BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas merupakan pilihan bahan basis gigi tiruan pada saat ini dan diperkenalkan di bidang kedokteran gigi sejak tahun 1937 yang terdiri dari bubuk yang mengandung polimer dan cairan yang mengandung monomer.4,14 Bahan ini merupakan resin jenis poli(metil metakrilat) yang polimerisasinya dengan pemanasan.15 Resin ini biasanya diproses dalam kuvet menggunakan teknik pencetakan dan pengecoran. Polimer dan monomer yang dicampur dalam perbandingan yang tepat 3:1 berdasarkan volume atau 2,5:1 berdasarkan berat.14 Energi termal yang diperlukan untuk polimerisasi bahan-bahan tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan pemanasan air. Resin akrilik polimerisasi panas dipergunakan untuk bahan pembuatan anasir gigi tiruan, basis gigi tiruan, bahan reparasi gigi tiruan, bahan obturator, dan pembuatan sendok cetak fisiologis. Resin akrilik polimerisasi panas dengan pemanasan air dilakukan dengan dua cara, yaitu pemanasan air menggunakan kompor atau waterbath.15
Resin akrilik polimerisasi panas memiliki sifat tidak berwarna, transparan dan padat. Untuk mempermudah penggunaannya dalam kedokteran gigi, polimer diwarnai untuk mendapatkan warna dan derajat kebeningan. Warna serta sifat optik tetap stabil dibawah kondisi mulut yang normal dan sifat-sifat fisiknya telah terbukti sesuai untuk aplikasi kedokteran gigi.16
Keuntungan basis dari bahan ini adalah penampilan yang baik, mudah dalam pembuatannya, permukaan akhir yang baik, dan ikatan kimia yang sangat baik. Namun disamping keuntungan, bahan ini juga memiliki kerugian, yaitu adanya monomer sisa, kekuatan yang rendah, kekuatan lentur cukup rendah, dapat menyerap air serta larut dalam dalam beberapa cairan.6,14,16,17
2.1.1 Komposisi
Resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari:4,15,16,18 1. Bubuk mengandung :
a) Polimer : polimetilmetakrilat sebagai unsur utama b) Benzoil peroksida sebagai inisiator : 0,2-0,5% c) Reduces Translucency : Titanium dioksida
d) Pewarna dalam partikel polimer yang dapat disesuaikan dengan jaringan mulut: 1%
e) Fiber : serat nilon atau serat akrilik f) Plasticizer : dibutil pthalat
g) Partikel inorganik, seperti serat kaca, zirconium silikat. 2. Cairan mengandung :
a) Monomer : methyl methacrylate, berupa cairan jernih yang mudah menguap.
b) Stabilisator : 0,006 % inhibitor hidrokuinon sebagai penghalang polimerisasi selama penyimpanan.
c) Cross linking agent : 2 % ethylen glycol dimetacrylate, bermanfaat membantu penyambungan dua molekul polimer sehingga rantai menjadi panjang dan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan resin akrilik. d) Plasticizer : dibutil pthalat
2.1.2 Manipulasi
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada saat melakukan manipulasi resin akrilik polimerisasi panas yaitu:
a) Perbandingan polimer dan monomer
Perbandingan polimer dan monomer yang tepat adalah penting dalam membuat protesa yang sangat cocok dengan sifat-sifat fisik seperti yang diharapkan. Bila komponen bubuk dan cairan diaduk dalam perbandingan yang sesuai, dihasilkan massa menyerupai adonan.16 Perbandingan polimer dan monomer yang umumnya digunakan adalah 3:1 satuan volume atau 2,5:1 satuan berat. Bila monomer terlalu
sedikit, maka tidak semua polimer sanggup dibasahi oleh monomer akibatnya akrilik yang telah selesai berpolimerisasi akan bergranula, tetapi monomer juga tidak boleh terlalu banyak karena akan menyebabkan terjadinya kontraksi yang lebih besar (21% satuan volume) dibandingkan dengan kontraksi yang terjadi pada adonan resin akrilik yang seharusnya (7% volume), sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mencapai fase dough (konsistensi) dan akhirnya menyebabkan timbulnya porositas pada resin akrilik. 15,16,19
b) Pencampuran
Ketika polimer dan monomer dicampur dengan perbandingan yang sesuai, dihasilkan massa yang dapat diproses.16 Sebenarnya, massa yang dihasilkan melalui 5 tahap yang berbeda:
1) Tahap I : Polimer meresap ke dalam monomer membentuk suatu fluid yang tidak bersatu (sandi/granular).15,19 Selama tahap ini, sedikit atau tidak ada interaksi pada tingkat molekuler. Butir-butir polimer tetap tidak berubah, dan konsistensi adukan dapat digambarkan sebagai ‘kasar’ atau ‘berbutir’.16
2) Tahap II : Selama tahap ini monomer masuk ke permukaan masing-masing butiran polimer. Beberapa rantai polimer terdispersi dalam monomer cair. Rantai-rantai polimer ini melepaskan jalinan ikatan, sehingga meningkatkan kekentalan adukan.15,16 Tahap ini mempunyai ciri ‘berbenang’ atau ‘lengket’ bila bahan disentuh atau ditarik.16,19
3) Tahap III : Tahap dough atau gel. Polimer telah jenuh didalam monomer. Massa menjadi lebih halus dan dough like (seperti adonan).15,16,19Pada tingkat molekul, jumlah rantai polimer yang memasuki larutan meningkat. Jadi, dibentuk suatu larutan monomer dan polimer terlarut. Sejumlah besar polimer tidak larut juga ada. Adukan tersebut tidak lagi seperti benang dan tidak melekat pada permukaan cawan atau spatula pengaduk.16
4) Tahap IV : Tahap karet atau elastic. Monomer dihabiskan dengan penguapan dan dengan penembusan lebih jauh ke dalam butir-butir polimer yang tersisa. Secara klinis, massa memantul bila ditekan atau diregangkan. Karena massa tidak lagi
mengalir bebas, mengikuti bentuk wadahnya, bahan ini tidak dapat dibentuk dengan teknik kompresi konvensional.15,16
5) Tahap V : Penetrasi yang lebih lanjut dari polimer. Bila dibiarkan selama periode tertentu, adukan menjadi keras. Ini disebabkan karena penguapan monomer bebas. Secara klinis, adukan terlihat sangat kering dan tahan terhadap deformasi mekanik.15,16,19
c) Mold lining
Setelah mastercast dikeluarkan dari mold, dinding mold harus diberi bahan separator (could mold seal) untuk mencegah merembesnya monomer ke bahan mold dan berpolimerisasi sehingga menghasilkan permukaan yang kasar, merekat dengan bahan mold dan mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.16,19
d) Packing
Mengisi resin basis protesa dalam rongga mold di kuvet dinamakan packing. Proses ini merupakan satu tahap yang paling penting dalam pembuatan basis gigi tiruan. Mold dalam kuvet harus diisi dengan tepat pada saat polimerisasi. Memasukkan bahan terlalu berlebihan, dinamakan overpacking, menyebabkan basis gigi tiruan dengan ketebalan berlebihan serta perubahan posisi elemen gigi tiruan. Sebaliknya, dengan memasukkan bahan terlalu sedikit, disebut underpacking, menyebabkan porus yang dapat dilihat pada basis gigi tiruan.16 Sewaktu pengisian resin akrilik ke dalam mold perlu diperhatikan agar mold terisi penuh dan sewaktu di-press terdapat tekanan yang cukup pada mold, ini dapat dicapai dengan cara mengisikan adonan akrilik sedikit lebih banyak kedalam mold.19
2.1.3 Proses Polimerisasi Resin Akrilik (Curing)
Proses polimerisasi resin akrilik dilakukan dengan cara mengaplikasikan panas pada resin dengan merendam kuvet ke dalam waterbath. Pemanasan dimulai pada suhu kamar dan dinaikkan terus hingga suhu 70oC selama 30 menit, lalu suhu 70oC dipertahankan selama 60 menit, kemudian suhu dinaikkan menjadi 100oC dan dipertahankan selama 60 menit, setelah itu suhu pelan-pelan diturunkan hingga sama dengan suhu ruangan. Pengaplikasian panas harus teratur karena reaksi kimia antara
monomer dan polimer bersifat eksotermis. Bila polimerisasi telah dimulai maka suhu resin akrilik akan jauh lebih tinggi dari airnya dan monomer akan mendidih pada temperatur 212oF atau 100oC, oleh karena itu pada tahap awal proses kuring, suhu air harus dijaga jangan terlalu tinggi.20
Setelah proses polimerisasi selesai, kuvet harus didinginkan perlahan sampai mencapai temperatur ruang. Pendinginan secara cepat menyebabkan kerusakan basis protesa karena perbedaan kontraksi termal dari resin dan stone penanam. Pendinginan secara perlahan dan merata dari bahan ini meminimalkan kesalahan yang dapat terjadi. Ini berarti, kuvet harus diangkat dari rendaman air dan dibiarkan mendingin selama 30 menit.14 Selanjutnya kuvet direndam dalam air mengalir selama 15 menit. Pada keadaan ini basis protesa boleh dikeluarkan dari dalam kuvet dan dilakukan pemolesan resin akrilik untuk mendapatkan permukaan yang halus dan mengkilap.16,19
2.1.4 Sifat-sifat
Sifat resin akrilik polimerisasi panas sebagai bahan basis protesa sangat penting untuk ketepatan dan fungsi gigi tiruan itu sendiri. Beberapa sifat-sifat resin akrilik polimerisasi panas adalah:
a) Berat molekul
Resin akrilik polimerisasi panas memiliki berat molekul polimer yang tinggi yaitu 500.000-1.000.000 dan berat molekul monomernya yaitu 100. Berat molekul monomer yaitu 100. Berat molekul polimer ini akan bertambah hingga mencapai angka 1.200.000 setelah berpolimerisasi dengan benar. Rantai polimer dihubungkan antara satu dengan lainnya oleh gaya Van der Waals dan ikatan antar rantai molekul. Bahan yang memiliki berat molekul tinggi mempunyai ikatan rantai molekul yang lebih banyak dan mempunyai kekakuan yang besar dibandingkan polimer yang memiliki berat molekul yang lebih rendah.19 Dimana tingkat kekakuan yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah 2400 MPa.15,21.
b) Monomer sisa
Monomer sisa berpengaruh pada berat molekul rata-rata. Polimerisasi pada suhu yang terlalu rendah dan dalam waktu singkat menghasilkan monomer sisa yang lebih tinggi. Monomer sisa yang tinggi berpotensi untuk menyebabkan iritasi jaringan mulut, inflamasi dan alergi, selain itu juga dapat mempengaruhi sifat fisik resin akrilik yang dihasilkan karena monomer sisa akan bertindak sebagai plasticizer yang menyebabkan resin akrilik menjadi fleksibel dan kekuatannya menjadi menurun. Pada akrilik yang telah berpolimerisasi secara benar, masih terdapat monomer sisa sebesar 0,2 sampai 0,5%.19
Kekuatan polimer pada umumnya sangat dapat dipengaruhi oleh massa molekul atau ekuivalen serta panjang rantai, di mana panjang kritis tertentu juga diperlukan karena reaksi yang tidak lengkap akan melemahkan produk. Untuk menghindari efek merusak, tahap pemanasan kedua selalu digunakan, terutama bila laju difusi monomer dalam resin yang meningkat, sehingga kemungkinan meningkatkan reaksi dengan radikal bebas yang tersisa.22
c) Porositas
Adanya gelembung permukaan dapat mempengaruhi sifat fisik, estetika dan kebersihan basis protesa. Porositas cenderung terjadi pada bagian basis protesa yang lebih tebal. Porositas tersebut akibat dari penguapan monomer yang tidak bereaksi serta polimer berberat molekul rendah, bila temperatur resin mencapai atau melebihi titik didih bahan tersebut.16 Porositas dapat memberikan pengaruh yang tidak menguntungkan pada kekuatan resin akrilik. Ada 2 jenis porositas yang dapat kita temukan pada basis gigi tiruan yaitu shrinkage porosity dan gaseous porosity. Shrinkage porosity kelihatan sebagai gelembung yang tidak beraturan bentuk diseluruh permukaan gigi tiruan sedangkan gaseous porosity terlihat berupa gelembung kecil halus yang uniform, biasanya terjadi terutama pada protesa yang tebal dan di bagian yang lebih jaauh dari sumber panas.19
d) Absorbsi air
Resin akrilik polimerisasi panas menyerap air relatif sedikit ketika ditempatkan pada lingkungan basah. Namun, air yang terserap ini menimbulkan efek
yang nyata pada sifat mekanis dan dimensi polimer.16,19 Nilai absorbsi air oleh resin akrilik yaitu 0,69 mg/cm2.14,21 Absorbsi air oleh resin akrilik terjadi akibat proses difusi, dimana molekul air dapat diabsorbsi pada permukaan polimer yang padat dan beberapa lagi dapat menempati posisi di antara rantai polimer. Hal inilah yang menyebabkan rantai polimer mengalami ekspansi. Setiap kenaikan berat akrilik sebesar 1% yang disebabkan oleh absorbs airmenyebabkan terjadinya ekspansi linear sebesar 0,23%. Sebaliknya pengeringan bahan ini akan disertai oleh timbulnya kontraksi.16,18,19
e) Crazing
Meskipun perubahan dimensi mungkin terjadi selama relaksasi tekanan, perubahan ini umumnya tidak menyebabkan kesulitan klinis. Sebaliknya, relaksasi tekanan mungkin menimbulkan sedikit goresan permukaan yang dapat berdampak negatif terhadap estetika dan sifat fisik suatu protesa. Terbentuknya goresan atau retakan mikro ini dinamakan crazing. Secara klinis, crazing terllihat sebagai retakan kecil yang terlihat timbul pada permukaan protesa. Crazing pada resin transparan menimbulkan tampilan yang kabur dan tidak terang. Dari sudut pandang fisik, crazing dapat disebabkan oleh aplikasi tekanan atau resin yang larut sebagian. Tekanan tarik (tensile stress) paling sering berperan pada pembentukan crazing di basis protesa. Dipercaya bahwa crazing disebabkan oleh pemisahan mekanik dari rantai-rantai polimer individu pada saat ada tekanan tarik.16,22,23
f) Ketepatan dimensional
Beberapa hal yang dapat mempengaruhi ketepatan dimensional resin akrilik adalah ekspansi mold sewaktu pengisian resin akrilik, ekspansi termal resin akrilik , kontraksi sewaktu polimerisasi, kontraksi termis sewaktu pendinginan dan hilangnya stress yang terjadi sewaktu pemolesan basis gigi tiruan resin akrilik.19
g) Kestabilan dimensional
Gigi tiruan resin akrilik memiliki stabilitas dimensi yang baik.23 Kestabilan dimensional berhubungan dengan absorbsi air oleh resin akrilik. Absorbs air dapat menyebabkan ekspansi pada resin akrilik. Pada resin akrilik dapat terjadi hilangnya
internal stress selama pemakaian gigi tiruan. Pengaruh ini sangat kecil dan secara klinis tidak bermakna.19
h) Resisten terhadap asam, basa, dan pelarut organik
Resistensi resin akrilik terhadap larutan yang mengandung asam atau basa lemah adalah baik. Penggunaan alkohol tidak dianjurkan untuk membersihkan gigi tiruan karena dapat menyebabkan retaknya gigi tiruan. Etanol juga berfungsi sebagai plasticizer dan dapat mengurangi temperatur transisi kaca.15
i) Kelarutan
Meskipun basis gigi tiruan resin akrilik larut dalam berbagai pelarut dan sejumlah kecil monomer akan dilepaskan, namun bahan ini umumnya tidak larut dalam cairan rongga mulut.24
2.2 Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan (Ra: Roughness average) adalah karakteristik suatu permukaan benda yang bergelombang (tidak teratur). Kekasaran permukaan dihitung sebagai penyimpangan rata-rata aritmetik terhadap lembah/dasar permukaan dan puncak permukaan.10 Kekasaran permukaan juga dirumuskan sebagai ketidak sempurnaan permukaan yang relatif halus dan merata, yang tingginya, lebarnya, dan arahnya menentukan pola dominan dari seluruh permukaan.16
Memperhatikan kekasaran permukaan resin akrilik sangat penting, karena apabila melekatnya suatu mikroorganisme ke permukaan itu akan menyebabkan mikroorganisme berkolonisasi dan dapat mempengaruhi kesehatan mulut apalagi jaringan yang berkontak langsung dengan gigi tiruan. Kebanyakan mikroorganisme yang hadir di rongga mulut yaitu mikroorganisme yang menyebabkan karies, penyakit periodontal, dan denture stomatitis.25,26 Hal ini terjadi kerena permukaan dapat bertindak sebagai reservoir, dengan ketidak teraturan permukaan, dan pembentukan depresi/celah yang menyediakan kesempatan bagi retensi mikroorganisme dan perlindungan terhadap kekuatan pelepasan (shear protection), bahkan sewaktu pembersihan bahan basis gigi tiruan berbasis resin akrilik.7,10,11
Apabila penyimpangan permukaan meningkat, maka kemungkinan mikroorganisme menjadi tersisa di permukaan setelah gigi tiruan dibersihkan. Beberapa hal yang dapat mempengaruhi karakteristik kekasaran permukaan resin akrilik, yaitu ketidaktepatan saat melakukan finishing serta kesalahan prosedur saat membersihkan gigi tiruan.26
Perlekatan mikroba pada permukaan biomaterial tergantung pada struktur permukaan dan komposisi biomaterial serta sifat psikokimia dari permukaan sel mikroba.10 Permukaan yang halus dan terpoles dengan baik adalah penting sepenuhnya tidak hanya bagi kenyamanan pasien tetapi juga keawetan gigi tiruan, hasil estetik yang baik, kesehatan rongga mulut, dan retensi plak yang rendah.12
Permukaan yang kasar pada basis gigi tiruan akrilik dapat merangsang pembentukan plak gigi. Bollen et al. dan Quirynen et al. (cit. Seung) menyatakan bahwa kekasaran permukaan dalam rongga mulut merangsang pembentukan dan pertumbuhan plak dan mempengaruhi pemeliharaan biofilm. Studi in-vivo melaporkan bahwa kekasaran permukaan tidak boleh melebihi 0.2 μm, dan mengusulkannya sebagai nilai batas ambang Ra.27 Uji sampel kekasaran permukaan diukur dengan menggunakan suatu alat bernama profilometer dimana sebuah jarum (stylus) melintasi lapisan permukaan dan sebuah penguat jiplakan dari profil/gambar digunakan.11
Menurut penelitian Ibrahem, efek disinfeksi microwave terhadap kekasaran permukaan resin akrilik sebelum dan sesudah desifeksi dalam microwave adalah tidak memiliki perbedaan yang signifikan.26 Sementara Alves dkk. mengungkapkan pengaruh pemolesan kimia dan manual terhadap kekasaran permukaan spesimen resin akrilik dan meneliti bahwa metoda khemis menunjukkan nilai kekasaran permukaan yang lebih tinggi tanpa menghiraukan tipe aktivasi resin (khemis atau termal) ketika dibandingkan dengan manual.7
Penelitian Campos dkk. mengungkapkan bahwa kekasaran permukaan dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti jenis resin yang dipakai, teknik polimerisasi, dan lamanya prosedur desinfeksi.12
2.3 Sodium hipoklorit
Sodium hipoklorit telah lama dikenal sebagai antiseptik dan disinfektan yang sangat efektif.28,29 Sodium hipoklorit sebagai desinfektan dapat mengurangi mikroorganisme yang melekat pada gigi tiruan. Sodium hipoklorit termasuk golongan halogen. Sodium hipoklorit dalam larutan membentuk hypochlorus acid (HOCl) dan oxychloride (OCl). Larutan ini adalah larutan yang berbahan dasar klorin (Cl2),
larutan ini merupakan desinfektan derajat tinggi (high level disinfectants) karena sangat aktif pada semua bakteri, virus, jamur, parasit, dan beberapa spora.5 Desinfeksi dengan menggunakan sodium hipoklorit pada mulanya lambat, tetapi makin lama makin meningkat.29 Adanya NaOH dalam larutan hipoklorit, pH larutan mencapai 12. Ketika hipoklorit larut dalam air, menghasilkan dua bentuk yang berbeda dari senyawa yang sama, yang keduanya sangat berperan penting dalam mekanisme disinfektan: HOCl sangat aktif dan ion hipoklorit kurang aktif (OCl-). pH larutan yang dihasilkan menentukan konsentrasi HOCl dan OCl yang ada.28
Perusakan bakteri terjadi dalam dua fase: (1) penetrasi ke dalam sel bakteri; dan (2) kombinasi kimiawi dengan protoplasma sel bakteri yang menghancurkannya.29 Bahan tersebut bekerja cepat atau fast acting, sangat efektif melawan Hepatitis B virus (HBV) dan Human Immunodeficiency Virus (HIV). Pemakaian sodium hipoklorit sebagai desinfektan dengan konsentrasi 0,5% untuk merendam gigi tiruan dianjurkan 10 menit tiap hari. Akan tetapi bahan ini mempunyai dua kerugian penting, antara lain senyawanya yang bersifat korosif dan cepat rusak atau mudah berubah sehingga larutan harus segera dibuat dan disiapkan tepat sebelum digunakan dan dilindungi dalam ruangan dari panas dan cahaya.5,28
Penelitian David menyatakan terdapat perbedaan bermakna pada perubahan warna resin akrilik heat cured jika direndam dalam larutan sodium hipoklorit 0,5% selama 70 menit dan 140 menit.5 Penelitian Wahyu dkk menyatakan terdapat penurunan kekuatan impak pada resin akrilik heat cured yang direndam dalam larutan sodium hipoklorit 0,5% selama 140 menit.30
2.4 Kerangka Teori
Pembuatan Gigi Tiruan
Bahan Basis Gigi Tiruan Anasir Gigi Tiruan
Logam Non-Logam
Termoset Termoplastik
Fenol-formaldehid Resin Akrilik Vulkanit
Swapolimerisasi Polimerisasi Panas Polimerisasi Sinar
Komposisi Manipulasi Sifat Keuntungan Kerugian Mekanis Biologis Fisis Kemis
Kekasaran Permukaan
2.5 Kerangka Konsep
Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Kemis Fisis Mekanis
Kekasaran Permukaan Melarutkan Permukaan Larutan Sodium Hipoklorit Bersifat Abrasif Biologis
