1 Ada peningkatan permintaan terhadap biomaterial yang digunakan dibidang aplikasi biomedis dan kedokteran gigi. Material ini digunakan dalam berbagai bentuk, tergantung pada bagian tubuh yang membutuhkan perbaikan. Biokompatibilitas, biofungsionalitas, dan ketersediaan adalah tiga faktor penting dalam memilih material (Nazarpak, 2011). Permintaan orthopedic implant naik kira-kira 10% pertahun menjadi US$23 milyar di tahun 2012. Tiga produk utama biomaterial yang dihasilkan dunia saat ini adalah (a) implan rekonstruksi pengganti sendi (reconstructive joint replacements), misalnya: lutut dan pinggul, (b) implan tulang belakang (spinal implants), dan (c) orthobiologics, misalnya: Faktor pertumbuhan (Growth factors), cangkok (grafts), semen tulang (bone cements). Permintaan Orthobiologics (Dental Implant and Bone Graft) sekitar US$ 2 milyar ditahun 2006, dan US$ 4.5 milyar pada 2012 atau naik 15% per tahun (Sopyan, 2009), dimana salah satu produk itu adalah pasak gigi seperti: pasak gigi bersepuh emas (gold-plated dental post), paduan titanium (titanium alloys), dan komposit diperkuat serat (fiber dental post).
Material implan atau pasak gigi harus memenuhi syarat-syarat biokompatibilitas, kekuatan (strength), dan tahan karat (corrosion resistance). (Wataria, 2004). Agar implan mampu menahan beban (load-bearing), maka kekuatan (strength) dan ketangguhan fraktur (fracture toughness) dari material implan dirancang sedemikian rupa, agar tidak terjadi akumulasi tegangan disuatu tempat.
Fraktur atau caries pada mahkota gigi sering terjadi, sehingga sebagian mahkota gigi menjadi rusak atau hilang. Sering pula terjadi kerusakan meluas hingga mencapai daerah pulpa, tetapi kondisi akar masih dalam keadaan baik. Sebagian pasien lebih memilih untuk merestorasi gigi dari pada harus mencabutnya (Feldman dan Feldman, 1992, Herliansyah dkk., 2012). Sekalipun restorasi atau pemulihan dengan menggunakan pasak endodontik mempunyai
resiko kegagalan yang tinggi (Torbjörner dan Fransson, 2004, Herliansyah dkk., 2012). Kegagalan tersebut bisa berupa kegagalan retensi pada dinding saluran akar dan/atau patah pada akar (Balkenhol dkk, 2007) seperti terlihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1 Kegagalan (failure) pada pasak endodontik (Wadhwani, 2000)
Kegagalan ini utamanya disebabkan oleh perbedaan ekstrem sifat mekanis antara pasak endodontik dengan dinding akar gigi (Herliansyah, dkk., 2012), namun demikian pengaruh perbedaan sifat-sifat mekanis ini terhadap performa pasak endodontik belum banyak menarik perhatian para peneliti (Stewardson dkk, 2010). Salah satu penelitian yang dilakukan oleh (Pegoretti dkk., 2002) mengatakan bahwa perbedaan kekakuan (rigidity) material pasak endodontik dan dentin bisa mengakibatkan distribusi tegangan (stress) menjadi tidak merata dan terkonsentrasi pada daerah-daerah tertentu. Sedangkan transfer tegangan (stress transfer) dari material ke jaringan sekitar dikendalikan oleh perbedaan sifat mekanis material dan jaringan di tiap region (Watari, dkk., 2004). Ketika sesorang yang memakai pasak endodontik melakukan gerak mengunyah, maka akan ada gaya yang bekerja pada mahkota. Kemudian momen rotasi yang terjadi akan ditransmisi melalui core dan post ke bagian apex dari post. Kejadiaan ini sering mengakibatkan retak (crack) dan fraktur pada akar (Watari, dkk., 2006).
Fraktur pada akar
Pasak endodontik mulai dikenalkan dan difabrikasi pada tahun 1950-an. Awalnya pasak endodontik terbuat dari logam, terutama baja tahan karat (stainless steel), dan kemudian terbuat dari paduan titanium. Waktu itu, logam dipilih karena sifat intrinsik mekanis yang tinggi, yang diyakini dapat meningkatkan kekuatan struktur gigi yang tersisa. Pasak endodontik yang terbuat dari logam, bagaimanapun, ternyata memiliki kekurangan, misalnya kecenderungan logam mengalami korosi (jika bukan paduan logam mulia), dan juga tidak mempunyai nilai estetika. Menindak-lanjuti penelitian yang telah ada bahwa pasak endodontik yang terbuat dari logam ternyata tidak ideal untuk menyerap tegangan (absorbing stress) agar mencegah fraktur pada akar. Pasak endodontik yang ideal harus memiliki sifat dan perilaku mekanis mendekati sifat dan perilaku struktur gigi asli. Titanium telah banyak digunakan untuk aplikasi biomedis pada kondisi ada beban, karena sifatnya yang biokompatibilel dan densitas rendah ditambah dengan keseimbangan yang baik dari sifat mekanik dan tahan karat (Back, 2006; Hollander, 2005). Namun, titanium adalah bahan bioinert, misalnya interface antara titanium dan tulang asli (host bone) adalah ikatan (interlocking) sederhana, yang dapat menyebabkan melonggarnya implan dan akhirnya bisa menyebabkan kegagalan implantasi (Balbinotti, 2011). Material ini telah berhasil digunakan sebagai pengganti tulang dan untuk rekonstruksi di bidang ortopedi, dan gigi. Namun, salah satu pembatas utama pada penggunaan klinis sebagai implan beban adalah sifat mekaniknya yang buruk (Jarcho, 1981).
Pasak endodontik modulus-rendah, dan komposit diperkuat-serat (fibre-reinforced composite/FRC) dikenalkan pada tahun 1990 untuk mengatasi masalah yang ada pada baja tahan karat (stainless steel) dan paduan titanium (titanium alloys). Modulus elastisitas pasak-serat endodontik (fiber post) umumnya mendekati modulus elastisitas struktur gigi asli/dentin (~ 20 GPa).
1.2 Perumusan Masalah
Material pasak gigi yang umum digunakan untuk pemulihan gigi adalah logam-paduan dan komposit. Pemilihan material pasak gigi yang digunakan antara lain tergantung sifat-sifat fisis dan mekanis untuk memenuhi syarat
biokompatibilitas. Karena bila struktur gigi hilang atau diganti, risiko biologis (biologic risk) yang minimum harus menjadi pertimbangan yang serius untuk membangun kembali fungsi dan estetika gigi (Monaco, 2005). Kemajuan teknologi material telah membuka potensi dalam hal rancangan pasak endodontik yang berguna bagi mereka yang memilih untuk melakukan restorasi gigi yang rusak dengan lebih aman dan menampilkan estetika yang tinggi.
1.3 Batasan Masalah
Asumsi yang dipakai dalam penelitian ini adalah: (a) bila sifat-sifat fisis dan mekanis pasak gigi mendekati email dan dentin, maka tingkat biokompatibilitas semakin baik, (b) Nilai flexural strength, kekerasan, dan densitas email dan dentin yang digunakan sebagai referensi (BAB V), dapat mewakili email dan dentin secara keseluruhan. Heintze (2009) dalam disertasinya telah membuat kompilasi sepuluh sifat-sifat mekanis email (enamel) dan dentin dari sebelas literatur, yang hasilnya tercantum pada BAB V. Namun Heintze (2009) juga mengingatkan bahwa sifat-sifat mekanis (nilai rata-rata) yang tercantum pada BAB V itu hanya boleh dianggap sebagai patokan kasar.
Penelitian ini memilih dua sampel pasak endodontik yang tersedia dipasar dari dua fabrikan yang berbeda (Tabel 1.1). Kedua sampel jenis yang diteliti diasumsikan memiliki sifat-sifat mekanis yang sangat berbeda.
Tabel 1.1 Pasak gigi/endodontik yang diteliti
Material pasak Merek dagang Fabrikan
a. Paduan logam bersepuh emas
Gold-plated dental post Cobra Dental
b. Paduan titanium Radix anker standard post Densply
c. Komposit diperkuat serat
Penelitian ini mencakup (a)karakterisasi material, misalnya: identifikasi komposisi kimia, deskripsi tekstur dan (b) menguji sifat-sitat mekanis pasak, lalu membandingkannya dengan sifat-sifat mekanis struktur gigi asli.
Karakterisasi material menggunakan instrumen spektroskopi Fourier transform infrared(FTIR), X-Ray Diffraction (XRD),Energy Dispersive X-ray (EDX), dan Scanning Elctro-Microscopy (SEM)
Uji mekanis yang dilakukan adalah: (a) uji lenturtiga-titik (three-point bending test), dan (b) uji kekerasan mikro yang menggunakan metode Vickers.
1.4 Tujuan penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui sifat fisis dan mekanis terhadap tiga macam pasak gigi yaitu: (a) Paduan logam bersepuh emas, (b) Paduan logam Ti, dan (c) Komposit diperkuat serat.
Sifat-sifat fisis dan mekanis yang diteliti adalah: flexural strength, kekerasan, dan densitas. Pentingnya mengetahui sifat fisis dan mekanis, karena setiap deformasi berlebihan dapat menyebabkan fraktur pada gigi. 2. Mengetahui unsur-unsur pembentuk pasak gigi.
3. Mengetahui perbandingan sifat fisis/mekanis pasak gigi dengan email dan dentin asli.
1.5 Manfaat Penelitian
Studi ini secara umum diharapkan dapat berkontribusi dalam dunia ilmu pengetahuan khususnya bidang riset biomaterial yang berkembang relatif baru di Indonesia yang hasilnya dapat diperbaiki dan digunakan oleh kalangan industri biomaterial di Indonesia. Industri biomaterial di Indonesia harus dimulai sekarang, jika tidak maka Indonesia akan terus mengimpor biomaterial dari luar negeri, tentunya akan sangat mahal, akibatnya implantasi hanya bisa dinikmati oleh kalangan atas saja. Kita berharap implantasi dapat dinikmati oleh semua kalangan dan siapa saja yang membutuhkan.
