Pengaruh saliva buatan terhadap
diametral tensile
strength
micro fine hybrid resin composite
yang
direndam dalam minuman isotonic
(The effect of artificial saliva on diametral tensile strength of micro fine
hybrid resin composite immersed in isotonic drink)
Faradina Putriyanti1, Ellyza Herda2, Andi Soufyan2
1 Mahasiswa S1 Pendidikan Dokter Gigi
Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia Jakarta-Indonesia
2 Departemen Ilmu Material Kedokteran Gigi,
Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia Jakarta-Indonesia
ABSTRACT
Background: The immersion of micro fine hybrid resin composite in acid drink like isotonic drink could reduce the diametral tensile strength (DTS) of micro fine hybrid resin composite. This is due to the matrix degradation process of resin composite in acid condition. But on the other hand, there is artificial saliva that can neutralize this condition. Purpose: The aim of this study was to evaluate the effect of artificial saliva on diametral tensile strength of micro fine hybrid resin composite immersed in isotonic drink. Method: The resin composite specimens of 6 mm diameter and 3 mm depth were immersed for 24 hours in water, 24 hours in Gatorade drink, 24 hours in Gatorade drink and continue with 72 hours in artificial saliva, 48 hours in Gatorade drink, and 48 hours in Gatorade drink and continue with 144 hours in artificial saliva. The DTS (n=6) was determined using Universal Testing Machine with a crosshead speed of 0.5 mm/min. Statistical analysis was performed by one-way ANOVA and post-hoc LSD test (á = 0.05). Result: Difference DTS occurred at 5 groups. The DTS of micro fine hybrid resin composite immersed in water for 24 hours is 41,64 ± 1,53 MPa; immersed in Gatorade for 24 hours is 39,57 ± 1,42 MPa; immersed in Gatorade for 24 hours and in artificial saliva for 72 hours is 44,67 ± 1,31 MPa; immersed in Gatorade for 48 hours is 40,57 ± 0,88 MPa; immersed in Gatorade for 48 hours and in artificial saliva for 144 hours is 47,28 ± 3,67 MPa. Statistic test shows significant difference of DTS (p<0,05). Conclusion: Artificial saliva gives effect to the rising of the diametral tensile strength of micro fine hybrid resin composite immersed in isotonic drink.
Key words: Isotonic drink, artificial saliva, diametral tensile strength, micro fine hybrid resin composite
PENDAHULUAN
Penggunaan resin komposit sudah sangat umum dalam bidang kedokteran gigi, karena berkaitan dengan meningkatnya kebutuhan terhadap restorasi yang estetis dan kekuatan sifat mekanis yang adekuat.1 Material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material, sehingga sifat setiap material berkontribusi terhadap sifat keseluruhannya.2 Resin komposit ini terdiri dari
empat komponen utama, yaitu matriks polimer organik, partikel filler inorganik, coupling agent, dan sistem inisiator-akselerator.3
Klasifikasi dari tipe resin komposit adalah berdasarkan ukuran filler. Resin komposit tradisional terdiri dari partikel fillerglass dengan ukuran rata-rata 10-20 µm, dan ukuran partikel terbesar mencapai 40 µm. Sedangkan microfilled resin terdiri dari colloidal silica dengan ukuran rata-rata 0.02 µm
dan rentang ukuran 0.01-0.05 µm. Untuk resin komposit tipe hybrid, terdiri dari partikel filler besar dengan ukuran rata-rata 15-20 µm dan sejumlah kecil colloidal silica dengan ukuran partikel 0.01-0.05 µm. Resin komposit dengan tipe micro fine
hybrid resin composite memiliki partikel filler dengan rata-rata ukuran kurang dari 1 µm, dan kisaran khas ukuran partikel antara 0.1-6.0 µm.2 Yang terakhir adalah tipe nanofilled, tipe ini menggunakan material pada tingkatan atom, molekul, dan struktur supramolekuler, dengan ukuran antara 0.1-100 nanometer.4
Penggunaan resin komposit ternyata juga memiliki beberapa kekurangan. Salah satunya adalah terjadinya degradasi jaringan polimer matriks resin komposit dan terlepasnya komponen resin komposit yang tidak bereaksi, akibat pemaparan minuman dengan pH asam.5 Proses degradasi matriks resin komposit dapat terjadi melalui beberapa mekanisme. Prosesnya terjadi dengan mengubah struktur mikro komposit dengan membentuk pori pada resin komposit, sehingga sejumlah monomer residual keluar dari pori tersebut.6 Mekanisme lain yang dapat terjadi adalah dengan difusi air ke dalam komposit yang kemudian berakumulasi di pertemuan antara resin dengan material filler, lalu bereaksi dengan silane coupler dan material filler untuk mengeluarkan produk degradasi.7
Salah satu sifat resin komposit yang terpengaruh oleh degradasi matriks adalah diametral tensile strength,
yaitu kekuatan terhadap gaya yang menyebabkan material menjadi meregang atau memanjang sebelum akhirnya material tersebut pecah.8 Sifat ini akan berpengaruh terhadap kekuatan resin komposit untuk menerima beban pengunyahan.9-11 Tes diametral tensile
strength dilakukan pada material rapuh dengan sedikit atau tidak ada perubahan bentuk plastis.12 Diametral
tensile strength test menggunakan Universal Testing Machine dengan crosshead speed 0.5 mm/min. Beban diberikan oleh sebuah plate terhadap spesimen silindris. Gaya compressive vertikal di sepanjang diskus menghasilkan tensile stress yang tegak lurus dengan
vertical plane yang melewati pusat diskus. Fraktur biasanya terjadi di sepanjang plane ini.8, 12
Sumber minuman asam yang banyak dikonsumsi masyarakat umum salah satu diantaranya adalah minuman isotonik. Jumlah konsumsi minuman isotonik di Indonesia sudah mencapai 200 juta liter per tahun.13 Minuman isotonik memiliki pH yang sangat asam, salah satunya adalah Gatorade yang memiliki pH 2,95.14 Level asamnya yang tinggi
bertujuan untuk menambah rasa dan meningkatkan ketahanan produk.15 Gatorade mengandung sukrosa dan glukosa yang terbukti menurunkan pH plak dan memproduksi asam.16
Saliva ikut berperan saat interaksi antara resin komposit dengan minuman isotonik pada rongga mulut. Saliva memiliki kemampuan buffer untuk menetralisir keasaman dan juga fungsi pembilasan untuk mengurangi lamanya kontak antara minuman isotonik dengan resin komposit.17,18 Model siklus pH diperkenalkan oleh Featherstone
et al. dan Carvalho & Cury19, yaitu spesimen direndam dahulu pada larutan asam sesuai dengan waktu yang diinginkan, lalu direndam dalam larutan basa dengan waktu tiga kali lebih lama dibanding di larutan asam.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari saliva buatan terhadap
diametral tensile strength micro fine hybrid resin composite yang direndam dalam minuman isotonik.
BAHAN DAN METODE
Penelitian ini menggunakan spesimen resin komposit berbentuk tabung berdiameter 6 mm dan tebal 3 mm, permukaannya padat dan tidak berporus, sesuai dengan spesifikasi ADA no. 27. Selanjutnya spesimen ini dibagi dalam lima kelompok berdasarkan perlakuan perendamannya, yaitu di dalam air selama 24 jam, di dalam minuman Gatorade selama 24 jam, di dalam minuman Gatorade selama 24 jam lalu dilanjutkan di dalam saliva buatan selama 72 jam, di dalam minuman Gatorade selama 48 jam, dan yang terakhir di dalam minuman Gatorade selama 48 jam lalu dilanjutkan di dalam saliva buatan selama 144 jam.
Semua spesimen yang selesai dibuat, direndam terlebih dahulu di dalam akuabides selama 24 jam, dan disimpan dalam incubator. Untuk kelompok perendaman dalam air selama 24 jam, setelah direndam spesimen dikeringkan dengan tissue, lalu dilakukan uji diametral tensile strength. Sedangkan kelompok lainnya langsung dilakukan perendaman sesuai dengan perlakuan masing-masing.
Machine Shimadzu Autograph AG 5000 E dengan
crosshead speed 0.5 mm/menit dan Load 250 KgF.
HASIL
Perendaman micro fine hybrid resin composite di dalam air selama 24 jam yang berlaku sebagai kelompok kontrol menunjukkan rerata nilai
diametral tensile strength sebesar 41,64 ± 1,53 MPa. Sedangkan perendaman micro fine hybrid resin composite di dalam minuman Gatorade selama 24 jam menghasilkan rerata nilai diametral tensile strength sebesar 39,57 ± 1,42 MPa. Untuk perendaman micro fine hybrid resin composite di dalam minuman Gatorade selama 24 jam lalu dilanjutkan dengan perendaman di saliva buatan selama 72 jam, menghasilkan rerata nilai diametral tensile strength sebesar 44,67 ± 1,31 MPa. Untuk kelompok spesimen yang direndam dalam minuman Gatorade selama 48 jam menghasilkan rerata nilai diametral tensile strength sebesar 40,57 ± 0,88 MPa. Kelompok terakhir, yaitu perendaman micro fine hybrid resin composite di dalam minuman Gatorade selama 48 jam lalu dilanjutkan dengan perendaman di dalam saliva buatan selama 144 jam, menghasilkan rerata nilai
diametral tensile strength sebesar 47,28 ± 3,67 MPa. Dua kelompok spesimen yang mendapat perlakuan awal direndam di dalam minuman Gatorade, lalu berikutnya direndam di dalam saliva buatan, keduanya menunjukkan kenaikan nilai diametral tensile strength.
Berdasarkan analisis ANOVA satu arah, perbandingan nilai rerata diametral tensile strength
pada kelima kelompok tersebut menunjukkan signifikasi 0.000 (p<0,05), sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa terdapat perbedaan nilai
diametral tensile strength diantara kelompok tersebut. Berdasarkan uji post-hoc LSD, tidak ada perbedaan yang bermakna untuk nilai diametral
tensile strength pada perendaman micro fine hybrid resin composite di dalam minuman Gatorade selama 24 jam dan 48 jam dengan perendaman di dalam air selama 24 jam. Untuk kedua kelompok spesimen yang mendapat perlakuan lanjutan perendaman di dalam saliva buatan, terdapat kenaikan nilai diametral tensile strength yang bermakna dibandingkan dengan perendaman di dalam minuman Gatorade saja.
PEMBAHASAN
Perbedaan nilai diametral tensile strength yang tidak bermakna antara perendaman dalam air 24 jam dengan perendaman di dalam minuman Gatorade 24 jam dan 48 jam, kemungkinan sehubungan dengan pH asam dari minuman Gatorade, sehingga ion H+ dari Gatorade bereaksi dengan gugus metakrilat pada ujung matriks resin komposit. Gugus metakrilat yang berikatan dengan ion H+ akan terputus dari polimer, sehingga terbentuk monomer sisa.20 Proses inilah yang disebut degradasi matriks resin komposit. Selain itu proses degradasi juga bisa terjadi karena ikatan antara matriks dan filler yang tidak terlalu kuat, sehingga air bisa masuk ke ikatan diantara keduanya dan melemahkan sifat mekanis resin komposit.5
Perendaman di dalam Gatorade selama 48 jam dibandingkan dengan perendaman di dalam Gatorade selama 24 jam menunjukkan peningkatan nilai diametral tensile strength yang tidak bermakna. Hal ini kemungkinan berkaitan dengan post-cure period, sehingga ikatan antara matriks dengan filler pada resin komposit mendapatkan waktu untuk terbentuk kembali.21 Proses polimerisasi akan tetap berlangsung setelah proses light-curing.22 Selain itu, pada resin komposit yang sudah terpolimerisasi dengan sempurna, monomer sisanya akan sulit untuk bereaksi kembali.22
Perubahan nilai diametral tensile strength pada perendaman di dalam minuman isotonik pada penelitian ini dibandingkan dengan perendaman di dalam minuman asam lainnya, tidak terlalu besar. Pada penelitian sebelumnya yang menggunakan tipe resin komposit yang sama dengan penelitian ini yaitu Solare P menunjukkan penurunan nilai
diametral tensile strength yang lebih besar pada perendaman di dalam jus jeruk kemasan, padahal perbedaan pH antara minuman isotonik dengan jus jeruk kemasan tidak jauh berbeda.20 Perbedaan ini kemungkinan disebabkan perbedaan lama penyinaran resin komposit. Penelitian ini menggunakan penyinaran selama 24 detik,
Tabel 1. Rerata nilai diametral tensile strength micro fine hybrid resin composite (MPa)
P P P P
Perererlakuanererlakuanlakuanlakuanlakuan Nilai DTS (MPNilai DTS (MPa)Nilai DTS (MPNilai DTS (MPNilai DTS (MPa)a)a)a)
Air 24 jam 41.64 ± 1,53
Gatorade 24 jam 39,57 ± 1,42
Gatorade 24 jam, saliva buatan 72 jam 44,67 ± 1,31
Gatorade 48 jam 40,57 ± 0,88
sementara penelitian sebelumnya menggunakan penyinaran selama 20 detik. Waktu penyinaran yang semakin meningkat menyebabkan semakin turunnya kadar monomer sisa.23 Selain itu, minuman isotonik lebih mudah dinetralisir18, sehingga walaupun memiliki pH yang asam, kemungkinan tidak terlalu mendegradasi permukaan resin komposit.
Penelitian ini menunjukkan peningkatan nilai
diametral tensile strength resin komposit untuk perendaman di dalam saliva buatan dan minuman isotonik. Berdasarkan uji post-hoc, terdapat perbedaan yang bermakna untuk kenaikan nilai
diametral tensile strength antar kelompok tersebut. Berdasarkan penelitian sebelumnya diketahui bahwa resin komposit lebih mengalami kerusakan mikromorfologis saat berada dalam suasana asam, jika dibandingkan dengan perendaman di akuabides ataupun saliva buatan.21 Hal ini kemungkinan berkaitan dengan nilai H+ yang lebih tinggi pada minuman asam, sehingga mudah bereaksi dengan permukaan resin komposit. Sementara saliva buatan memiliki pH sekitar 6,8 – 7,0 sehingga keadaannya lebih netral.
Penelitian sebelumnya menunjukkan sejumlah restorasi sewarna gigi mengalami kenaikan nilai kekerasan permukaan setelah perendaman di dalam saliva.18 Pada penelitian ini resin komposit direndam terlebih dahulu di dalam Gatorade, baru setelah itu direndam dalam saliva buatan, ternyata tampaknya minuman isotonik lebih mudah dinetralisir, sehingga peran saliva lebih dominan jika dibandingkan dengan minuman isotonik tersebut.18 Berkaitan dengan paparan asam yang minimal, post-cure period
lebih mudah untuk terjadi dan ikatan kimia resin komposit kembali terbentuk.21 Efek protektif dari saliva seperti kapasistas buffer ataupun acquired pellicle tidak mudah diproduksi secara in vitro.18 Sehingga tampaknya yang lebih berpengaruh terhadap perubahan nilai diametral tensile strength
adalah mekanisme protektif lain dari saliva.
Perendaman di dalam air juga memiliki efek tambahan pada komposit. Air yang terserap ke dalam matriks resin membuat komposit lebih fleksibel, sehingga menghasilkan peningkatan sifat mekanis. Meskipun akhirnya komponen resin akan terlepas, kemudian terjadi pembesaran resin komposit dan degradasi dari ikatan matriks dengan filler yang akan menyebabkan turunnya sifat mekanis.7 Komposisi terbesar (90%) dari saliva buatan terdiri dari air, sehingga mekanisme ini sangat mungkin terjadi pada perendaman di dalam saliva buatan.
Berkaitan dengan komposisi matriks resin komposit Solare P, yang matriksnya merupakan UDMA, diketahui bahwa derajat konversi pada matriks UDMA mencapai 76%-87%, lebih tinggi jika dibandingkan dengan Bis-GMA. Selain itu, jumlah monomer yang terlepas pada matriks UDMA juga tidak sebanyak pada matriks bis-GMA, dan cross-linking pada matriks UDMA juga lebih banyak dibandingkan dengan Bis-GMA.24 Penelitian ini menunjukkan degradasi matriks resin komposit tidak terlalu besar, yang kemungkinan berkaitan dengan sedikitnya monomer yang terlepas. Peningkatan nilai
diametral tensile strength kemungkinan berkaitan dengan banyaknya jumlah cross-linking yang terbentuk.
UDMA termasuk ke dalam material hydrophobic 21, yang kemungkinan berhubungan dengan semakin meningkatnya nilai diametral tensile strength resin komposit setelah direndam dalam saliva buatan. 90% dari saliva buatan adalah air, oleh karena itu berkaitan dengan sifat UDMA yang hydrophobic,
kemungkinan terjadinya penyerapan air ke dalam matriks sangat minimum.
Selama penelitian ini, spesimen dimasukkan ke dalam incubator bersuhu 37°C untuk menyamai kondisi di dalam rongga mulut. Peningkatan suhu ruangan menyebabkan peningkatan mobilitas molekul dari rantai polimer resin komposit, sehingga terbentuk cross-linking tambahan.25 Selama penyimpanan di dalam incubator kemungkinan akan memberi kesempatan resin komposit untuk membentuk cross-linking tambahan.
Kesimpulan yang dapat diambil adalah bahwa saliva buatan berpengaruh terhadap diametral tensile strength resin komposit yang direndam dalam minuman isotonik. Mekanisme yang berpengaruh yaitu adanya pengaruh suhu, kemampuan pembilasan oleh saliva, periode post-cure, dan sebagainya. Akan tetapi, karena penelitian ini dilakukan secara in vitro, keadaannya berbeda dengan keadaan dalam rongga mulut yang sebenarnya.
DAFTAR PUSTAKA
1. Lu HRL, Lei L, Powers JM. Effect of surface roughness on stain resistance of dental resin composites. J Esthet Restor Dent 2005;17:102-9.
2. Noort Rv. Introduction to dental materials. 3ed.
Philadelphia: Elsevier; 2007.
4. Zhang YLCRS, Huang ZM. Recent development of polymer nanofibers for biomedical and biotechnological applications. J Mater Sci Mater Med 2005;16:933-46. 5. Ferracane JLCJ. Hygroscopic and hydrolytic effects in
dental polymer networks. Dent Mater. 2006;22:211-22. 6. Koin AK, Zhou M, Drummond JL, Hanley L. Analysis
of the degradation of a model of dental composites. J Dent Res 2008;87(7):661-5.
7. Drummond JL. Degradation, fatigue and failure of resin dental composite materials. Journal of Dental Research 2008;87(8):455-65.
8. Eduardo GMHMS, Luiz HB Jr., Luiz AGP, Rogerio SR. Evaluation of diametral tensile strength and knoop microhardness of five nanofilled composites in dentin and enamel shades. Baltic Dental and Maxillofacial Journal 2006;8(3):67-9.
9. Levartovsky SKE, Georgescu M, Goldstein GR. A comparison of the diametral tensile strength, the flexural strength, and the compressive strength of two new core materials to a silver alloy-reinforced glass ionomer material. J Prosthet Dent 1994;72(5):481-5.
10. Cohen BIVY, Musikant BL, Deutsch AS. Comparison of the flexural strength of six reinforced restorative materials. Gen Dent 2001;49(5):484-8.
11. Palin WMFG, Burke JF, Marquis PM, Randall RC. The reliability in flexural strength testing of a novel dental composite. J Dent 2003;31(8):549-57.
12. Anusavice KJ. Phillips’ science of dental materials. 11 ed. Missouri: Saunders; 2003.
13. 100Plus, Hadir di Indonesia. [cited 2010 September 22]; Available from: http://areamagz.com/article/read/2010/ 08/30/100plus-hadir-di-indonesia.
14. Jones D. Sport drinks and fitness waters are no safer than sodas when it comes to tooth erosion. RDH Magazine. 2008.
15. Sport drinks trial finds high levels of tooth erosion. British Dental Journal. 2005;198(6).
16. Kitchens BMO. Effect of carbonated beverages, coffee, sports and high energy drinks, and bottled water on the in vitro erosion characteristics of dental enamel. The Journal of Pediatric Dentistry 2007;31(3):153-8. 17. Graham J, Mount WRH. Preservation and restoration
of tooth structure.2nd ed. Sandgate: Knowledge Books
and Software; 2005.
18. Wongkhantee VP, Maneenut C, Tantbirojn D. Effect of acidic food and drinks on surface hardness of enamel, dentine, and tooth-coloured filling materials. Journal of Dentistry 2005;xx:1-7.
19. Rafael FLMJM, Maria FDLN, Paulo AA, Anuradah P. Effect of toothbrushing abrasion on weight and surface roughness of ph-cycled resin cements and indirect restorative materials. Quintessence International 2007;38(9): e 544-54.
20. Mailindah D. Pengaruh lama perendaman di dalam jus jeruk kemasan terhadap diametral tensile strength resin komposit. Jakarta: Universitas Indonesia; 2009. 21. Nuran Y. Effects of different solutions on the surface
hardness of composite resin materials. Dental Materials Journal 2009;28(3):344-51.
22. Mohamad DYR, Mann AB, Watts DC. Post-polymerization of dental resin composite evaluated with nanoindentation and micro-Raman spectroscopy. Archives of Orofacial Sciences. 2007(2):26-31.
23. Lestari S. Lama penyinaran dan perendaman dalam saliva buatan terhadap monomer sisa metil metakrilat dari resin komposit sinar tampak dan sitotoksisitasnya: Penelitian eksperimental laboratories. Surabaya: Airlangga University; 2004.
24. Cynthia JE. Floyd SHD. Network structure of bis-GMA-and UDMA-based resin systems. Dental Materials Journal 2005.
