BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Komposit Partikel Nano
Resin komposit adalah gabungan dua atau lebih bahan berbeda dengan sifat-sifat yang unggul. Bahan-bahan ini memiliki sifat mekanis yang baik dan mendekati sifat-sifat dentin dan enamel. Resin komposit paling umum digunakan untuk bahan restorasi karena merupakan bahan yang baik dari segi estetika, kekuatan dan ketahanan terhadap keausan bahan. Resin komposit sering digunakan untuk restorasi anterior kelas 3, 4 dan 5 di mana estetika menjadi keutamaan. Resin komposit juga dapat digunakan untuk restorasi posterior karena tahan terhadap keausan dan mengurangi polimerisasi.
Perkembangan teknologi nano juga merambah bidang kedokteran gigi dengan terciptanya resin komposit partikel nano. Resin komposit partikel nano memiliki ukuran partikel 1-100nm sehingga sifat optis dan kemampuan polesnya sangat bagus dibandingkan resin komposit yang lain. Selain itu, sifat mekanisnya juga baik karena partikelnya yang berukuran nano berdistribusi secara merata di dalam matriks resin.
1
1
2.1.1 Komposisi Resin Komposit
Resin komposit adalah struktur yang terdiri dari sejumlah komponen utama : matriks polimer organik, partikel bahan pengisi inorganik, coupling agent, sistem inisiator-akselator, inhibitor dan optical modifier.1 Komponen lain dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat, penampilan, dan daya tahan.6
2.1.1.1 Matriks
Komposit generasi baru menggunakan dimethacrylate oligomers, yang secara umum menggunakan bisphenol glycidyl methacrylate (Bis-GMA) dan urethane dimethacrylate (UDMA). Oligomer ini adalah cairan yang kental, yang membutuhkan cairan monomer dimethacrylate dengan berat jenis rendah seperti triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA).7 TEGDMA mempunyai peranan yang penting karena
mengurangi viskositas dari matriks, yang dapat meningkatkan kandungan bahan pengisi (filler).8
2.1.1.2 Bahan Pengisi (Filler)
Partikel bahan pengisi pada umunya terdiri dari ground quartz, boron silikat, litium-aluminum silikat kaca, dan silikon dioksida. Radiopasitas didapatkan dengan penambahan logam pada bahan pengisi, misalnya barium, stronsium dan zink. Ukuran dan distribusi dari bahan pengisi ini memegang peranan penting dalam menentukan sifat fisik dan mekanis dari resin komposit.
Kegunaan dari bahan pengisi antara lain meningkatkan estetik dan sifat resin komposit seperti compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, dan untuk mengurangi polymerization shrinkage, ekspansi termal dan kontraksi, mengontrol cara pemakaian dan stabilitas, serta mengurangi penyerapan air.
8
1
2.1.1.3 Coupling Agents
Supaya resin komposit dapat mempunyai sifat mekanis yang baik , hal yang paling penting adalah filler dan resin harus memiliki ikatan yang sangat kuat. Jika terdapat kerusakan pada hubungan ini, jika terjadi tekanan pada permukaan resin komposit, tekanan tersebut tidak akan terdistribusi dengan baik pada seluruh material, dimana permukaan tersbut akan menjadi sumber utama terjadinya fraktur, yang dapat menjurus ke disintegrasi dari resin komposit.7 Ikatan antara partikel bahan pengisi dan resin matriks didapatkan melalui trifunctional alcoxy silanes yang secara umum disebut sebagai silane. Coupling agent diaplikasikan pada permukaan partikel inorganik dicampurkan dengan monomer yang belum bereaksi. Bahan silane harus kompatibel secara kimia dengan bahan pengisi maupun resin matriks.
Silane disebut sebagai coupling agents karena silane membentuk ikatan diantara kandungan organik dan inorganik dari komposit. Salah satu ujung dari molekul mengandung functional groups (methoxy), yang menghidrolisasi dan bereaksi dengan bahan pengisi inorganik dan ujung satu lagi mempunyai ikatan ganda methacrylate yang berkopomilerisasi dengan monomer.
9
2.1.1.4 Inisiator dan akselerator
Peran dari sistem polimerisasi adalah untuk mempolimerisasi dan menghubungkan sistem menjadi massa yang keras. Sistem ini dibutuhkan untuk mengubah material restorasi yang lunak menjadi restorasi yang keras dan tahan lama. Reaksi polimerisasi dapat dilakukan dengan aktivasi cahaya (light-curing), self-curing (aktivasi kimia) dan dual curing (aktivasi kimia dan cahaya).9
2.1.1.5 Inhibitor
Inhibitor ditambahkan dalam sistem resin untuk meminimalisir atau mencegah polimerisasi spontan atau tidak disengaja dari monomers. Selain itu, inhibitor juga berfungsi untuk memperpanjang masa penyimpanan dari resin. Inhibitor tipikal adalah butylated hydroxytoluene (BHT) yang digunakan dengan konsentrasi berat 0,01 %.
+
1
2.1.1.6 Optical Modifier
Untuk memperoleh penampilan yang alami, resin komposit harus mempunyai visual shading dan translusensi yang sama dengan sifat struktur gigi yang bersangkutan. Shading diperoleh dengan menambahkan berbagai pigment, biasanya terdiri dari partikel metal oxide dengan jumlah tertentu. Translusensi dan opasitas disesuaikan kebutuhan untuk mencocokkan dengan enamel dan dentin. Sangat penting dikethui bahwa seluruh optical modifier mempengaruhi transmisi cahaya yang melewati komposit. Oleh karena itu, warna yang lebih tua atau opasitas yang lebih besar mengurangi kedalam dari kemampuan light-curing dan memerlukan peningkatan waktu curing atau menggunakan lapisan yang lebih tipis ketika curing.10
2.1.1.7 Pigmentasi Warna
Warna dan translusensi bahan restorasi estetik tidak hanya dipengaruhi oleh sifat makroskopik seperti matriks serta komposisi dan isi filler, namun juga dipengaruhi oleh penambahan pigmen yang relatif minor serta seluruh komponen
kimia yang lain dari bahan tersebut termasuk komponen inisiasi dan agen pengikat filler. Pigmentasi warna bertujuan agar warna resin komposit menyamai warna gigi geligi asli. Zat warna yang biasa dipergunakan adalah ferric oxide, cadmium black, mercuric sulfide, dan lain-lain. Ferric oxide akan memberikan warna coklat-kemerahan. Cadmium black memberikan warna kehitaman dan mercuric sulfide memberikan warna merah.22
2.1.2 Sistem Polimerisasi
Proses polimerisasi resin komposit terdiri dari beberapa tahap, yakni induksi, propagasi, transfer rantai, terminasi. Tahap awal reaksi dikontrol oleh dua proses, yakni aktivasi dan inisiasi. Aktivasi merupakan proses untuk menghasilkan radikal bebas yang dapat diperoleh dari aktivasi molekul penghasil radikal bebas, salah satunya dengan menggunakan sinar tampak.1
2.1.3 Klasifikasi Resin Komposit
Sejumlah klasifikasi telah digunakan untuk bahan resin komposit. Salah satunya yaitu sistem klasifikasi didasarkan pada ukuran rata-rata partikel bahan pengisi utama yaitu terdiri dari resin komposit macrofiller, resin komposit microfiller, resin komposit hibrid dan resin komposit nanofiller.1
2.1.3.1 Resin Komposit Macrofiller
Resin komposit ini biasa disebut dengan komposit konvensional, atau komposit berbahan pengisi makro, disebut demikian karena ukuran partikel bahan pengisisnya yang relatif besar. Bahan pengisi yang paling banyak digunakan untuk komposit ini adalah quartz giling. Besarnya sekitar 8-12 μm dan partikel terbesar sekitar 50 μm. Banyaknya bahan pengisi umumnya 70%-80% berat atau 60-65 % volume. Partikel pengisi yang terpapar, beberapa cukup besar dan dikelilingi oleh sejumlah besar matriks resin. Kekurangan utama dari komposit tradisional adalah permukaan kasar yang terjadi selama berlangsung keausan dari matriks resin lunak yang menyebabkna partikel pengisi yang lebih tahan aus terangkat. Penyelesaian
restorasi dapat menghasilkan permukaan kasar, begitupun penyikatan gigi dan pengunyahan. Restorasi ini juga memiliki kecenderungan berubah warna, sebagian karena kecerendungan dari permukaan bertekstur kasar untuk mengikat warna.1
2.1.3.2 Resin Komposit Microfiller
Resin komposit jenis ini mulai diedarkan pada akhir tahun 1970, ukuran partikel dari resin komposit microfiller (0,03-0,5 μm) lebih kecil bila dibandingkan dengan resin komposit macrofiller. Komposit ini mempunyai nilai estetis yang sangat baik karena mempunyai permukaan yang halus dan berkilau apabila dipoles, dan bentuk permukaannya sangat mirip dengan enamel. Komposit ini juga mempunyai tingkat modulus elastisitas yang lebih rendah dan beradaptasi pada gigi lebih baik dari komposit lainnya, sehingga resin komposit ini banyak digunakan untuk restorasi kelas V pada cemento-enamel junction. Beberapa penelitian menyimpulkan bahwa resin komposit mikrofil lebih banyak disukai untuk restorasi kelas V daripada jenis komposit lain. Tetapi komposit mikrofil mempunyai memiliki sifat fisik dan mekanis yang kurang dibandingkan dengan komposit macrofiller. Hal ini karena 50-70 % volume bahan resotrasi terbuat dari resin, sehingga jumlah resin yang lebih banyak dibandingkan dengan bahan pengisi menyebabkan penyerapan air yang lebih tinggi dan ekspansi termal yang lebih tinggi.1
2.1.3.3 Resin Komposit Hibrid
Kategori bahan komposit ini dikembangkan dalam rangka memperoleh kehalusan permukaan yang lebih baik dari komposit microfiller sementara mempertahankan sifat komposit partikel kecil tersebut. Kebanyakan bahan pengisi hybrid modern terdiri atas silika kolodial dan partikel kaca yang dihaluskan yang mengandung logam berat, yang mengisi kandungan bahan pengisi sebesar 70-80 % berat. Partikel pengisinya berkisar antara 0,5-1 μm, tetapi dengan ukuran partikel yang bervariasi (0-1,3 μm). Resin komposit hibrid sangat populer karena kekuatan dan ketahanan abrasi yang dapat digunakan untuk restorasi kelas I dan restorasi kelas
II. Permukaannya yang cukup halus menjadikannya sebaik resin microfiller dalam hal estetika, sehingga tidak jarang digunakan untuk restorasi kelas III dan kelas V.6,11
2.1.3.4 Resin Komposit Nanofiller
Suatu bahan restorasi komposit yang memiliki sifat fisik sangat baik dengan hasil pemolesan maupun kekuatan telah dikembangkan yaitu komposit nanofiller. Komposit nanofiller merupakan bahan restorasi universal yang diaktifasi oleh visible light yang dirancang untuk keperluan merestorasi gigi anterior maupun posterior. Memiliki sifat kekuatan dan ketahanan hasil poles yang sangat baik. Dikembangkan dengan konsep nanoteknologi yang biasanya digunakan untuk membentuk suatu produk yang dimensi komponen kritisnya adalah sekitar 0,1 hingga 100 nanometer. Secara teori, nanoteknologi digunakan untuk membuat suatu produk yang lebih ringan, lebih kuat, lebih murah dan lebih tepat. Karena bersifat universal, komposit bisa digunakan untuk gigi anterior maupun posterior, sandwich techinque bersama dengan bahan resin glass ionomer, cusp buildup, core buildup splinting, restorasi indirek gigi anterior maupu n posterior termasuk inlay,onlay dan veneer.
Komposisi bahan komposit ini terdiri dari sistem resin bersifat dapat mengurangi penyusutan, yaitu bisphenol glycidyl methacrylate (BIS-GMA), BIS-EMA, urethane dimethacrylate (UDMA), dan sejumlah kecil triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA). Sedangkan filler berisi kombinasi antara filler nanosilica 20nm yang tidak berkelompok, dimana kelompok tersebut terdiri dari partikel zirconia/ silica dengan ukuran 5-20 nm. Ukuran partikel satu cluster adalah berkisar atara 0,6-1,4 mikron. Distribusi filler komposit ini adalah 78,5 % berat. Ukuran suatu nanomer diantara 1/1,000,000,000 meter atau 1/80,000 tebal rambut manusia. Komposit nano yang dikembangkan dengan menggunakan teknik nanotechnology, memiliki hasil poles seperti pada komposit mikro tetapi memiliki kekuatan dan tingkat keausan seperti pada komposit hibrid.
12
Terdapat perbedaan dalam hal ukuran partikel filler pada komposit hibrid dengan nano. Ukuran partikel filler yang relatif besar pada komposit hybrid membuat filler komposit ini menjadi lebih tinggi sehingga meningkatkan kekuatan komposit ini.
Komponen filler pada komposit nano berisi kombinasi yang unik antara nanopartikel individual dan nanocluster. Nano partikel adalah partikel yang terpisah dan tidak berkelompok berukuran 20nm. Nanocluster terdiri dari partikel-partikel dengan ukuran nano yang dengan mudah berikatan membentuk kelompok partikel sehingga memungkinkan distribusi filler dan kekuatan yang lebih tinggi pada komposit ini. Distribusi nanopartikel dan nanocluster akan mengurangi jumlah ruang interstitial antar partikel filler sehingga dapat meningkatkan sifat fisis dan hasil poles yang lebih baik bila dibandingkan dengan komposit yang lain.12
2.1.3.5 Resin komposit Nano Hibrid
Resin komposit nano hibrid adalah resin komposit yang dikembangkan dari campuran resin komposit nanofiller dan microfiller, suatu terobosan yang membuat peningkatan cukup signifikan adalah hal kandungan bahan pengisi dan peningkatan sifat fisik material. Kandungan matriks pada komposit ini sama seperti pada komposit lainnya yaitu Bis-GMA konvensional yang dikembangkan oleh Bowen, tetapi beberapa tipe monomer ditambahkan pada resin komposit nanohibrid seperti monomer dimer acid base dimethacrylate dan monomer special urethane (TGD-urethane). Ukuran partikel dari komposit ini rata-rata 1,005-0,01 μm.13
2.2 Sifat-sifat Resin Komposit
Untuk memperoleh masa penggunaan klinis yang baik, resin komposit harus mempunyai sifat-sifat tertentu.
2.2.1 Sifat mekanis resin komposit 2.2.1.1 Kekuatan resin komposit
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang diberikan kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan terdiri dari kekuatan kompresi (compressive strength), kekuatan tarik ( tensile strength ) dan modulus elastic. Setiap resin komposit memiliki kekuatan yang berbeda-beda, misalnya kekuatan kompresi dari resin komposit tradisional (250-300 Mpa) lebih rendah dari
komposit hibrid (300-350 Mpa). Resin komposit hibrid (70-90 Mpa) juga mempunyai kekuatan tarik yang lebih baik dari resin komposit microfiller (30-50 Mpa).1 Compressive strength adalah kemampuan material untuk mempertahan keutuhannya di bawah tekanan. Artinya berapa besar tekanan yang dapat diterima oleh material itu sebelum hancur dan sehinga material itu tidak dapat digunakan lagi. Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material sebelum kehancurannya disebut compressive strength.1
2.2.1.2 Kekerasan resin komposit
Kekerasan dari resin komposit ( 22- 80 kg/mm2) lebih rendah dari enamel ( 343 kg/mm2). Kekuatan dari resin komposit biasa lebih baik daripada resin komposit dengan partikel microfine karena kekerasan dan fraksi volume dari partikel pengisinya.1
2.2.2 Sifat fisis resin komposit
Penyerapan air, solubilitas air, perubahan warna, working dan setting time, konduktivitas termal dan pengerutan saat polimerisasi merupakan sifat-sifat fisis dari resin komposit. Sifat fisis ini dapat mempengaruhi ketahanan jangka panjang dari restorasi resin komposit.
2.2.2.1 Pengerutan polimerisasi ( polymerization shrinkage)
1
Pengerutan polimerisasi dipengaruhi langsung oleh oligomer dan bahan pengencer. Untuk resin komposit jenis mikrohibrid pengerutan hanya sekitar 0,6 % - 1,4 % dan 2 %- 3 % untuk komposit jenis mikrofill. Pengerutan ini menyebabkan tekanan polimerisasi sebesar 13 Mpa diantara komposit dan struktur gigi. Tekanan ini dapat menganggu ikatan antara komposit dan gigi, sehingga menimbulkan celah kecil yang dapat menyebabkan masuknya air liur.3
2.2.2.2 Ekspansi Termis
Koefisien ekspansi panas dari resin komposit berkisar antara 25-38 x 10-6/ºC. untuk resin komposit microfiller adalah sebesar 55-68 x 0-6/ºC. ekspansi termis dari
resin komposit biasa lebih besar daripada resin komposit dengan partikel mikro, karena konduktivitas yang lebih tinggi dari filler anorganik dibandingkan dengan matriks polimer.3
2.2.2.3 Kelarutan
Kelarutan air dari resin komposit bervariasi dari 0,25 – 2,5 mg/mm3 . Intensitas dan durasi dari penyinaran yang tidak adekuat dapat menyebabkan polimerisasi tidak maksimal, terutama pada bagian permukaan dari restorasi. Polimerisasi yang tidak adekuat menyebabkan lebih tingginya penyerapan air dan kelarutan dari komposit, secara tidak langsung hal ini juga dapat mempengaruhi stabilitas warna dari restorasi.3
2.2.2.4 Stabilitas Warna
Translusensi dan stabilitas warna yang baik sangat penting untuk menjaga tingkat estetika dari komposit. Semakin bahan restorasi mendekati warna permukaan gigi maka semakin baik pula estetika yang dihasilkan. Perubahan warna yang membuat bahan menjadi tidak cocok dengan warna permukaan gigi menjadi alasan utama untuk mengganti restorasi. Perubahan warna dapat terjadi akibat reaksi oksidasi dan hasil dari pertukaran air dalam matriks polimer, serta interaksi dari polimer yang tidak bereaksi dengan inisiator dan akselerator dari komposit.3
2.2.2.5 Penyerapan Air
Penyerapan air oleh resin komposit adalah suatu proses difusi yang terkontrol, proses penyerapan terjadi terutama di dalam matriks resin, air diserap oleh matriks polimer yang dapat menyebabkan matriks filler mengalami proses debonding dan degradasi hidrolitik. Hal ini akan mempengaruhi sifat mekanis dari suatu komposit. Ketika resin terendam oleh air, beberapa komponen seperti monomer yang tidak bereaksi dan sejumlah filler, larut dan terlepas keluar dari komposit. Hal ini menyebabkan penurunan berat dan solubilitas dari bahan. Pelepasan komponen ini
juga dapat mempengaruhi perubahan dimensi dari komposit, kinerja klinis, aspek estetika dari restorasi, dan biokompabilitas dari material.1,13,10
2.3 Warna ( Shade )
Tiga pertimbangan utama dalam warna (shade) didasarkan pada sistem yang dikembangkan oleh Munsell adalah hue, chroma, dan nilai dari suatu obyek. Hue adalah apa yang biasanya anggap sebagai ‘warna’ dan ditentukan oleh panjang gelombang cahaya. Chroma adalah derajat kejenuhan atau kemurnian bahwa hue ( dianggap sebagai intensitas atau konsentrasi warna ). Chroma meningkat seiring usia pada enamel dan dentin, sementara hue tidak mempunyai nilai berdasarkan pengujian in vitro. Nilai adalah tingkat terang atau gelap warna bahan yang ditentukan oleh transmisi cahaya melalui refleksi cahaya dari obyek. Nilai dari hitam ( 0 ) menjadi putih ( 10 ) dibawah sistem Munsell. Tingkat transmisi cahaya menentukan tranlusensi dengan transmisi yang lebih besar mengakibatkan translusensi yang lebih besar. Tingkat hamburan cahaya mempengaruhi opalescent dan penampilan gigi atau restorasi. Penyerapan cahaya mempengaruhi opacity dan tingkat fluorensensi mempengaruhi sejauh mana suatu material dapat menyerap cahaya UV dan menunjukkan sebagai cahaya tampak. Semua karakteristik dalam komposit yang dipilih harus kompatibel dengan gigi berdekatan.
Restorasi resin komposit harus sesuai dengan gigi untuk hue, chroma, nilai, translusensi, opacity, fluoresensi dan opalescent. Hal ini dapat dicapai dengan satu atau beberapa warna, tergantung pada sistem komposit. Translusensi dan opacity penting untuk seleksi shade. Jika shade terpilih tidak meniru translusensi dan opacity gigi, akan menjadi jelas dan tidak berbaur. Secara umum, kemampuan komposit pada ketebalan tertentu untuk memberikan opacity dan translusensi, beberapa memerlukan ketebalan lebih besar untuk memblokir benda yang gelap seperti rongga mulut. Tanpa opalescence, resin komposit akan tampak kusam.
14
2.4 Kerangka Teori
Resin Komposit
Komposisi
Matriks
Sifat -sifat Klasifikasi
Filler Fisik Coupling Agent Sistem polimerisasi Optical Modifier Inhibitors Mekanis Penyerapan air Kekerasan Polimerization shrinkage Ekspansi termal Kelarutan Stabilitas warna Kekuatan Resin Komposit Microfiller Resin Komposit Macrofiller Resin Komposit hibrid Resin Komposit nanohibrid Resin Komposit nanofiller Pigmen
2.5 Kerangka Konsep Polimerisasi 20 detik Kekuatan tekan Resin Komposit Nanofiller
