EFEK PENAMBAHAN KITOSAN MOLEKUL TINGGI
NANOPARTIKEL PADA ABU SEKAM PADI
NANOPARTIKEL TERHADAP
VIABILITAS SEL PULPA
(
In Vitro
)
TESIS
Oleh
PRETTY FARIDA SINTA SILALAHI 117028004
PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
EFEK PENAMBAHAN KITOSAN MOLEKUL TINGGI
NANOPARTIKEL PADA ABU SEKAM PADI
NANOPARTIKEL TERHADAP
VIABILITAS SEL PULPA
(
In Vitro
)
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister (MDSc)
Dalam Bidang Ilmu Kedokteran Gigi
Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara
Oleh
PRETTY FARIDA SINTA SILALAHI 117028004
PROGRAM STUDI MAGISTER (S2) ILMU KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Judul Proposal : EFEK PENAMBAHAN KITOSAN MOLEKUL TINGGI NANOPARTIKEL PADA ABU SEKAM PADI
NANOPARTIKEL TERHADAP VIABILITAS SEL PULPA (In Vitro).
Nama Mahasiswa : Pretty Farida Sinta Silalahi NIM : 117028004
Program Studi : Magister (S2) Ilmu Kedokteran Gigi
Menyetujui Pembimbing :
Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K) Prof.Dr. Harry Agusnar,MSc.,M.Phil
Ketua Program Studi, Dekan,
Tanggal Lulus : 20 Juni 2014
Telah diuji :
Pada Tanggal : 20 Juni 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. Ameta Primasari, drg., MDSc
PERNYATAAN
EFEK PENAMBAHAN KITOSAN MOLEKUL TINGGI
NANOPARTIKEL PADA ABU SEKAM PADI
NANOPARTIKEL TERHADAP
VIABILITAS SEL PULPA
(
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, 20 Juni 2014
DAFTAR ISTILAH
ASPn = Abu Sekam Padi Nanopartikel DMEM = Dulbecco’s Modified Eagle Medium.
FAS = Fluoro alumino silica. FBS = Fetal Bovine Serum. HEMA = Hydroxy-ethyl methacrylate.
HMCn = High Molecule Chitosan nanoparticle MDPC = Mouse odontoblast like cell line.
MTA = Mineral Trioxide Aggregate MTT = Methythiazol Tetrazolium
Mv = Molekul volume. PAA = Polyacrilic acid.
RHAn = Rice Husk Ash nanoparticle
RMGIC = Resin Modified Glass Ionomer Cement
SIK = Semen ionomer kaca.
ABSTRAK
Pemeliharaan jaringan pulpa yang sehat penting bagi fungsi dan vitalitas gigi. Bahan kaping pulpa direk dan indirek yang sering digunakan untuk memelihara jaringan pulpa adalah kalsium hidroksida, Mineral Trioxide Aggregate (MTA), dan SIKMR (Semen Ionomer Kaca Modifikasi Resin). Namun bahan-bahan ini mempunyai kekurangan, seperti arsen pada MTA dan HEMA pada SIKMR. Penelitian sebelumnya menunjukkan Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel (KMTn) dapat menstimulasi viabilitas sel karena mengandung glukosaminoglikan dan Abu Sekam Padi Nanopartikel (ASPn) bersifat osteoinduksi karena adanya silika (SiO2) dan kalsium hidroksida. Penggunaan kitosan berperan sebagai scaffold dan ASPn sebagai bahan hidroksiapatit. Penelitian ini bertujuan untuk melihat efek penambahan KMTn pada ASPn untuk meningkatkan viabilitas sel pulpa. Penelitian ini terdiri dari tujuh kelompok yaitu ASPn (K1), ASPn+KMTn sebelum setting (K2), ASPn+KMTn setelah setting (K3), MTA sebelum setting (K4), MTA sesudah setting (K5), SIKMR (K6), dan kelompok tanpa perlakuan (K7). Bahan-bahan uji dipaparkan pada kultur
mouse dental pulp cell lines (MDPC) secara in vitro selama 1, 3, dan 7 hari. Viabilitas sel dihitung dengan menggunakan MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 diphenyltetrazoliumbromide) assay. Data diuji dengan uji ANOVA satu arah dan diikuti uji T-test dan uji Bonferroni. Uji statistik menunjukkan terdapat perbedaan bermakna antara ASPn+KMTn sebelum setting dengan MTA sebelum setting
(p=0,000) dan pada kelompok ASPn+KMTn sesudah setting dengan MTA sesudah
setting tidak ada perbedaan baik hari ke-1, ke-3, dan ke-7 (p> 0,05), nilai viabilitas sel pada paparan MTA sebelum dan sesudah setting lebih tinggi dibanding ASPn+KMTn sebelum dan sesudah setting, namun nilai viabilitas sel pada paparan ASPn+KMTn sebelum dan sesudah setting lebih tinggi dibanding ASPn, SIKMR, dan kontrol. Hasil penelitian menunjukkan secara in vitro terjadi peningkatan viabilitas sel MDPC dengan penambahan KMTn pada ASPn, menunjukkan bahan biomaterial uji cukup biokompatibel terhadap sel pulpa.
ABSTRACT
Maintenance of a healthy pulp tissue is important for the function and vitality of teeth. Direct and indirect pulp capping materials which is often used to maintain the pulp tissue are calcium hydroxide, Mineral Trioxide Aggregate (MTA), and RMGIC (Resin Modified Glass Ionomer Cement). However, these materials have disadvantages, such as arsenic relase in MTA and HEMA from RMGIC. Previous research indicates High Molecular Chitosan Nanoparticles (HMCn) could stimulate cell proliferation because it contains glycosaminoglycan and Rice Husk Ash Nanoparticles (RHAn) is osteoinductive because of silica (SiO2) and calcium hydroxide containt. The use of chitosan acts as a scaffold and RHAn as hydroxyapatite material. This study aims to look at the effects of adding HMCn+RHAn pulp to improve cell viability. The study consisted of six groups: RHAn (K1), RHAn + HMCn before setting (K2), RHAn + HMCn after setting (K3), MTA before setting (K4), MTA after setting (K5), RMGIC (K6) , and the untreated group (K7). Test materials were applied to cultured mouse dental pulp cell lines (MDPC) in vitro for 1, 3, and 7 days. Cell viability was calculated using the MTT ( 3 - [4,5 - dimethylthiazol - 2 - yl ] -2,5 diphenyltetrazoliumbromide ) assay. Data were tested by One Way ANOVA followed by Bonferroni test. The statistical test showed that there were significant differences between RHAn+HMCn before setting and MTA before setting (p = 0.000) and in group RHAn +HMCn after setting and MTA after setting, there were no differences in 1st, 3rd, and 7th days (p> 0.05). Value of cell viability in group of MTA exposure before and after setting was higher than RHAn + HMCn before and after setting, but the value of cell viability in group RHAn+HMCn before and after setting was higher than RHAn, RMGIC, and control. The results of this study showed there was increase in cell viability with the addition HMCn in RHAn on MDPC, thus these materials are quite biocompatible on dental pulp cells.
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 Magister Kedokteran Gigi pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp Ort. selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
2. Dr. Ameta Primasari, drg., MDSc., M.Kes. selaku Ketua Panitia Penguji dan Ketua Program Studi Magister Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan, masukan dan dorongan semangat kepada penulis.
3. 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.
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. Drg. Lasminda Syafiar M.Kes., selaku anggota panitia penguji dan dosen
Ilmu Material Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
7. Drg. Sumadhi S, Ph.D selaku anggota panitia penguji dan dosen Ilmu Material Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.
8. Prof. drg. Boy M Bachtiar, MS, Ph.D selaku staff Biologi Oral Universitas Indonesia yang telah memberikan izin dan bimbingan, serta masukan kepada penulis.
9. Drg. Endang W Bahctiar, Biomed, Ph.D selaku staff Biologi Oral Universitas Indonesia yang telah memberikan izin dan bimbingan, serta masukan kepada penulis.
10.Drg. Lisa Rinanda Amir, Ph.D selaku staff Biologi Oral Universitas Indonesia yang telah memberikan banyak bantuan kepada penulis.
11.Maysaroh S.Si dan Desi S.Si selaku staff Laboratorium Biologi Oral Universitas Indonesia atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian. 12.Maya Fitria, SKM., M.Kes. selaku staff Fakultas Kesehatan Masyarakat
Teman-teman terbaik yang penulis cintai, sahabat dalam suka duka, yang sangat mendukung, membantu, dan memberi semangat kepada penulis dalam menjalani Program Magister Kedokteran Gigi dan membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Terimakasih setulus-tulusnya buat: Dennis, kak Ponty, Henny, kak Nani, Gita, kak Yumi, dan Veronika.
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.
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 praktis.
Medan, 20 Juni 2014 Penulis,
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
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 RIAU SCIENTIFIC – EXPO, April 2013 di Pekanbaru, Indonesia.
4. Poster: “Direct Composite Veneer Techniques to Correct the Midline Shifting Caused by Failured Orthodontic Treatment: A Case Report” Medan Esthetic
DAFTAR ISI
2.1 Regenerasi Pulpodentinal Kompleks ... 13
2.2 Efek Bahan Restorasi terhadap Jaringan Pulpodentinal Kompleks ... 16
2.2.1 Mineral Trioxide Aggregate ... 16
2.2.2 Semen Ionomer Kaca Modifikasi Resin (SIKMR) ... 19
2.2.3 Abu Sekam Padi Nanopartikel (ASPn) ... 20
2.2.4 Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel (KMTn) ... 24
2.3 Mekanisme Pertahanan Pulpodentinal Kompleks ... 29
2.3.1 Reaktifitas Odontoblas ... 29
2.3.2 Matriks Metaloprotein ... 30
2.4 Uji Biokompatibilitas ... 31
2.5 Viabilitas Sel sebagai Indikator Sitotoksisitas ... 33
3.4 Variabel dan Definisi Operasional ... 41
3.4.1 Variabel Penelitian ... 41
3.4.1.1 Variabel Bebas ... 41
3.4.1.2 Variabel Terikat ... 41
3.4.1.3 Variabel Terkendali ... 41
3.4.1.4 Variabel Tidak Terkendali ... 42
3.4.2 Definisi Operasional ... 42
3.5 Alat dan Bahan Penelitian ... 45
3.5.1 Alat Penelitian ... 45
3.5.2 Bahan Penelitian ... 46
3.6 Prosedur Penelitian ... 48
3.6.1 Pembuatan Bubuk Abu Sekam Padi Nanopartikel ... 48
3.6.2 Pembuatan Gel Kitosan ... 49
3.6.3 Persiapan Mould Cetakan SIKMR ... 50
3.6.4 Pembuatan Bahan Uji ... 51
3.6.5 Sterilisasi Bahan Uji ... 52
3.6.6 Pembuatan Medium Kultur Lengkap ... 52
3.6.7 Kultur Sel... 52
4.2 Viabilitas Sel pada ASPn, ASPn Sebelum dan Sesudah Setting, Kontrol selama 1, 3, dan 7 Hari ... 58
4.3 Viabilitas Sel pada ASPn Sebelum dan Sesudah Setting, selama 1, 3, dan 7 Hari 60 4.4 Viabilitas Sel pada MTA Sebelum dan Sesudah Setting Selama 1, 3 dan 7 Hari ... 61
4.5 Viabiliti Sel pada Paparan ASPn+KMTn Sebelum Setting Vs MTA Sebelum Setting dan Perbedaan ASPn+KMTn Sesudah Setting Vs MTA Sesudah Setting Selama 1, 3, dan 7 Hari ... 62
4.6 . Viabilitas Sel antar Kelompok Sampel selama 1, 3 dan 7 Hari ... 62
BAB 5. PEMBAHASAN ... 65
5.1 Perbedaan Viabilitas sel ASPn, ASPn sebelum dan sesudah setting, selama 1, 3, dan 7 hari ... 67
5.2 Viabilitas sel pada ASPn + KMTn sebelum setting dengan ASPn + KMTn setelah setting selama 1, 3, dan 7 hari ... 69
MTA Sebelum dan Sesudah Setting, SIKMR Selama 1, 3, dan, 7
Hari ... 71
BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ... 78
6.1 Kesimpulan ... 78
6.2 Saran ... 79
DAFTAR PUSTAKA ... 81
DAFTAR TABEL
No Judul Halaman
2.1 Pengaruh Sisa Ketebalan Dentin terhadap Kelangsungan Hidup Sel Odontoblas, Aktifitas Dentin Reaksioner, dan Inflamasi Pulpa ... 15 3.1 Definisi Operasional, Cara, Hasil, dan Alat Ukur dari Variabel Bebas dan
Tergantung dari Penelitian ... 43 4.1 Nilai Viabilitas Sel dan Perbedaan ASPn dengan ASPn+KMTn Sebelum
Setting Selama 1, 3 dan 7 Hari dengan Uji T-Test ... 58 4.2 Nilai Viabilitas Sel dan Perbedaan ASPn dengan ASPn+KMTn Sesudah
Setting Selama 1, 3 dan 7 hari dengan uji T-Test... 59 4.3 Nilai Viabilitas Sel dan Perbedaan ASPn+KMTn Sebelum dengan
Sesudah Setting selama 1, 3, dan 7 Hari dengan Uji Bonferroni... 60 4.4 Nilai Viabilitas Sel dan Perbedaan MTA Sebelum dengan Setelah Setting
Selama 1, 3 dan 7 Hari ... 61 4.5
4.6
Perbedaan ASPn+KMTn Sebelum dan Sesudah Setting dengan MTA Sebelum dan Sesudah Setting Melalui Uji Bonferroni... Nilai Viabilitas Sel selama 1, 3, dan 7 Hari pada Semua Kelompok Uji...
62
63 4.7 Perbedaan Viabilitas Sel yang Dipaparkan Bahan Uji pada Kultur Sel
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
2.1 Respon Odontoblas terhadap Stimulasi Patologis. ... 12
2.2 Dinamika Pembentukan Jaringan Keras oleh Pulpa Sebagai Respon Terhadap Stimulus Eksternal pada Berbagai Kedalaman Dentin ... 15
2.3 Lapisan Abu Sekam Padi ... 21
2.4 Hasil XRD Campuran Abu Sekam Padi Nanopartikel dengan Kitosan Molekul Tinggi Nanopartikel ... 23
2.5 2.6 Tag Like Structure ASPn+KMTn dengan Uji SEM... Kitosan Molekul Tinggi ... 24 25
2.7 Kombinasi Tiga Elemen yang Memungkinkan Terjadinya Regenerasi Jaringan atau Organ ... 28
2.8 Hipotesa Efek Matriks Protein Dentin yang Dilarutkan oleh Karies atau Bahan Kedokteran Gigi pada Odontoblas dan Sel Lain... 30
3.1 Bahan-bahan Penelitian; (a) ASP; (b) Gel KMTn; (c) MTA; (d) Vitre Bond 3M ESPE ... 48
\3.2 Alat ASP untuk menjadi Nanoparikel (a). Grinding Jar; (b). Planetary Ball Mills (PM 200) ... 49
3.3 Proses Pembuatan Gel Kitosan Nanopartikel ... 50
3.4 Syringe Insulin ... 50
3.5 Mould Tempat Pencetakan SIKMR ... 51
3.6 Neraca Analitik ... 51
3.7 (a) Perlakuan pada Tiap Bahan Uji; (b) Bahan Uji dalam 96 Well ... 54
3.8 (a) Viabilitas Sel Dibaca Melalui Komputerisasi; (b) MicroplateReader .. 55
4.2 Grafik Nilai Viabilitas Sel pada ASPn, ASPn+KMTn Sebelum Setting
(K1) dan Kontrol (K6) Selama 1, 3,dan 7 Hari ... 58 4.3 Grafik Nilai Viabilitas Sel pada ASPn, ASPn+KMTn Setelah Setting
(K2) dan Kontrol (K6) Selama 1, 3,dan 7 Hari ... 59 4.4 Grafik nilai viabilitas sel pada ASPn+KMTn Sebelum dan Setelah
Setting Selama 1, 3,dan 7 Hari 60 4.5
4.6
Grafik Nilai Viabiltas Sel pada Kelompok MTA Sebelum (K4) dan Sesudah Setting (K5) selama 1, 3, dan 7 Hari ... Rerata Nilai Viabilitas Sel pada semua kempok uji selama 1, 3, dan 7 hari...
61
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
1 Alur Penelitian ... 87 2
3
4
5
6 7
Surat Keterangan Ethical Clearance ... Surat Permohonan Izin di Laboratorium Biologi Oral FKG
Universitas Indonesia... Surat Keterangan Selesai Melakukan Penelitian di Laboratorium Biologi Oral FKG Universitas Indonesia ... Surat Keterangan Melakukan Penelitian di Laboratorium F-MIPA USU... Hasil Uji Statistik... Gambaran Mikroskopik Viabilitas Sel pada Setiap Kelompok...
88
89
90 91
