BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - Pengaruh Perbedaan Waktu Perendaman Gigi dalam Minuman Berkarbonasi terhadap Kekutan Tekan (Compressive Strength) Gigi (In Vitro)

(1)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Ketahanan fraktur gigi berbeda antara enamel dengan dentin akibat adanya perbedaan komposisi yang terkandung dalam kedua jaringan keras tersebut. Komposisi enamel terbesar tersusun atas zat anorganik dan sebagian lainnya tersusun atas zat organik dan air sedangkan dentin tersusun atas 70% zat anorganik, 18% zat organik dan 12% air. Zat organik enamel terdiri atas bahan yang dapat larut (mukopolisakarida) dan zat yang tidak dapat larut (keratin) dimana keratin ini mudah mengambil air sehingga menyebabkan enamel bersifat semipermeabel (dapat ditembus oleh air). Sifat semipermeabel ini yang menyebabkan enamel memiliki kemampuan melakukan pertukaran ion antara enamel dengan lingkungan rongga mulut (saliva, lapisan biofilm) yang terjadi pada daerah antar kristal apatit. Zat organik dentin sebagian besar adalah kolagen tipe I yang terikat antara kristal apatit dan berperan dalam menyimpan serta mendistribusikan tekanan yang diberikan sehingga dentin dikatakan struktur yang lentur dan kuat.10,11

2.1 Sifat mekanik dan fisis gigi

(2)

mengakibatkan enamel tidak dapat menahan tekanan mastikasi tanpa fraktur jika gigi tidak didukung oleh jaringan yang lebih lentur dibawah enamel. Jaringan yang lentur ini adalah dentin dimana dentin dapat mendukung enamel dan mengkompensasi terhadap kerapuhan enamel.12Fraktur terjadi akibat konsentrasi dari tekanan yang dterima spesimen telah mencapai tingkat kritis (critical level) sehingga spesimen tidak mampu menahan tekanan yang diberikan.8

Pada dasarnya gigi mempunyai beberapa karakteristik mekanik maupun fisik yaitu kekasaran permukaan (surface roughness), modulus elastisitas, warna (colour), ketebalan (thickness), kekerasan (hardness) dan ketahanan fraktur (fracture toughness) yang dapat diukur dengan uji tarik ( tensile strength), uji gesek ( shear strength), dan uji kompresi (compressive strength).14 Tensile strength, shear strength

dan compressive strength merupakan gaya yang terjadi pada saat mastikasi tetapi

compressive strength merupakan gaya yang paling banyak terjadi akibat beberapa

gaya mastikasi adalah gaya kompresi.15,17

2.1.1 Kekasaran permukaan gigi (surface roughness)

Kekasaran merupakan pengukuran terhadap tekstur permukaan suatu material dan dapat dipengaruhi oleh adanya proses pemakaian (wear). Kekasaran pada enamel dapat mengalami perubahan seiring dengan adanya proses pemakaian seperti atrisi, abrasi dan erosi. Nilai kekasaran dihitung berdasarkan standar deviasi dari bentuk permukaan awalnya. Jika deviasi lebih besar dari normal maka permukaan dikatakan kasar tetapi jika deviasi lebih kecil maka permukaan dikatakan halus. Kekasaran enamel yang normal pada bagian oklusal akibat adanya kontak dengan gigi antagonis yaitu sekitar 0,64 ± 0,25 µm.14,16

2.1.2 Modulus elastisitas gigi (Young’s Modulus)

(3)

regangan (strain) yang disebut dengan daerah linear elastic sehingga material masih dapat kembali ke bentuk semula ketika beban dihilangkan. Kemampuan suatu material untuk kembali ke bentuk semula diakibatkan beban yang diterima belum melebihi batas normal material sehingga belum terjadi adanya deformasi. Jadi, ketika beban diberikan pada gigi maka beban tersebut akan ditransmisikan dan akan menaikkan stress dan strain sehingga apabila kenaikan tersebut melebihi nilai maksimum dari kemampuan material untuk bertahan maka fraktur akan terjadi.14,15

2.1.3 Warna gigi (colour)

Umumnya warna enamel adalah putih kebiruan atau putih keabuan. Adapun faktor yang mempengaruhi warna enamel yaitu ketebalan enamel, warna pada dentin, noda pada enamel yang mempengaruhi translusensi dimana translusensi dipengaruhi oleh derajat mineralisasi dan homogenitas. Selain itu, adanya anomali pada saat tahap perkembangan dan mineralisasi, pengkonsumsian obat antibiotik serta pengkonsumsian fluor yang berlebih dapat turut mempengaruhi warna dari enamel.14

2.1.4 Ketebalan gigi (thickness)

Ketebalan enamel berbeda pada setiap bagian gigi maupun jenis gigi. Ketebalan rata-rata enamel pada bagian insisal insisivus adalah 2mm, sedangkan cusp premolar dan molar memilki ketebalan sekitar 2,3-3 mm dimana gigi premolar memilki ketebalan enamel sekitar 2,3-2,5 mm dan cusp molar dengan ketebalan 2,5-3mm. Ketebalan enamel akan semakin berkurang perlahan-lahan dari cusp atau insisal menuju bagian cemento enamel junction (CEJ).14

2.1.5 Kekerasan gigi (hardness)

Kekerasan merupakan ketahanan material terhadap penetrasi dari beban yang diberikan dimana beban yang diberikan hanya mengenai sebagian kecil luas permukaan material dalam jangka waktu tertentu. Ada beberapa jenis alat yang dapat digunakan untuk mengukur kekerasan yaitu Brinell hardness testing machine,

(4)

masing-masing alat tersebut memiliki bentuk ujung pemberi beban yang berbeda-beda. Brinell memiliki ujung yang bulat, Vickers memilki ujung yang berbentuk piramida atau diamond dan Knoop juga memiliki bentuk menyerupai piramida hanya saja bentuknya lebih panjang ke arah samping.14

2.1.6 Ketahanan fraktur gigi (fracture toughness)

Menurut Powers JM dkk (2009), ada tiga cara yang dapat digunakan untuk menguji sifat mekanis gigi seperti ketahanan fraktur gigi yaitu kekuatan tarik, kekuatan gesek dan kekuatan tekan.15 Menurut Hatrick CD (2011) bahwa gaya kompresi, tarik dan gesek merupakan gaya yang dihasilkan saat mastikasi.15,17 Adapun ketiga cara yang digunakan untuk menguji ketahanan fraktur gigi menurut Powers JM dkk (2009) 15, yaitu:

a. Kekuatan tarik (tensile strength)

Tensile strength merupakan ketahanan material terhadap gaya tarik atau

regangan. Gaya tarik dihasilkan dari dua buah gaya dengan arah yang berlawanan / menjauh dari spesimen yang diuji ataupun dapat dilakukan dengan memberikan gaya hanya pada salah satu ujung spesimen saja dengan arah gaya menjauh dari spesimen yang diuji.15,17 Gaya tarik dilakukan dengan menarik salah satu ujung dari material pada alat penguji dan ujung yang lain dilakukan pemberian beban yang dinaikkan secara bertahap pada interval waktu tertentu. Jika beban yang diberikan melebihi batas kemampuan material maka akan terjadi deformasi pada material.14,15 Enamel memiliki tensile strength yang lebih rendah dibandingkan dentin sehingga enamel dikatakan jaringan yang lebih rapuh / getas daripada dentin.6

b. Kekuatan geser atau gesek (shear strength)

Shear strength merupakan ketahanan suatu material terhadap gesekan yang

(5)

banyak berperan, gaya tarik serta gaya gesek. Gaya gesek ini timbul akibat adanya gesekan antara makanan dengan gigi pada saat pengunyahan.15,17,18

c. Kekuatan tekan (compressive strength) gigi

Compressive strength merupakan ketahanan fraktur suatu material terhadap

beban maksimum yang diberikan serta merupakan indikator keberhasilan yang terpenting karena compressive strength gigi yang tinggi sangat diperlukan dalam menahan tekanan mastikasi dan kebiasaan parafungsi.19,20 Gaya kompresi lebih banyak dihasilkan dari gigi posterior khususnya saat mengunyah makanan.17

Compressive strength sangat berguna untuk menguji material yang rapuh dan

material dengan tensile strength yang rendah.14,15 Uji kekuatan tekan dapat dilakukan dengan memberikan dua gaya kompresi dari atas dan bawah dengan arah kedua gaya menuju ke spesimen yang diuji atau dapat juga dilakukan dengan memberikan gaya hanya pada salah satu ujung spesimen sehingga spesimen tersebut akan dikompresi menuju ujung spesimen lainnya yang tidak diberi gaya sampai terjadi fraktur.15

Enamel mempunyai compressive strength yang lebih rendah daripada dentin sehingga membuat dentin lebih berperan dalam menahan gaya mastikasi daripada enamel. Soderholm KJ (2012) melaporkan bahwa enamel mempunyai kekerasan dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada dentin tetapi mempunyai ketahanan fraktur yang lebih rendah daripada dentin sehingga hal ini menyebabkan enamel menjadi lebih rapuh dan lebih mudah fraktur.11,19 Adapun terdapatnya variasi kekuatan tekan enamel pada setiap penelitian terjadi karena faktor komposisi kimiawi pada gigi, penyiapan sampel, atau kesalahan membaca (reading error).21

Enamel memilki modulus elastisitas dan kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dentin karena tingginya matriks anorganik yang terdapat pada enamel sehingga enamel dikatakan struktur yang kaku, keras serta lebih tahan terhadap perubahan bentuk saat tekanan mastikasi diberikan.6,19 Namun, dentin mempunyai

(6)

lebih baik. Pada dentin, tensile strength lebih dipengaruhi oleh intertubular dentin daripada peritubular dentin karena lebih tingginya matriks organik yang terdapat pada intertubular dentin yaitu adanya kolagen fibril yang tersusun dengan arah yang sesuai dengan arah tubulus dentin.6,11,19,22,23

2.1.6.1 Faktor mempengaruhi kekuatan tekan (compressive strength) gigi Gigi sangat berperan dalam menahan beribu-ribu kontak dan tekanan setiap hari yang terjadi saat mastikasi. Walaupun telah terjadi berjuta-juta gaya mastikasi yang berulang-ulang sepanjang hidup saat mastikasi tetapi gigi tidak mudah terjadi fraktur akibat adanya beberapa faktor yang berperan.6 Adapun beberapa faktor yang berperan, yaitu:

a. Komposisi matriks enamel

Enamel merupakan jaringan dengan derajat mineralisasi yang tinggi dibandingkan jaringan gigi lainnya dimana hal ini disebabkan karena tingginya matriks anorganik dan sedikitnya kandungan air yang terdapat pada enamel yang membuat enamel menjadi lebih keras dan kaku. Enamel menerima beban pengunyahan yang lebih banyak saat mastikasi daripada dentin karena enamel memilki kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dentin.23-5

(7)

b. Susunan prisma enamel dan kristal apatit

Mikrostruktur gigi sangat berpengaruh pada mekanisme ketahanan gigi. Pada gambaran makroskopis hal yang paling penting dalam menahan gaya mastikasi adalah tergantung pada ukuran besar gigi dan ketebalan gigi. Adanya keterbatasan gigi dalam menahan tekanan pengunyahan dikarenakan kecenderungan gigi dapat terjadi fraktur. Adapun hal yang paling berpengaruh dalam membantu enamel menahan tekanan mastikasi adalah struktur enamel yang kompleks yaitu susunan dari prisma enamel dan kristal apatit.Umumnya prisma enamel tersusun secara horizontal dengan arah tegak lurus terhadap DEJ pada bagian servikal yang kemudian tersusun secara oblik dengan sedikit inklinasi (60 o- 70o) menuju permukaan oklusal dan pada puncak cusp prisma enamel tersusun lebih vertikal. 24,26

Menurut M.Baldassari dkk (2008) bahwa apabila arah gaya (beban) yang diberikan pada enamel sejajar dengan arah susunan prisma enamel maka matriks anorganik serta faktor tipisnya protein antar kristal yang lebih berpengaruh terhadap sifat mekanik gigi sehingga menyebabkan enamel menjadi lebih keras dan rapuh. Namun, jika arah gaya (beban) yang diberikan tegak lurus dengan arah susunan prisma enamel maka dalam hal ini ketebalan pembungkus prisma (matriks organik) yang lebih berpengaruh dalam menahan tekanan yang diberikan sehingga gigi menjadi lebih lentur.27

(8)

c. Dentino enamel junction (DEJ)

Dentino enamel junction merupakan struktur kompleks pada gigi manusia yang

berperan dalam memisahkan enamel yang keras dan rapuh dengan dentin yang lentur dan kuat. Adanya tekanan yang diberikan saat mastikasi akan disalurkan dari permukaan oklusal gigi menuju ke dentino enamel junction dan akhirnya ke dentin. DEJ merupakan zona hipomineralisasi dengan ketebalan 30 mikron dan merupakan bagian yang berada diantara dua jaringan serta berfungsi dalam menambah kekuatan gigi saat mastikasi.10,28

DEJ dapat memberhentikan keretakan yang berasal dari enamel dan pada potongan melintang gigi, DEJ tampak berbentuk seperti scalloped dengan bagian yang cembung menghadap ke dentin dan bagian yang cekung menghadap ke enamel. DEJ dapat memberhentikan keretakan yang terjadi dari enamel ke dentin dengan cara menyerap konsentrasi tekanan (stress) yang diberikan akibat adanya matriks organik terutama kolagen fibril pada DEJ sehingga DEJ berperan penting dalam mekanisme pertahanan terhadap fraktur untuk menahan tekanan mastikasi yang terjadi secara terus menerus. Selain itu, adapun bentuk scalloped DEJ akan meningkatkan permukaan kontak antar enamel dengan dentin sehingga dapat lebih memperkuat ikatan diantara kedua jaringan tersebut serta dapat mengurangi kesempatan untuk terjadinya keretakan sepanjang DEJ.26,28

2.1.6.2 Alat uji kekuatan tekan (compressive strength)

(9)

Universal Testing Machine (UTM) yang juga dikenal dengan universal tester

merupakan alat yang dapat digunakan untuk menguji kekuatan tarik (tensile strength)

dan kekuatan tekan (compressive strength) suatu material. Alat ini tidak hanya digunakan untuk mengukur kekuatan tekan suatu material tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur kekuatan tekan gigi dimana dengan alat ini gigi akan diberi penekanan sampai gigi tersebut fraktur dan hasil yang diperoleh kemudian dibaca serta dicatat dalam satuan Newton (N). Pemakaian alat Universal Testing

Machine ini dalam menguji kekuatan tekan gigi juga digunakan pada penelitian Chun

KJ dkk (2014) yang menggunakan alat UTM untuk membandingkan sifat mekanis antara enamel dan dentin pada gigi manusia yaitu pada gigi kaninus dan premolar pertama maksila.23

Gambar 1. Pengaturan pada uji compressive strength14

2.2 Mastikasi

(10)

Kekuatan mastikasi dapat semakin meningkat pada penderita bruksism dimana dilaporkan bahwa penderita bruksism dapat memiliki kekuatan mastikasi kira-kira sebesar 1000 Newton atau tiga kali lipat dibandingkan kekuatan mastikasi normal.6,17

Faktor umur mempengaruhi kekuatan mastikasi seseorang dimana pada penelitian Singh (2011) terlihat adanya pengurangan kekuatan mastikasi pada orang usia tua dibandingkan usia muda. Selain faktor umur, kekuatan mastikasi juga dipengaruhi oleh faktor jenis kelamin yaitu umumnya laki-laki memilki kekuatan mastikasi yang lebih besar daripada perempuan.Adapun alat yang sering digunakan untuk mengukur kekuatan mastikasi dalam rongga mulut adalah gnathodynamometer

dimana alat ini ditempatkan diantara gigi maksila dan mandibula yang akan diuji, selanjutnya pasien diinstruksikan untuk mengigit alat tersebut dan kemudian hasil dari kekuatan mastikasi tersebut dicatat.18,29,30

Tabel 1. Kekuatan mastikasi maksimum laki-laki dan perempuan pada beberapa penelitian18

(11)

lebih rendah dibandingkan laki-laki dimana hal ini dapat dipengaruhi akibat adanya perbedaan kekuatan otot mastikasi antara laki-laki dan perempuan.29 Selain itu, adanya perbedaan nilai kekuatan mastikasi pada setiap peneliti dari tahun ke tahun pada tabel 1 ini kemungkinan dapat disebabkan oleh perubahan pola konsumsi masyarakat pada zaman dahulu yang lebih sering mengonsumsi makanan keras dibandingkan masyarakat zaman sekarang.6

Tabel 2. Kekuatan mastikasi maksimum setiap gigi pada laki-laki dan perempuan menurut Chladek W (2001) 30

NO Jenis Gigi Kekuatan mastikasi maksimum laki-laki (N)

Tabel 2 merupakan tabel kekuatan mastikasi pada masing-masing jenis gigi dimana terlihat bahwa kekuatan mastikasi terendah baik pada laki-laki maupun perempuan terdapat pada gigi insisivus sedangkan kekuatan mastikasi yang terbesar terdapat pada gigi molar dua. Fraktur gigi akan terjadi apabila kekuatan mastikasi telah melebihi nilai normal kekuatan mastikasi ataupun nilai normal dari kekuatan tekan enamel dan dentin seperti yang terjadi pada orang bruksism / clenching

dengan kekuatan mastikasi yang besar sehingga dapat menyebabkan gigi menjadi fraktur.6,31

(12)

demineralisasi asam minuman. Hal ini disebabkan adanya difusi ion-ion asam dari saliva ke enamel yang dapat meningkatkan kehilangan kristal apatit dan membuat celah antar matriks apatit menjadi lebih besar. Kehilangan kristal apatit inilah yang membuat enamel menjadi lebih poreus sehingga dapat mempengaruhi kekuatan tekan

(compressive strength) gigi dan menurunkan kemampuan gigi dalam mastikasi

terutama saat mengunyah jenis makanan dengan konsistensi keras.26,32,33

2.3 Hubungan kekuatan tekan (compressive strength) gigi dengan mastikasi

Compressive strength gigi merupakan indikator keberhasilan yang terpenting

karena compressive strength gigi yang tinggi sangat diperlukan dalam menahan tekanan mastikasi dan kebiasaan parafungsi.20 Gaya kompresi merupakan gaya yang kebanyakan dihasilkan dari gigi posterior saat mengunyah makanan.17 Pergerakan rahang bawah (mandibula) ke atas dan ketahanan gigi maksila terhadap tekanan gigi dari mandibula tersebut pada saat mastikasi akan mengakibatkan gigi menerima tekanan kompresi baik pada mahkota maupun radiks. Compressive strength berperan penting pada proses mastikasi karena kebanyakan gaya yang dihasilkan saat mastikasi adalah gaya kompresi.34,35

Pada saat mastikasi, gigi dan ligamen peridontal akan mentransmisikan gaya mastikasi ke tulang alveolar sehingga tekanan yang diterima gigi menjadi berkurang. Ligamen peridontal merupakan struktur terlembut yang berperan dalam menerima gaya kompresi sehingga ligamen periodontal inilah yang akan pertama mengalami deformasi daripada tulang alveolar pada saat menerima tekanan yang melebihi batas normal. Adapun perbedaan nilai tekanan yang diterima oleh cusp bukal dan palatal pada gigi premolar satu maksila disebabkan akibat adanya perbedaan dalam fungsi dimana cusp palatal (cusp fungsional) umumnya menerima tekanan kompresi yang lebih besar dibandingkan cusp bukal (cusp non fungsional) pada saat oklusi.34-6

(13)

Fraktur gigi dapat terjadi dalam arah vertikal maupun horizontal yang melibatkan mahkota atau radiks dimana fraktur gigi vertikal dikarakteristikkan sebagai garis fraktur yang komplit atau tidak komplit yang memanjang sepanjang aksis panjang gigi dan akan berkembang serta berubah sepanjang waktu. Klasifikasi dari fraktur gigi menurut American Dental Association (ADA) dapat diklasifikasikan ke dalam lima kelompok mulai dari ringan sampai berat yaitu garis retak (craze lines), fraktur pada cusp (fractured cusp), keretakan gigi (cracked tooth), gigi yang terbelah (split tooth), fraktur radiks vertikal (vertical root fracture). Craze lines

merupakan retak garis yang hanya mengenai enamel dan biasanya muncul pada gigi posterior orang dewasa yang dapat timbul secara alami akibat tekanan mastikasi yang terjadi sepanjang hidup atau akibat trauma sekunder dimana biasanya craze line akan tampak seperti garis yang baik (fine line) serta dapat diteruskan oleh sinar transluminasi; fractured cusp terjadi akibat kurangnya dukungan dari cusp; cracked

tooth terjadi akibat perpanjangan keretakan dari permukaan oklusal yang meluas ke

mesial-distal dan hanya dapat melibatkan mahkota saja ataupun dapat sampai melibatkan radiks tetapi tidak menyebabkan pemisahan dari elemen gigi; split tooth

terjadi akibat efek lanjutan dari keretakan gigi yang biasanya terjadi pada bagian tengah gigi dan menyebabkan adanya pemisahan gigi; vertical root fracture

merupakan keretakan gigi yang paling parah yang meluas ke bawah sepanjang aksis radiks gigi dan mengenai bagian bukal-lingual/palatal radiks gigi serta dapat melibatkan sebagian maupun keseluruhan radiks.9,11,37

(14)

microscope, dan transluminasi. Transluminasi merupakan alat diagnosa yang sangat baik untuk melihat keretakan gigi dimana keretakan gigi ini akan menghambat transmisi dari cahaya melewati gigi sedangkan pada gigi normal maka cahaya yang melewati gigi akan diabsorbsi diteruskan ke bagian gigi lainnya.11

2.5 Morfologi gigi premolar satu maksila

Gigi premolar satu maksila merupakan gigi keempat dari garis tengah wajah (median line) baik kiri maupun kanan yang terletak pada rahang atas dan merupakan gigi posterior pertama antara gigi kaninus dan premolar dua maksila. Gigi premolar satu maksila memiliki dua buah cusp yaitu cusp bukal dan cusp palatal dimana cusp bukal lebih panjang 1 mm dari cusp palatal dan cusp bukal memiliki ujung runcing menyerupai gigi kaninus. Apabila belum terjadi perubahan akibat pemakaian maka bagian mesial dari cusp bukal lebih panjang dan lurus daripada bagian distalnya lebih melengkung dan pendek.38 Menurut Ferreira FV dkk (2012) bahwa gigi premolar satu maksila memiliki ketebalan enamel lebih tinggi dibandingkan gigi premolar satu mandibula, tetapi pada gigi premolar dua maksila ketebalan enamelnya lebih rendah daripada gigi premolar dua mandibula.39

(15)

(protein).27Enamel terbagi atas dua bagian yaitu bagian luar (surface enamel) dan bagian dalam (subsurface enamel atau body enamel) yang dapat dilihat pada gambar 2. Adapun perbedaan sifat antara kedua bagian tersebut dapat dilihat pada tabel 3.10

Tabel 3. Perbedaan surface enamel dan subsurface enamel10

Surface Enamel Subsurface Enamel

1. Lebih banyak mengandung fluor sehingga lebih tahan terhadap asam 2. Lebih sedikit karbonat sehingga tahan

terhadap asam

1. Lebih sedikit fluor sehingga lebih mudah dilarutkan asam

2. Lebih banyak karbonat sehingga lebih mudah dilarutkan asam

Gambar 2. Surface enamel dan subsurface enamel10

2.5.1 Prisma Enamel (enamel rods)

Prisma enamel merupakan struktur atau unit dasar penyusun enamel yang terdiri atas berjuta-juta dengan dasarnya yang tersusun tegak lurus pada dentino

enamel junction. Puncak enamel rod terletak pada permukaan luar gigi dengan

(16)

diameter kepala 5μ yang berarah menuju daerah insisal dan oklusal sedangkan diameter ekor 4μ yang berarah menuju regio servikal gigi. Pada potongan memanjang, enamel rod tampak seperti bentuk silindris dengan diameter sekitar 3 sampai 4 mikron mendekati dentino enamel junction dan meningkat perlahan-lahan sampai ke permukaan luar enamel dengan perbandingan rasio 1:2. Enamel rod dipisahkan oleh bermacam material yang terletak antar enamel rod (interrod).10,25

Gambar 3. Potongan melintang dan memanjang enamel rod10

(17)

Letak kristal apatit pada bagian kepala prisma enamel sejajar dengan sumbu panjang prisma enamel sedangkan pada bagian ekor prisma enamel letak kristal apatit membentuk sudut 70o dengan sumbu panjang prisma enamel sehingga pada daerah ini tidak terlalu padat yang menyebabkan mudahnya dimasuki asam. Enamel yang matur tersusun atas kristal hidrosksiapatit heksagonal yang berbentuk jarum dengan panjang sekitar 160 nm, lebar 40 nm, dan tebal 125 nm dimana kristal pada bagian kepala dari prisma enamel yang berbentuk kunci tadi tersusun paralel dengan panjang aksis dari prisma tetapi pada bagian ekor kristal dari prisma enamel berubah arah menjadi tegak lurus terhadap panjang aksis prisma.13,26

Menurut Nanci (2008) bahwa prisma enamel pada gigi manusia tersusun berkelompok secara sirkumferensial disekitar panjang aksis gigi. Umumnya prisma enamel tersusun dengan arah tegak lurus terhadap dentin dengan sedikit inklinasi menuju cusp gigi dimana pada puncak cusp prisma enamel tersusun lebih vertikal sedangkan pada bagian servikal prisma enamel tersusun lebih horizontal.12 Perbedaan arah susunan prisma enamel dapat mempengaruhi kekuatan mekanik dari gigi. Ketahanan fraktur dari gigi sangat dipengaruhi oleh arah gaya beban yang diberikan karena enamel merupakan struktur yang anisotropic (arah susunan prisma enamel berbeda pada setiap bagian gigi) sehingga perbedaan dalam arah gaya yang diberikan dapat mempengaruhi ketahanan fraktur gigi.27

(18)

2.5.2 Enamel Tufts

Enamel tufts merupakan prisma enamel yang hipokalsifikasi dan ditemukan

pada bagian sepertiga atau seperlima dalam enamel serta merupakan jaringan yang kurang termineralisasi dengan bentuk menyerupai rumput yang pendek. Dasar dari enamel tufts terletak kira-kira 100 µm sepanjang perbatasan dentino enamel junction

(DEJ) dan memanjang pendek ke enamel. Enamel tufts ini dapat terlihat jelas dalam arah potongan transversal dari enamel. Enamel tufts merupakan struktur hipokalsifikasi yang berbentuk pita dan memiliki konsentrasi protein enamel atau matriks organik yang tinggi yang hampir mirip dengan enamelin.12,22

Biasanya enamel tufts tidak memiliki peran yang berarti tetapi ada yang menyatakan bahwa walaupun enamel tufts merupakan daerah awal terjadinya keretakan namun, enamel tufts dapat mencegah terjadinya fraktur pada enamel. Hal ini disebabkan enamel tufts berperan dalam menyatukan enamel dan dentin, mendistribusikan gaya mastikasi sehingga dapat menstabilkan keretakan yang terjadi pada daerah dentino enamel junction (DEJ) serta memilki kemampuan untuk menutupi keretakan yang terjadi akibat tingginya matriks organik yang terkandung pada enamel tufts.33,37

2.5.3 Enamel Spindles

Enamel spindles merupakan komponen mikroskopik lain yang ditemukan pada

(19)

Gambar 5. Penampang melintang dari mahkota gigi25

A. Enamel Tufts, B. Enamel Spindle, C.Dentino-enamel junction, D. Mantle dentin , E.Interglobular dentin F.Enamel, G. Dentin

2.6 Demineralisasi

Demineralisasi merupakan suatu proses pelepasan atau pelarutan mineral hidroksiapatit dari enamel akibat proses kimia yang menyebabkan pembentukan pori-pori kecil pada permukaan enamel jika demineralisasi terjadi secara terus menerus. Demineralisasi dapat terjadi apabila enamel berada dalam suatu lingkungan pH di bawah pH kritis (pH ≤ 5,5). Hal ini diakibatkan banyaknya minuman ringan dengan pH di bawah 5,5 yang dikonsumsi oleh masyarakat pada saat ini dan efek pH yang rendah akan meningkatkan konsentrasi ion hidrogen yang akan merusak hidroksiapatit enamel. Jika pH larutan berada dibawah pH kritis maka larutan akan menjadi undersaturated sehingga pelarutan dari mineral enamel akan terus berlanjut sampai larutan menjadi jenuh (saturated).13,40

(20)

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi prosesdemineralisasi yaitu jenis asam, konsentrasi asam atau konsentrasi ion H+ yang ada (pH) dalam minuman,

titratable acid (jumlah total ion H+ yang tersedia untuk berinteraksi dengan

permukaan gigi), kandungan karbohidrat dalamminuman, kapasitas buffer minuman, kandungan fosfat, kalsium dan fluor pada minuman. Selain itu, ada juga beberapa faktor yang dapat memperparah potensi erosif yaitu faktor perilaku seperti frekuensi minum, metode minum, lamanya mulut terpapar minuman serta faktor pendukung lain temperatur minuman dimana minuman dengan temperatur yang dingin dapat menaikkan pH minuman sehingga menurunkan efek erosif minuman.40,41

Terdapat dua alasan penyebab meningkatnya pelarutan enamel oleh asam yaitu pertama disebabkan oleh ion hidrogen (H+) dari asam yang menggantikan ion hidroksil (OH-) dari kristal hidroksiapatit untuk membentuk air (H2O). Alasan kedua disebabkan adanya empat bentuk material anorganik fosfat yang terdapat dalam saliva yaitu H3PO4, H2PO4-, HPO42-, PO43- yang setiap proporsinya tergantung pada pH sehingga jika semakin rendah pH maka konsentrasi dari ion PO43- yang terdapat pada saliva juga semakin rendah sehingga proses pelarutan enamel oleh asam akan terjadi. Selain itu, dengan menurunya pH maka ion PO43- pada enamel akan berikatan dengan asam membentuk HPO42- dan demineralisasi yang terus menerus akhirnya akan membentuk H2PO4- sehingga dapat menyebabkan terjadinya pelarutan ion-ion enamel ke dalam larutan asam.41,42

2.7 Erosi gigi

Erosi adalah hilangnya substansi kimia dari jaringan keras gigi yang

(21)

permukaan gigi dapat menjadi faktor yang mempengaruhi proses erosi akibat adanya perbedaan kemampuan perlekatan enamel antar berbagai minuman dimana semakin kuat perlekatan minuman ke enamel maka semakin lama efek minuman tersebut ke enamel sehingga kerusakan enamel akibat erosi semakin besar. Dibandingkan dengan minuman ringan lain seperti jus jeruk, cola memiliki efek perlekatan ke gigi yang lebih rendah akibat cola lebih mudah dibersihkan oleh saliva.40,41,43

Etiologi dari erosi dapat dibagi menjadi dua faktor yaitu faktor intrinsik (dalam) dan faktor ekstrinsik (luar). Faktor intrinsik terjadi akibat adanya gangguan gastrointestinal seperti gastroesophageal reflux disease (GERD) dan regurgitasi dari asam lambung yang terjadi pada penderita anorexia atau bulmia. Faktor ekstrinsik

dapat berasal dari lingkungan pekerjaan, obat-obatan, makanan dan minuman yang

mengandung asam serta perubahan gaya hidup yang menyebabkan semakin

meningkatnya konsumsi minuman berasam seperti minuman berkarbonasi, minuman

olahraga atau jus buah.2,43,44

Pada tahap awal erosi, akan terjadi pelunakan dari enamel akibat adanya demineralisasi sebagian pada permukaan enamel. Kemudian jika tidak ada efek buffer pada saliva yang mendukung remineralisasi, maka akan dilanjutkan tahap selanjutnya yaitu terjadinya pelepasan seluruh mineral dari permukaan luar enamel. Secara klinis, erosi yang terjadi dapat diperparah akibat adanya gesekan pada saat mastikasi maupun saat menyikat gigi. Selain itu, beberapa penelitian juga melaporkan bahwa enamel yang telah tererosi lebih rentan terhadap abrasi dan atrisi daripada enamel yang masih sehat. Erosi dapat menurunkan kekerasan enamel sebesar beberapa mikron yang nantinya akan mempengaruhi karakteristik mekanik gigi.2,21,41,43 Menurut Noor RV bahwa terdapat hubungan antara kekerasan dengan kemampuan gigi untuk menahan beban maksimumyang diberikan.14

2.8 Minuman berkarbonasi

(22)

kafein dan bahan pewarna.Adapun dua faktor utama yang paling berperan dalam menjelaskan mengapa minuman ringan dapat menyebabkan kerusakan gigi yaitu akibat pH yang rendah dan keasaman minuman ringan.2,44 Menurut Jensdottir T dkk (2006) bahwa jumlah dan laju pelepasan kalsium enamel berbanding lurus dengan pH dari minuman sehingga semakin rendah pH minuman maka semakin tinggi laju dan jumlah pelepasan kalsium dari permukaan enamel.45

Minuman ringan mengandung asam polybasic dimana asam yang paling banyak terkandung dalam minuman ringan adalah asam sitrat dan asam fosfor dibandingkan asam organik lain seperti asam malat dan asam tartar. Asam fosfor merupakan asam yang biasanya ditambahkan pada minuman cola untuk memberi rasa asam yang tajam pada minuman. Asam fosfor menyebabkan pH minuman berubah menjadi sekitar 2,4-2,7 sehingga memicu terjadinya erosi gigi. Beberapa peneliti menyatakan bahwa efek keasaman dari minuman berkarbonasi disebabkan akibat adanya kandungan asam fosfor dimana persentasi asam fosfor yang terdapat pada minuman berkarbonasi sebesar 10% dapat menurunkan pH menjadi 2,6.37,43,44

Pada dasarnya ada dua peranan utama asam pada minuman berkarbonasi yaitu pertama, asam digunakan untuk menyeimbangkan rasa manis pada minuman karena kebanyakan orang lebih memilih makanan dan minuman yang lebih asam. Kedua, asam berperan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme seperti jamur, lumut dan bakteri. Hal ini disebabkan karena kebanyakan bakteri tumbuh pada suasana yang lembab, hangat ataupun lingkungan dengan pH mendekati 7. Jadi, untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme tersebut diperlukan penambahan asam pada minuman berkarbonasi dan biasanya pH dibawah 4,5 merupakan pH yang paling cocok atau aman untuk menghambat pertumbuhan organisme patogen.46

2.9 Peran Saliva

(23)

komponen inorganik dan organik. Komponen inorganik yang berperan sebagai efek buffer dari saliva adalah ion bikarbonat sedangkan ion kalsium dan ion fosfat berperan dalam menjaga integritas mineral gigi. Adapun komponen organik pada saliva yang berperan dalam rongga mulut terdiri atas mucin, protein, glikoprotein, ureum, lipid dan asam lemak. Dalam keadaan normal, pH saliva berada antara 5,7-7,0 dengan rata-rata 6,7 dimana derajat keasaman (pH) rongga mulut dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti diet maupun laju aliran saliva.21,47

(24)

2.10 Kerangka Teori

Mechanical dan physical properties

Remineralisasi  Kekerasan (hardness)

 Modulus elastisitas (Young’s Modulus)  Kekasaran (roughness)

 Warna (colour)

 Ketebalan (Thickness)

 Ketahanan fraktur ( Fracture toughness)

‐ Tensile strength tingkat keasaman (pH), titratable

acid, kapasitas buffer saliva, komposisi kalsium, fosfor dan fluor

(25)

2.11 Kerangka Konsep