusak sel yang normal, dan bidang lingkungan dapat menghancurkan polutan organic di air dan udara dengan sekala nanaometer.
Nanopartikel dalam pembuatannya secara Top Down terdapat tiga macam proses pembuatan yaitu mechanical miling, repeated quenching dan
lithography/etching. Sedangkan secara bottom-up pembuatan nanopartikel
terdapat enam macam proses pembuatan yaitu sol gel process, aerosol based
processes, chemical vapour deposition, atomic or molecular condensation, gas phase condensation dan supercritical fluid synthesis (Rochman, 2010).
Penelitian tentang Sintesa Nanopartikel ZnO dengan Metode
Mechano-Chemical. Mechano-Chemical adalah salah satu proses sintesis yang berkaitan
dengan mekanik-kimia yang menghasilkan suatu unsur akibat daya mekanis (Balaz, et al 2005). Metode mechano-chemical digunakan dalam berbagai bidang aktivitas manusia yaitu pada bidang metallurgi, rancang bangun kristal, rancang bangun bahan, industri batu bara, pertanian, farmasi dan perlakuan sampah (Heintz, et al 2007). Teknologi mechano-chemical merupakan satu rangkaian reaksi yang penting, sintesis dan penguraian yang cepat (Tongamp, et al 2006) dan dapat memodifikasi graft serta perpindahan polymorphic (Lin, 1998). Metode
mechano-chemical merupakan metode yang ramah lingkungan dan termasuk
Sifat dan karakter dari partikel yang berukuran nano sangat berbeda karena sifat partikelatau material yang berukuran nano yang meliputi sifat fisis, kimiawi, maupun biologi berubah sangat dramatis. Sifat-sifat dari material tersebut sangat bergantung pada ukuran, bentuk, kemurnian permukaan, maupun topologi material. Setiap sifat material memiliki sekala panjang kritis atinya ketika dimensi material lebih kecil dari panjang kritis tersebut akan mempengaruhi sifat fisis fundamental material tersebut.
2.3.2 Bahan Mikropartikel
Mikropartikel didefinisikan sebagai partikel padat berbentuk sferis dengan ukuran 1-1000 µm. mikopartikel dibuat dari bahan inti yang disalut dengan bahan penyalut seperti polimer,lilin, atau bahan protektif lain. Mikropartikel memiliki kegunaan pada industri farmasi, anatara lain untuk menutupi rasa dan bau yang tidak enak, mencegah penguapan obat, melindungi obat dari lingkungan sekitar (kelembapan, cahaya, suhu dan oksidasi), memisahkan bahan-bahan yang bersifat inkompatibel, meningkatkan sifat alir serbuk, membantu dispersi obat yang tidak larut air di dalam media cari, dan menangani bahan-bahan yang bersifat toksik (Swarbick dan Boylan, 1994).
Mikropartikel dapat dikembangkan menjadi sebuah system penghantaran obat yang optimal dan dapat memberikan profil pelepasan obat yang diinginkan. Mikropartikel dapat meningkatkan life span obat dan mengendalikan pelepasan dari bahan-bahan bioaktif (Sinha et al, 2004). Terdapat beberapa macam metode pembuatan salah satunya dilakukan dengan metode coacevartion-phase
separation yaitu yang dibuat dengan cara penetesan campuran polimer dengan
bahan aktif ke dalam larutan penyambung silang, sehingga terbentuk mikropartikel dengan ukuran tertentu. Dengan metode orifice-ionic gelation, ukuran mikropartikel yang dihasilkan lebih seragam, bentuk lebih sferis dan halus serta profil pelepasan yang lebih lambat (Cowdary dan Rao, 2003).
Metode pembuatan mikropartikel lainnya seperti air suspension,
coarsevation-phase separation, multiorifice-centrifugal process, pan coating, spray drying dan spray congealing, solvent evaporation, polymerization, precipitation, freeze drtying, chemical and thermal cross-linking, wax coating and hot melt, spray coating (Bakan, 1989). Factor-faktor yang berpengaruh pada
pembuatan mikropartikel antara lain, pemilihan polimer, perbandingan jumlah obat-polimer, suhu, dan kecepatan pengadukan. Pemilihan bahan penyalut (polimer) sangat menentukan sifat fisika kimia mikropartikel dan mampu meningkatkan pembentukan mikropartikel tersebut (Bakan, 1989). Aplikasi mikropartikel telah dikembangkan untuk berbagai macam keperluan, misalnya pembuatan peralatan medis, makanan, kosmetik, pertanian, percetakan, produk cat, produk pembersih dan industri plastik.
2.4 Zinc oxide
Zinc oxide (ZnO) merupakan zat padat berupa serbuk heksagon amorf
yang putih jika dingin, kuning jika panas, pahit dan tidak bau. ZnO merupakan material keramik sehingga akan cocok untuk pembuatan semen gigi. Semen adalah bahan yang menjadi keras setelah dicampur dengan media air atau media
lain. ZnO juga digunakan sebagai reagen, zat penetral, zat pelindung kulit dipabrik-pabrik kosmetik dan sebagainya (Arsyad, 2001).
Istilah dalam kedokteran gigi yang dipakai untuk perekatan restorasi, penambalan sementara atau penambalan permanen. Suatu bahan dapat digunakan oleh manusia apabila bahan tersebut mempunyai biokompatibilitas yang baik (Craig, 1997). Artinya bahwa bahan tersebut dapat memberikan respon yang aman apabila dipakai oleh manusia serta tidak menimbulkan kerugian dalam tubuh manusia (Noort, 2007).
2.5 Semen Gigi Zinc Oxide Eugenol
Bahan kedokteran gigi untuk tambalan sementara harus memenuhi syarat biokompatibilitas yang dapat diterima tubuh atau dengan kata lain tidak membahayakan dalam penggunaannya. Idealnya bahan yang diletakkan dalam rongga mulut tidak membahayakan jaringan pulpa dan jaringan lunak rongga mulut, tidak mengandung bahan toksik yang mampu berdifusi dan dapat diabsorpsi ke dalam sistem sirkulasi tubuh yang akhirya menyebabkan reaksi toksik yang sistemik. Semen zinc oxide eugenol dengan kandungan utamanya zinc
oxide dan eugenol digunakan sebagai tambalan sementara karena keunggulannya
sebagai bahan tumpatan sementara yang baik, sebagai bahan pelapik, bahan pengisi saluran akar, pembalut periodontal dan pada perawatan pulpotomi.Tetapi pada pemakaian semen zinc oxide eugenol sebagai tambalan sementara menimbulkan reaksi terhadap pulpa, begitu juga pada perawatan pulpotomi. Eugenol yang dimiliki semen ini mempunyai potensi iritasi terhadap jaringan
tetapi memiliki keunggulan dengan daya antibakterinya. Semen zinc oxide
eugenol dengan kandungan eugenolnya memiliki kekuatan antibakteri yang kuat
dibandingkan Polikarboksilat, Zinc fosfat, Silikat, Silikofosfat dan Resin komposit. Kandungan eugenolnya menunjukkan iritasi / toksisitas terhadap jaringan, memiliki potensi iritasi juga dapat berdifusi ke dalam pulpa sangat sedikit. Semen zinc oxide eugenol mampu mencegah cedera pulpa dan mengurangi rasa nyeri pada pulpitis (Trisna, 2008).
Semen Zinc oxide Eugenol dengan kandungan utamanya zinc oxide dan eugenol digunakan sebagai tambalan sementara. Bahan yang diletakkan dalam rongga mulut tidak membahayakan jaringan pulpa dan jaringan lunak rongga mulut, tidak mengandung bahan toksik yang mampu berdifusi dan dapat diabsorbsi ke dalam sistem sirkulasi tubuh yang akhirnya menyebabkan reaksi toksik yang sistematik. Semen zinc oxide eugenol dengan kandungan eugenolnya memiliki kekuatan antibakteri yang kuat (Trisna, 2008).
Seng Oksida merupakan senyawa anorganik dengan formula ZnO.
Biasanya senyawa ini berbentuk powder (bubuk) putih, hampir tidak larut dalam air. Serbuk ZnO banyak digunakan sebagai aditif ke dalam berbagai bahan dan produk termasuk plastik, keramik, kaca, semen, karet (misalnya ban mobil), pelumas (Hernandezbattez et al, 2008). ZnO terurai menjadi uap seng dan oksigen pada suhu sekitar 1975oC, yang mencerminkan stabilitas yang cukup kuat. Pemanasan dengan mengkonversi karbon oksida ke dalam logam lebih stabil daripada oksida (Greenwood and Earnshaw, 1997).
Menurut sifat fisiknya, seng oksida mengkristal dalam tiga bentuk, yaitu
wurtzite heksagonal, zincblende kubik, dan (yang jarang diamati) rocksalt kubik.
Struktur wurtzite yang paling stabil pada kondisi kamar dan yang paling umum. Bentuk zincblende bisa distabilkan dengan menumbuhkan ZnO pada substrat dengan struktur kisi kubik. Dalam kedua kasus, seng dan pusat oksida adalah tetrahedral. Struktur rocksalt (tipe NaCl) hanya diamati pada tekanan yang relatif tinggi sekitar 10 GPa (Ozgur et al, 2005).
2.6 Komposisi Semen Gigi
Komposisi dari semen gigi seng oksida dan eugenol tersusun dari powder (bubuk) dan liquid (cairan). Bubuk terdiri dari zinc oxide, magnesium oxide, dalam jumlah kecil, zinc asetat dalam jumlah hingga 1% dipergunakan sebagai akselerator untuk setting reaction. Cairan terdiri dari eugenol dalam jumlah hingga 15% dan asam asetat sebagai akselerator (Combe, 1992).
Selain itu waktu setting juga dipengaruhi oleh faktor lain seperti perbandingan bubuk dengan cairan, penambahan akselerator, adanya kontaminasi
Gambar 2.2 Struktur Wurtzit (Ozgur et al, 2005)
Gambar 2.3 Struktur Zincblende (Ozgur et al, 2005)
sewaktu pengadonan, dan peningkatan suhu juga menyebabkan setting reaction semakin cepat (Combe, 1992).
Setting reaction diawali dengan adanya absorbsi eugenol oleh zinc oxide
dan bereaksi membentuk zinc eugenol. Mekanisme pengerasan semen gigi seng oksida dan eugenol terdiri dari hidrolisis zinc oxide dan reaksi berikutnya antara zinc hydroxide dan eugenol membentuk suatu gumpalan (Anusavice, 2003). Reaksi tersebut ditulis sebagai berikut:
ZnO + H2O Zn(OH)2 (2.2)
Zn(OH)2 + 2HE ZnE2 + 2H2O (2.3)
Air dibutuhkan untuk mengawali reaksi dan juga merupakan hasil samping dari reaksi tersebut. Bahan yang telah terbentuk mengandung beberapa zinc oxide dan eugenol yang tidak bereaksi (Noort, 1994).
Semen gigi tersedia dalam bentuk bubuk (powder) dan cairan (liquid). Bubuk bersifat amfoter atau basa (penerima proton) dan cairan bersifat asam (donor proton). Pada proses pencampuran keduanya terbentuk pasta kental yang selanjutnya mengeras berbentuk padat. Berdasarkan bentuk bubuk (powder)nya semen dapat dibedakan menjadi zinc oxide powder dan Al-Fl-Si glass powder (Combe, 1992).
Tabel 2.1 Komposisi Material Penyusun Semen Gigi (Nugroho, 2007) Liquid /
Bubuk
Zinc oxide Bubuk Al-Fl-Si glass bubuk
Phosphoric Acid
Zinc Phosphate Cement
Silicate Cement and Filling Material Polyacrylic Acid Polycarboxylate Cement Glass Ionomer Cement and Filling
Material Eugenol (oil of
clove)
ZOE (Zinc oxide and Eugenol
Cement and Filling Material)
2.7 Uji Antibakteri
Uji antibakteri ini merupakan bagian dari evaluasi bahan termasuk bahan restorasi gigi untuk memenuhi standart sebagai bahan biomaterial. Tujuan dari uji tersebut adalah untuk mengetahui sifat antibakteri suatu bahan secara langsung terhadap kultur sel (Rachadini, 2007). Kultur sel dilakukan pada jenis mikroorganisme (bakteri). Jenis bakteri yang digunakan sebagai uji antibakteri bahan biomaterial untuk semen gigi zinc oxide eugenol adalah jenis bakteri
Streptococcus mutans. Pertimbangan menggunakan jenis bakteri ini karena
suasana rongga mulut sangat sesuai untuk pertumbuhan bakteri, sebagai contohnya bakteri Streptococcus mutans (Linda, 2007).
Faktor-faktor yang mempengaruhi daya antibakteri adalah konsentrasi zat antibakteri semakin tinggi konsentrasi semakin banyak jumlah bakteri yang
terbunuh; jumlah bakteri; diperlukan waktu untuk membunuh sel bakteri dan bila jumlah selnya banyak maka perlakuan harus lebih lama untuk membunuh semua sel bakteri tersebut; spesies bakteri, spesies bakteri mempunyai kepekaan yang berbeda-beda terhadap pengaruh fisik dan bahan kimia (Petczar dan Chan, 1988). Berdasarkan mekanisme kerjanya, antibakteri dibagi menjadi lima kelompok, yaitu mengganggu metabolisme sel bakteri, menghambat sintesis dinding sel bakteri, mengganggu permeabilitas membran sel bakteri, menghambat sintesis protein sel bakteri dan menghambat sintesis atau merusak asam nukleat sel bakteri (Setiabudy dan Gan, 1995).
Uji Antibakteri dilakukan dengan metode difusi, disc diffusion test atau uji difusi disk dilakukan dengan mengukur diameter zona bening (clear zone) yang merupakan petunjuk adanya respon penghambatan pertumbuhan bakteri oleh suatu senyawa antibakteri. Syarat jumlah bakteri untuk uji kepekaan/sensitivitas yaitu (Hermawan dkk., 2007).
Metode difusi dilakukan dengan cara sumuran. Cara sumuran yaitu membuat lubang pada agar padat yang telah diinokulasi dengan bakteri. Jumlah dan letak lubang disesuaikan dengan tujuan penelitian, kemudian lubang diinjeksikan dengan bahan yang akan diuji. Setelah dilakukan inkubasi, pertumbuhan bakteri diamati untuk melihat ada tidaknya daerah hambatan (zona bening) di sekeliling lubang (Kusmayati, 2007).
2.8 Bakteri Streptococcus mutans
Mikroorganisme rongga mulut terdiri dari bakteri (Streptococcus mutans,
S.salivarius, S.mitis, S.sanguis, Enterococci, gram positive filaments, Lactobacili, Veilonella spp, Neisseria spp, Bacteroides oralis; Bacteroides melaninogenikus, Spirochetes, Vibrio dan Fusibacterium spp (Philip). Suasana rongga mulut sangat
sesuai untuk pertumbuhan mikroorganisme (Linda, 2007).
Streptococcus mutans adalah salah satu jenis bakteri yang mempunyai
kemampuan dalam proses pembentukan plak dan karies gigi (Joklik et al., 1980). Bakteri ini pertama kali diisolasi dari plak gigi yang memiliki kecenderungan berbentuk coccus dengan formasi rantai panjang apabila ditanam pada medium yang diperkaya seperti pada Brain Heart Infusion (BHI) (Clark, 1924). Sedangkan bila ditanam di media agar memperlihatkan rantai pendek dengan bentuk sel tidak beraturan (Michalek, 1982).
Gambar 2.4 Bakteri Streptococcus mutans (www.aquafreshscienceacademy.com, 2009)
Klasifikasi Streptococcus mutans adalah : Kindom : Monera Divisio : Firmicutes Class : Bacilli Order : Lactobacilalles Family : Streptococcaceae Genus : Streptococcus
Species : Streptococcus mutans
Peningkatan koloni bakteri ini dalam kaitannya dengan pembentukan plak dan karies gigi (Roeslan, 1988). Plak gigi adalah endapan lunak yang menempel pada permukaan gigi berwarna transparan seperti agar-agar banyak mengandung kuman. Plak akan tumbuh dan melekat pada permukaan gigi bila mengabaikan kebersihan gigi dan mulut (Houwink, 1993). Plak merupakan media lunak non mineral yang menempel erat di gigi. Plak terdiri dari mikroorganisme 70% dan bahan antar sel 30% (Newbrun, 1978).
