Pengaruh Durasi Aplikasi Gel Topikal Gum Arabic (Acacia senegal)
20 mg/mL terhadap Kekerasan Email Gigi setelah Demineralisasi
Nidya Paramita, Andi Soufyan, Mia Damiyanti
Alamat Koresponden : Department Dental Material, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia. FKG UI Gedung C, Lt. 3. Jl. Salemba Raya No. 4. Jalan Salemba Raya No. 4 Jakarta Pusat 10430 Indonesia. Telepon : 021-3151035 ext.307 Alamat email : nidya.paramita01@gmail.com (Nidya Paramita)
Abstract
The aim of this study is to analyze effect of topical gel gum arabic 20 mg/ml with duration of application: 16 minutes, 48 minutes and 96 minutes, on the enamel hardness after demineralized using 1% citric acid solution. Samples used are 27 bovine teeth. The statistical test used are Friedman and Kruskal-Wallis. The results of the statistical test revealed that there is an increase in the value of teeth enamel hardness after application of gel, but it cannot restore the initial value of hardness. The highest increas of hardness is in the group of 96 minutes.
Keywords : Acacia senegal, gum arabic, remineralization, micro hardness Abstrak
Karya ilmiah ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh durasi aplikasi gel topikal gum arabic dengan konsentrasi 20 mg/ml dengan lama paparan 16 menit, 48 menit dan 96 menit terhadap kekerasan email terlebih dahulu didemineralisasi menggunakan larutan asam sitrat 1%. Jumlah sampel pada penelitian ini yaitu 27 email gigi sapi. Uji statistik yang digunakan adalah Friedman dan Kruskal-Walis. Hasil uji statistik menunjukkan terjadi peningkatan nilai kekerasan email gigi yang berbeda bermakna pada setiap kelompok waktu setelah aplikasi gel gum arabic 20 mg/ml. Walaupun peningkatan tersebut tidak dapat mengembalikan nilai kekerasan awal email. Peningkatan kekerasan email terbesar terjadi pada kelompok waktu 96 menit.
PENDAHULUAN
Gigi adalah salah satu jaringan keras pada tubuh manusia. Tidak seperti jaringan keras lainnya yang dapat beregenerasi saat terjadi kerusakan, saat mengalami kerusakan baik secara biologis, kimia atau pun mekanis gigi tidak dapat beregenerasi dan membentuk kembali strukturnya. Kerusakan akibat biologis seperti karies menyebabkan berkurangnya struktur gigi akibat bakteri. Selain itu, kebiasaan mengonsumsi makanan dan minuman yang asam juga dapat berpengaruh terhadap pengurangan struktur gigi. Struktur gigi terdiri dari berbagai lapisan, dimulai dari permukaan luar ke dalam yakni email, dentin dan pulpa. Kerusakan struktur gigi akibat asam yang dihasilkan dari bakteri dan konsumsi makanan diawali dengan pelunakan lapisan penyusun gigi yang paling luar.
Karies gigi adalah salah satu penyakit gigi dan mulut di Indonesia yang memiliki prevalensi penyakit tinggi, yakni 72,1% menurut Survey Kesehatan Rumah Tangga (SKRT) 2007.(1) Karies merupakan penyakit infeksi menular hasil interaksi dari berbagai faktor, yakni host, lingkungan, dan mikroorganisme. Host dalam hal ini adalah gigi, tempat terjadinya proses karies. Mikroorganisme penyebab karies seperti golongan Streptococcus mutans ditemukan dari berbagai penelitian sebagai bakteri utama penyebab karies. (2) Proses karies oleh bakteri S. mutans adalah dengan mengubah sisa makanan dalam mulut menjadi asam dengan pH sangat rendah. (3) Kondisi rongga mulut sekitar gigi yang sangat asam menyebabkan terjadinya proses demineralisasi permukaan email yang ditandai dengan pelunakan email gigi dan menyebabkan kehilangan struktur gigi.
Pola gaya hidup yang sering mengonsumsi makanan dan minuman mengandung asam merupakan salah satu etiologi terjadinya pengurangan struktur gigi (Zero, 1996). Asam pada makanan dan minuman menyebabkan erosi permukaan gigi.
Pada tahap awal struktur gigi akan mengalami pelunakkan sehingga lama kelamaan mengakibatkan berkurangnya struktur gigi dalam jumlah besar. Erosi adalah suatu proses hilangnya jaringan keras gigi sebagai akibat dari proses kimia yang tidak melibatkan bakteri. Penyebab erosi gigi adalah asam. Asam dapat berasal dari ekstrinstik yang berasal dari faktor luar seperti makanan dan minuman, serta instrinstik yang berasal dari manusia seperti asam lambung. (4)
Email gigi merupakan struktur keras tubuh yang bersifat aseluler dan terdiri dari komponen anorganik. Komponen anorganik yang terkandung berupa kristal hidroksi apatit yang tersusun rapih dan teratur. Setiap kristal dipisahkan dengan kristal yang ada di sekitarnya oleh rongga yang berisi air dan material organik. Suatu proses dinamis berupa reaksi kimiawi yang meliputi pelarutan email, pertukaran ion dari lingkungan sekitar dan reaksi demineralisasi-remineralisasi terjadi pada permukaan email. (2,3)
Remineralisasi adalah pendepositan garam-garam mineral pada rongga antar kristal hidroksi apatit. Berbeda dengan remineralisasi, demineralisasi adalah larutnya komponen mineral email. Demineralisasi dapat menyebabkan pelebaran rongga antar kristal hidroksi apatit sehingga terjadi pelunakan email. Remineralisasi dan demineralisasi sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan gigi. Saat konsentrasi ion kalsium dan fosfat tinggi pada lingkungan sekitar gigi, maka akan berlangsung proses remineralisasi dan mencegah proses demineralisasi. Sebaliknya, saat konsentrasion hidrogen tinggi di sekitar permukaan gigi maka proses demineralisasi akan terjadi. (4,5) Untuk mencegah kerusakan struktur gigi lebih lanjut akibat demineralisasi, saat ini banyak digunakan agen remineralisasi gigi. Agen remineralisasi yang banyak digunakan saat ini adalah fluoride. Fluoride digunakan pada berbagai sediaan seperti topikal dan sistemik. Sedian topikal fluoride berupa gel dan pasta gigi, sedangkan
sediaan yang diberikan secara sistemik berupa penambahan pada air minum atau tablet sistemik fluoride. Fluoride terbukti memberikan efek resistensi terhadap asam dan memberikan efek remineralisasi. Hidroksiapatit (HA) pada gigi akan bereaksi dengan fluoride membentuk Fluoroapatit (FA) yang memiliki resistensi lebih tinggi terhadap demineralisasi oleh asam. Fluoroapatit tidak mudah larut dibandingkan Hidroksiapatit karena memiliki ikatan kimia yang lebih stabil sehingga dapat menurunkan ambang batas pH kelarutan email. (4) Namun selain memberikan efek yang menunjang remineralisasi gigi dan mencegah demineralisasi, pemakaian fluoride yang berlebihan dapat menyebabkan fluorosis gigi, diskolorasi dan gangguan pencernaan.
Seiring perkembangan zaman, kemajuan teknologi mulai mencari bahan-bahan pengganti fluoride yang dapat digunakan sebagai alternatif agen remineralisasi gigi, salah satunya adalah getah akasia (gum arabic). Gum arabic telah banyak digunakan sebagai obat herbal di Afrika hingga saat ini. Gum arabic digunakan untuk mengobati berbagai penyakit seperti sakit tenggorokan, sakit perut dan penyakit pencernaan lainnya, penyakit mata, pendarahan dan demam. (6,7)
Gum arabic merupakan getah yang berasal dari pohon Acacia sinegal yang
berasal dari Nigeria. Gum arabic mengandung konsentrasi ion kalsium yang tinggi sehingga dapat meningkatkan remineralisasi gigi. Konsentrasi ion kalsium pada gum
arabic dapat mengganti ion kalsium yang lepas dari Kristal hidroksiapatit sehingga
mencegah demineralisasi email gigi lebih lanjut. Penarikan ion kalsium dari gum
arabic oleh hidroksiapatit dari gum arabic dengan cara membentuk ikatan hidrogen
dengan hidroksiapatit sehingga komponen mineral email sulit terdemineralisasi. Pada penelitian Onishi T dan kawan-kawan menunjukkan bahwa konsentrasi ion kalsium
gigi. (4,8,9) Penelitian Onishi T dan kawan-kawan juga menunjukkan pada perendaman email gigi yang sudah demineralisasi dengan air destilasi, gel NaF 1000 ppm dan larutan gum arabic dengan konsentrasi 10 mg/ml menunjukkan bahwa jumlah mineral yang terbentuk pada pemaparan gel NaF mirip dengan perendaman larutan gum
arabic.
Pada saat ini agen remineralisasi yang berasal dari gum arabic belum banyak digunakan, khususnya dalam sedian gel. Gel merupakan sediaan semi padat yang terdiri dari suspensi dari partikel yang berpenetrasi dalam suatu cairan. (10) Sediaan gel digunakan secara topikal dengan pengaplikasian pada permukaan tubuh tertentu. Gel memiliki beberapa keuntungan dibandingkan sediaan topikal lainnya diantaranya gel mudah merata jika diaplikasikan tanpa penekanan, tidak menimbulkan bekas dan mudah diaplikasikan. (11)
Berdasarkan penelitian sebelumnya, peneliti tertarik untuk untuk mengetahui proteksi gel gum arabic dengan konsentrasi 20mg/mL terhadap kekerasan permukaan email gigi yang telah didemineralisasi oleh asam sitrat 1% serta untuk mengetahui perbedaan kekerasan permukaan email gigi setelah pemaparan gel gum arabic 20 mg/ml selama 16 menit, 48 menit dan 96 menit sebagai upaya alternatif agen pencegah karies gigi.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini bersifat ekspiremental laboratorik menggunakan 27 buah sampel gigi sapi yang dibagi dalam tiga kelompok perlakuan, yaitu kelompok 16 menit, kelompok 48 menit dan 96 menit. Jumlah sampel dalam tiap kelompok perlakuan berdasarkan perhitungan adalah sebanyak 9 potong gigi sapi. Semua email diukur nilai kekerasan awal sebelum perlakuan, dilanjutkan perendaman email dalam larutan
demineralisasi asam sitrat 1% dengan pH 4 selama 10 menit pada suhu 37O dan dilakukan.
Pembuatan gel gum arabic 20 mg/mL dilakukan dengan cara melarutkan 2000 mg bubuk gum arabic 100 mL hingga homogen menggunakan magnetic stir plate. Setelah didapatkan larutan gum arabic 20 mg/mL, nilai keasaman larutan diukur dengan menggunakan pH meter. Tambahkan larutan NaOH 2 M untuk menetralkan pH larutan menjadi pH larutan netral lalu saring larutan menggunakan kertas saring agar larutan lebih jernih. Tambahkan natrim carboxymethyl cellulose (Na-CMC) hingga didapatkan kekentalan seperti gel topikal APF 1.23%.
Gel gum arabic 20 mg/mL diaplikasikan pada permukaan email dengan durasi 16 menit pada kelompok pertama, 48 menit pada kelompok kedua dan 96 menit pada kelompok ketiga. Pengukuran kekerasan akhir dilakukan setelah seluruh sampel yang telah diaplikasikan gel dibilas dengan aquades.
Data hasil uji kekerasan permukaan email dianalisis dengan uji normalitas Saphiro-Wilk dan didapatkan bahwa data terdistribusi tidak normal kemudian diuji dengan uji Friedman, Wilcoxon, Kruskal-Walis dan Mann Whitney. Uji statistik yang dilakukan memiliki tingkat signifikansi 0,05 (p = 0,05) dan taraf kepercayaan 95% (α = 0,05).
HASIL PENELITIAN
Nilai kekerasan email gigi dapat dilihat pada Tabel. 1. Terdapat penurunan nilai kekerasan email setelah perendaman dalam larutan demineralisasi serta peningkatan nilai kekerasan email setelah aplikasi gel pada ketiga kelompok perlakuan seperti terlihat pada Gambar. 1. Dilakukan uji statistik menggunakan Friedman untuk melihat kemaknaan nilai kekerasan email setiap perlakuan dalam tiap
kelompok perlakuan lama paparan 16 menit, 48 menit dan 96 menit menunjukan bahwa terdapat perbedaan nilai kekerasan awal, setelah demineralisasi dan akhir pada kelompok waktu 16 menit, 48 menit dan 96 menit.
Uji selanjutnya yang akan dilakukan adalah uji statistik Wilcoxon untuk melihat kemaknaan setiap perlakuan dalam ketiga kelompok waktu paparan 16 menit, 48 menit dan 96 menit. Hasil uji statistik Wilcoxon perbedaan nilai kekerasan awal dan demineralisasi yang berbeda bermakna, nilai kekerasan setelah demineralisasi dan setelah aplikasi gel yang berbeda bermakna serta nilai kekerasan awal dan setelah aplikasi gel yang berbeda bermakna pada ketiga kelompok waktu.
Hasil uji statistik Kruskal-Wallis yang dilakukan untuk melihat kemaknaan nilai kekerasan awal, setelah demineralisasi dan setelah aplikasi gel antar kelompok waktu menunjukan bahwa tidak terdapat nilai kekerasan awal dan nilai kekerasan email setelah demineralisasi yang berbeda bermakana pada ketiga kelompok waktu. Namun, hasil uji statistik Kruskal-Wallis menunjukan terdapat nilai kekerasan email setelah paparan gel yang berbeda bermakna.
Analisa Post Hoc dengan Mann-Whitney digunakan sebagai kelanjutan dari uji statistik Kruskal-Wallis dan menunjukan bahwa tidak terdapat perbedaan nilai kekeraan setelah aplikasi gel pada kelompok waktu 16 menit dan 48 menit. Perbedaan bermakna nilai kekerasan email setelah aplikasi gel terdapat pada kelompok waktu 48 menit dan 96 menit serta kelompok waktu 16 menit dan 96 menit.
DISKUSI
Hasil penelitian menunjukan terjadi peningkatan nilai kekerasan yang berbeda bermakna pada ketiga kelompok waktu paparan 16 menit, 48 menit dan 96 menit. Nilai kekerasan permukaan email didapatkan dengan menggunakan alat uji micro
hardness Zwick Knoop (KHN) dengan beban yang digunakan pada penelitian ini
yakni sebesar 50 gram dengan lama indentasi 5 detik. (12)
Proses perendaman dalam larutan asam sitrat 1% pH 4 merupakan simulasi proses demineralisasi. Asam sitrat digunakan sebagai larutan demineralisasi karena asam sitrat merupakan asam yang paling banyak terkandung dalam makanan dan minuman untuk menghasilkan rasa asam dan segar. (13,14) Pada penelitian Elsbury menyatakan bahwa asam sitrat menyebabkan erosi lebih cepat terutama pada pH yang rendah. Asam sitrat memiliki sifat destruktif terhadap email dua kali lebih besar dibandingkan asam nitrat atau asam klorida karena afinitasnya yang besar terhadap kalsium sehingga asam sitrat lebih cepat menyebabkan kerusakan pada ikatan kristal hidroksiapatit email.(15) Penurunan nilai kekerasan disebabkan hilangnya ion-ion kristal apatit dengan urutan tertentu pada permukanan email. Ion yang pertama hilang yaitu hidroksil diikuti kalsium dan fosfat. (16) Proses erosi berasal dari luar ke dalam menyebabkan hilangnya kandungan mineral kristal hidroksi apatit pada sehingga permukaan email menjadi lebih lunak dan lebih rentan terhadap stimulus fisik. (17)
Pada peneltian Onishi dkk menunjukan bahwa larutan gum arabic San-ei 10 mg/mL memiliki efek remineralisasi yang sama dengan natrium floride 1000 ppm dengan waktu paparan yang sama. Pada penelitian ini digunakan konsentrasi gum
arabic dua kali lipat dari penelitian Onishi, yaitu 20 mg/mL. Penelitian lain dari
Markus Beyer dkk menunjukan penambahan gum arabic yang dicampurkan ke dalam minuman asam dapat menurunkan efek erosif pada email gigi.
Efek remineralisasi gel gum arabic 20 mg/mL pada penelitian ini terlihat dari peningkatan nilai kekerasan email setelah pemaparan gel gum arabic 20 mg/mL pada ketiga kelompok waktu. Pada kelompok waktu 16 menit kekerasan email meningkat
sebesar 13,18% dari nilai kekerasan email setelah demineralisasi. Peningkatan nilai kekerasan email pada kelompok waktu 48 menit sebesar 16,72% dari nilai kekerasan email setelah demineralisasi dan pada kelompok 96 menit peningkatan nilai kekerasan email sebesar 38.98% dari nilai kekerasan email setelah demineralisasi. Hal ini juga sesuai dengan uji statistik Friedman yang menunjukan hasil perbedaan bermakna (p<0,05) pada ketiga kelompok waktu.
Peningkatan nilai kekerasan email dikarenakan kandungan polisakarida dan konsentrasi mineral yang tinggi pada gum arabic. Hal tersebut terlihat dari pembentukan kembali struktur email gigi yang dilihat secara mikro radiografis berupa pembentukan layer radiopak pada permukaan email yang telah terdemineralisasi. (8) Pembentukan layer radiopak diakibatkan peningkatan kuantitas distribusi mineral. Konsentrasi mineral (kalsium, magnesium dan natrium) yang terkandung pada gum
arabic yang tinggi di permukaan email dapat menggantikan ion-ion kalsium yang
larut dari kristal hidroksi apatit akibat perendaman dalam larutan asam sitrat. Kalsium, magnesium dan natrium ditemukan dalam bentuk garam sebagai penyusun komponen fraksi utama gum arabic.(18)
Pada penelitian lain menunjukan pembentukkan lapisan pelindung pada permukaan email berupa lapisan polimer sehingga dapat menurunkan efek erosif email terhadap paparan asam. Proses terbentuknya lapisan polimer tersebut disebabkan oleh adsorbsi polimer penyusun gum arabic (ι-arabinose, δ-galactose, ι- rhamnose dan δ-asam glukoronik) pada hidroksi apatit di permukaan email. Keempat polimer tersebut membentuk interaksi dengan nanopartikel hidroksi apatit yang digambarkan sebagai interaksi elektostatik dan pembentukan ikatan hidrogen dengan ion Ca2+ yang terdapat pada permukaan email. Lebih lanjut ikatan hidrogen yang
terbentuk antar molekul polimer membentuk lapisan yang berlapis yang melindungi permukaan email dari efek erosif asam. Kedua mekanisme tersebut secara makroskopis terlihat sebagai peningkatan nilai kekerasan. (9)
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian, dapat ditarik disimpulkan bahwa gel gum arabic (Acacia
Senegal) 20 mg/mL dapat meningkatkan nilai kekerasan email setelah mengalami
demineralisasi dengan asam sitrat 1% pH 4 pada ketiga kelompok. Paparan gel gum
arabic 20 mg/mL selama 96 menit memiliki nilai peningkatan kekerasan yang paling
tinggi dibandingkan kelompok waktu 16 menit dan 48 menit. Peningkatan nilai kekerasan tersebut belum cukup mempertahankan nilai kekerasan awal email.
SARAN
Saran yang dapat digunakan jika ingin dilakukan penelitian lebih lanjut adalah penggunaan alat ukur konsistensi gel gum arabic yang digunakan agar didapatkan konsistensi yang sama dengan gel APF 1,23% serta penggunaan bubuk gum arabic dengan merek yang sama pada penelitian yang telah dilakukan oleh Onishi. Selain itu dapat dilakukan peleitian lebih lanjut mengenai pengaruh berbagai konsistensi gel
gum arabic terhadap peningkaan nilai kekerasan email atau mengenai perbandingan
DAFTAR PUSTAKA
1. http://suaramerdeka.com/v1/index.php/read/sehat/2010/06/30/501/Karies-Gigi-Serang-721-Penduduk-Indonesia diunduh pada 27 Mei 2013 pada pukul 17.24.
2. Maneker, Lewis. The Biological Basic of Dental Caries. Maryland : Harper & Row Publisher Inc. 1980.
3. Kidd EAM, Joyston-Bechal S. Essential of Dental Caries. Jakarta: EGC. 1992.
4. Mount, Graham J. dan W.R. Hume. Preservation and Restoration of Tooth Structure second edition. Queensland: Knowledge Books and Software. 2005. pp. 22-28.
5. T. Attin, et al. Impact of Modified Acidic Soft Drinks on Enamel Erosion. Blackwell Munksgaard. Gottingen.2005.16(2):1-5.
6. http://www.saudiaramcoworld.com/issue/200502/gum.arabic.htm diunduh pada 1 Mei pukul 15.27.
7. http://www.anniesremedy.com/herb_detail457.php diunduh pada 1 mei 15.30
8. Onishi,T, Umemura, S, Yanagawa,M, Matsumura, M, Sasaki, Y, Ogasawara, T, Ooshima, T, Remineralization Effects of Gum Arabic on Caries-like Enamel Lesions. Elsevier : Archieve of Oral Biology 2008, vol 53, pp. 257-260.
9. Beyer, Markus, Reichert, Jorg, Heurich, Erik, Jandt, Klaus D., Sigusch, Bernd W., Pectin Algiinate and Gum Arabic Polymers Reduce Citric Acid Erosion Effects on Human Enamel. Elsevier : Dental Material 2010, vol 26, pp. 831-839.
10. Anggraeni, Yulia, Hendradi, Esti, Purwanti, Tutiek. Karakteristik Sediaan dan Pelepasan Natrium Diklofenal dalam Sistem Niosom dengan Basis Gel. Pharma Scientia 2012, vol 1. 11. Departemen Kesehatan RI Farmakope Indonesia, 1995, Edisi IV, Jakarta: Departemen Kesehatan
RI, pp. 687.
12. Chuenarrom, Chanya, Benjakul, Pajjanut, Daosodsai, Paitoon. Effect of Indentation Load and Time on Knoop and Vickers Microhardness Test for enamel and Dentin. Material Research 2009, vol 12, pp. 473-476.
13. James C. Field.The investigation of enamel subjected to early erosive and abrasive challenges. Thesis. Newcastle University for the degree of Doctor of Philosophy. Institute of Celluler Medicine. May 2012
14. Ablal, M. et all. The erosive potential of some alcopops using bovine enamel: An in vitro study. Journal of Dentistry 2009. Vol. 37, pp. 835‐839.
15. Dorozhkin, S. V. Surface reactions of apatite dissolution. Journal of Colloid Interface Science, 1997. Vol :191, pp. 489‐497.
16. Dorozhkin, S. V. Surface reactions of apatite dissolution. Journal of Colloid Interface Science, 1997. Vol :191, pp. 489‐497.
17. Eisenberger, M. and Addy, M. Influence of liquid temperature and flow rate on enamel erosion and surface softening, Journal of Oral Rehabilitation, 2003. Vol. 30. pp. 1076‐1080.
18. Ilyas M. Perbedaan kadar kalsium dalam saliva sebelum dan sesudah mengkonsumsi minuman ringan yang mengandung asam sitrat. JITEKGI, 2006. Vol. 3, pp. 96-99
Perlakuan Lama Pemaparan
16 menit (16’) 48 menit (48’) 96 menit (96’)
Awal 347,78 ± 20.43 335,67 ± 16.48 337,85 ± 18.04
Setelah demineralisasi Asam
Sitrat 1% pH 4 130,96 ± 10.39 119,56 ± 12.21 120,30 ±10.84 Setelah aplikasi gel Gum
Arabic 20mg/mL 148,22 ± 12.15 139,56 ± 22.90 167,19 ± 26.94
Tabel.1 Nilai rerata kekerasan email (KHN) sebelum dan sesudah demineralisasi dengan
