BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Basis Gigitiruan 2.1.1 Pengertian
Basis gigitiruan didefinisikan sebagai bagian dari gigitiruan yang bersandar pada jaringan lunak rongga mulut, sekaligus sebagai tempat melekatnya anasir gigitiruan.1 Fungsi basis gigitiruan adalah menggantikan tulang alveolar yang sudah hilang, mengembalikan estetis wajah, menyalurkan tekanan oklusal ke jaringan pendukung gigi, linggir sisa alveolar atau gigi penyangga, mempertahankan residual ridge dan tempat untuk melekatkan komponen gigitiruan lainnya seperti anasir gigitiruan, sandaran oklusal, lengan retentif dan lengan resiprokal pada gigitiruan dari bahan resin akrilik.38,39
2.1.2 Persyaratan
Bahan basis gigitiruan harus memenuhi persyaratan sehingga layak untuk digunakan. Akan tetapi, sampai saat ini belum ada basis gigitiruan yang memenuhi semua persyaratan tersebut. Persyaratan yang ideal untuk pembuatan bahan basis gigitiruan, yaitu:1-7,39,40
a. Biokompatibel : tidak toksik dan non-iritan
b. Penghantar termal yang baik
c. Memiliki modulus elastisitas, kekuatan impak, transversal dan fatique yang tinggi
d. Memiliki stabilitas warna yang baik
e. Warna sesuai dengan jaringan sekitarnya (estetis) f. Bebas dari porositas
g. Tidak larut dan menyerap cairan
j. Mudah dimanipulasi dan direparasi
k. Mudah dibersihkan baik secara mekanis maupun kemis l. Tidak mengalami perubahan dimensi
m. Berat jenis rendah
2.1.3 Bahan Basis Gigitiruan
Berdasarkan bahan yang digunakan, basis gigitiruan dapat dibagi menjadi basis gigitiruan logam dan basis gigitiruan non logam.7
2.1.3.1 Basis Logam
Bahan logam yang digunakan sebagai basis gigitiruan pada umumnya berupa kobalt kromium, gold alloys, aluminium, dan stainless steel.7 Basis dengan bahan logam memiliki beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan bahan non logam, yaitu penghantar termis yang baik, stabilitas dimensi yang baik dan kekuatan yang diperoleh maksimal dengan ketebalan yang minimal. Kerugian dari bahan logam adalah estetik yang buruk dan sulit diperbaiki apabila patah.38-40
2.1.3.2 Basis Non Logam
Berdasarkan reaksi termalnya, bahan basis non logam dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu termoset dan termoplastik.7,41,42
2.1.3.2.1 Termoset
Resin akrilik banyak digunakan karena memiliki banyak keuntungan, yaitu harganya yang relatif murah, mudah direparasi, proses pembuatannya menggunakan peralatan yang sederhana, warna yang sesuai dengan jaringan disekitar rongga mulut, stabilitas dimensinya baik, serta mudah dipoles.3,5,10,17,29,31,32,39 Bahan basis gigitiruan resin akrilik terbagi atas beberapa jenis, yaitu resin akrilik swapolimerisasi, resin akrilik polimerisasi sinar dan resin akrilik polimerisasi panas.2,30,43
2.1.3.2.2 Termoplastik
Polimer termoplastik merupakan polimer yang dapat dilunakkan berulang kali, dicetak pada suhu dan tekanan tinggi tanpa mengalami perubahan kimia. Polimer termoplastik dapat dileburkan, mengeras setelah dibentuk, dan larut dalam larutan organik, contohnya adalah seluloid, selulosa nitrat, resin vinil, polikarbonat, polystyrene, dan nilon.7
2.2 Nilon Termoplastik
Nilon merupakan nama generik dari suatu polimer termoplastik yang tergolong dalam kelas poliamida. Nilon pertama kali diperkenalkan sebagai bahan basis gigitiruan di London sekitar tahun 1950.6,8-12 Poliamida ini dihasilkan dari reaksi kondensasi antara diamine dan dibasic acid.8-12,18 Nilon merupakan polimer crystalline sedangkan resin akrilik merupakan polimer amorphous. Sifat crystalline inilah yang menyebabkan nilon memiliki sifat yang tidak dapat larut dalam pelarut,
ketahanan panas yang tinggi, dan kekuatan yang tinggi serta kekuatan tensil yang baik.11,12
2.2.1 Komposisi
Nilon merupakan suatu resin yang dihasilkan dari reaksi kondensasi antara diamine dan dibasic acid yang memberikan variasi dari poliamida dengan sifat fisis dan mekanis yang tergantung pada ikatan antara asam dan amida.8-12,18 Frekuensi kelompok amida sepanjang rantai mempengaruhi penyerapan air dan sifat kemis dari setiap jenis nilon. Semakin tinggi konsentrasi kelompok amida maka semakin tinggi pula nilai penyerapan air.15
Nilon memiliki ikatan linear (ikatan polimer tunggal) yang mengandung hexamethylenadiamine dan asam karboksilik di dalam nilon termoplastik yang akan membentuk ikatan poliamida yang panjang. Ikatan linear dalam nilon termoplastik ini lebih lemah dibandingkan dengan ikatan polimer yang bercabang (cross-link) pada resin akrilik.44
2.2.2 Manipulasi
Nilon tidak dapat larut sehingga tidak dapat dibuat dalam bentuk adonan dan mengisi mold dengan teknik biasa, tetapi harus dilelehkan dan diinjeksikan ke dalam kuvet di bawah tekanan (injection-moulding). Nilon dimasukkan dalam satu cartridge dan dilelehkan pada suhu 248,8-265,5°C dengan furnace elektrik. Selanjutnya nilon yang telah meleleh ditekan ke dalam kuvet oleh plugger di bawah tekanan yang diberikan oleh pres hidrolik atau manual. Tekanan injection-moulding dijaga pada tekanan 5 bar selama 3 menit kemudian kuvet beserta cartridge segera dilepaskan.
Kuvet kemudian dibiarkan dingin pada suhu kamar selama 30 menit sebelum dibuka.37,45
2.2.3 Kelebihan
Kelebihan penggunaan basis gigitiruan nilon termoplastik adalah:7,13-16 1. Lebih estetis dibandingkan resin akrilik
3. Tidak mengandung monomer sisa, sehingga aman digunakan untuk pasien yang alergi terhadap metil metakrilat
4. Tekanan hampir seluruhnya disalurkan ke gigi penyangga dan struktur tulang dibawahnya
5. Hampir tidak memiliki porositas 6. Tidak menggunakan cangkolan logam
2.2.4 Kekurangan
Kekurangan penggunaan basis gigitiruan nilon termoplastik adalah: 8,10-14,17,18 1. Sulit diperbaiki jika terjadi kerusakan
2. Proses pembuatannya memerlukan peralatan khusus di laboratorium 3. Penyerapan air tinggi
4. Mudah berubah warna
5. Sulit dipoles sehingga menghasilkan permukaan yang lebih kasar
6. Kekerasan nilon termoplastik lebih rendah dibandingkan resin akrilik polimerisasi panas
2.2.5 Sifat
Sifat dari suatu bahan basis gigitiruan terbagi atas sifat mekanis, sifat biologis, sifat kemis, dan sifat fisis.
2.2.5.1 Sifat Mekanis a. Kekuatan Tensil
Kekuatan tensil nilon termoplastik adalah 98 MPa.46 Nilai kekuatan tensil tersebut lebih besar dibandingkan resin akrilik yang memiliki kekuatan tensil sebesar 85MPa.1
b. Kekuatan Impak
dengan dimensi tertentu.1 Nilai kekuatan impak nilon termoplastik adalah 120-150 kg/mm3.47
c. Fatique
Fatique adalah rusaknya atau patahnya suatu bahan yang disebabkan beban berulang di bawah batas tahanan bahan. Fraktur gigitiruan dapat terjadi sebagai akibat dari fatique.4 Mathews dan Smith (1955) menyatakan bahwa daya tahan nilon terhadap fatique atau stressing yang berulang juga merupakan salah satu kelebihan utama nilon.13
d. Crazing
Crazing merupakan kumpulan retakan pada permukaan yang dapat
melemahkan basis gigitiruan. Crazing ini kadang muncul pada permukaan gigitiruan resin akrilik, namun tidak dapat terjadi pada basis gigitiruan nilon termoplastik.1
d. Kekerasan
Kekerasan nilon adalah 14,5 VHN.47 Nilai kekerasan tersebut lebih kecil dibandingkan resin akrilik polimerisasi panas yang memiliki kekerasan sebesar 20 VHN.1
2.2.5.2 Sifat Kemis dan Biologis a. Pembentukan koloni bakteri
Pembentukan koloni bakteri pada permukaan gigitiruan dipengaruhi oleh penyerapan air, kekerasan permukaan dan kekasaran permukaan.1,23 Gigitiruan dengan permukaan yang kasar dapat menyebabkan perlekatan bakteri.13,17,19-21 Hilgenberg SP (2008) mengutip pendapat Radford dkk. dan Taylor dkk. bahwa perlekatan bakteri lebih banyak terdapat pada permukaan yang kasar.20
b. Biokompatibilitas
2.2.5.3 Sifat Fisis a. Massa Jenis
Gigitiruan dengan massa jenis yang rendah merupakan sifat yang menguntungkan. Hal ini menyebabkan retensi gigitiruan rahang atas menjadi bertambah. Massa jenis nilon termoplastik adalah 1,04-1,22 g/cm3.47
b. Porositas
Nilon termoplastik hampir tidak mempunyai porositas. Porositas pada nilon termoplastik disebabkan masuknya udara selama prosedur pemanasan. Bila udara ini tidak dikeluarkan, gelembung-gelembung besar dapat terbentuk pada basis gigitiruan.48
c. Kekasaran Permukaan
Salah satu faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan pada gigitiruan adalah jenis bahan basis gigitiruan yang digunakan seperti bahan nilon termoplastik yang memiliki permukaan yang sulit dipoles bila dibandingkan dengan resin akrilik sehingga menyebabkan basis gigitiruan nilon termoplastik memiliki permukaan yang lebih kasar.13,17,18 Permukaan yang kasar pada basis gigitiruan nilon termoplastik disebabkan nilon termoplastik memiliki titik leleh yang rendah sehingga bahan nilon termoplastik menjadi sulit untuk dipoles.17 Trisna (2010) menemukan bahwa nilai rerata kekasaran permukaan nilon termoplastik adalah 0,395 µm.46 Chihargo (2011) menemukan bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan kekasaran permukaan nilon termoplastik dengan teknik pemolesan secara mekanis dan kemis. Nilai rerata
kekasaran permukaan nilon termoplastik dengan teknik pemolesan secara mekanis adalah 1,142 µm, sedangkan nilai rerata kekasaran permukaan nilon termoplastik dengan teknik pemolesan secara kemis adalah 1,188 µm.49
d. Penyerapan Air
menemukan bahwa nilai rerata penyerapan air nilon termoplastik adalah 2,8826 mg/cm2.50
2.3 Kekasaran Permukaan 2.3.1 Pengertian
Kekasaran permukaan adalah ukuran ketidakteraturan dari permukaan yang telah dipoles dan diukur dengan satuan mikrometer (µm). Nilai ini merupakan ukuran deviasi vertikal suatu permukaan dari bentuk idealnya. Apabila deviasi ini semakin besar, maka permukaan tersebut kasar; apabila deviasi ini kecil, maka permukaan tersebut halus. Kekasaran dianggap sebagai komponen dari permukaan yang telah diukur dengan frekuensi yang tinggi dan panjang gelombang yang pendek.51
Hasil beberapa penelitian in vitro menunjukkan bahwa jika suatu bahan basis gigitiruan dengan kekasaran permukaan yang melebihi 0,2 µm dapat meningkatkan level perlekatan kolonisasi bakteri.19 Attar N (2007) yang mengutip pendapat Chung, suatu restorasi dinyatakan halus apabila nilai kekasaran permukaannya kurang dari 1 µm.22 Hilgenberg SP (2008) yang mengutip pendapat Quirynen dkk. dan Bollen dkk. menyatakan bahwa kekasaran permukaan dari bahan kedokteran gigi yang ideal adalah mendekati 0,2 µm atau kurang.20 Zortuk M (2008) menyatakan kekasaran permukaan suatu restorasi sebesar 0,3 µm dapat melukai lidah pasien dan efek negatifnya dapat mengganggu kenyamanan pasien.19
2.3.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran
Kekasaran pemukaan dapat diukur dengan dua metode, yaitu metode sentuhan (contact method) dan metode tanpa sentuhan (non-contact method). Metode sentuhan dilakukan dengan menarik suatu stylus pengukuran sepanjang permukaan. Alat untuk metode sentuhan ini disebut profilometer atau profile meter.51 (Gambar 1)
Metode tanpa sentuhan antara lain:51 a. Interferometry
b. Confocal microscopy
d. Cahaya terstruktur (structured light) e. Electrical capacitance
f. Mikroskop elektron dan photogrametry
Gambar 1. Profile meter
Alat pengukuran tanpa sentuhan memiliki keterbatasan, yaitu alat pengukuran yang mengandalkan penggunaan optik tidak dapat mengukur kekasaran yang lebih kecil dari frekuensi panjang gelombang yang digunakan alat tersebut. Keterbatasan ini dapat menyulitkan untuk mengukur kekasaran dengan akurat bahkan pada benda yang umum, karena kekasaran benda yang diukur mungkin lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya.51
2.4 Penyerapan Air 2.4.1 Pengertian
Penyerapan air bahan resin merupakan proses difusi yang dikontrol. Molekul air menyebar ke polimer selama perendaman di dalam air atau saliva dan menjangkau permukaan matriks polimer. Penyerapan air dapat terjadi disebabkan perlekatan molekul air pada permukaan bahan dan terjadi proses absorpsi atau ikatan ke dalam bahan tersebut.52
Menurut spesifikasi ADA (American Dental Association) No. 12, jika dilakukan uji penyerapan air pada suatu bahan polimer maka setelah perendaman, berdasarkan luas permukaannya, pengukuran berat yang bertambah tidak boleh melebihi 0,8% mg/cm2.47 Menurut International Standarts Organization (ISO) No. 1567, berdasarkan volumenya, nilai penyerapan air harus lebih kecil dari 32 µg/mm3.1,15,24,25,52
2.4.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran
Daya serap air pada basis gigitiruan dapat diukur dengan menggunakan timbangan digital. Prosedur standart ISO untuk mengukur besarnya nilai penyerapan air, basis gigitiruan didesikasi dengan menggunakan alat desikator selama 24 jam. Desikasi adalah pengeringan suatu bahan atau benda dengan menggunakan alat desikator sehingga bahan atau benda yang didesikasi akan mengalami pengurangan berat dan diperoleh berat bahan atau benda yang sebenarnya. Kemudian basis
gigitiruan ditimbang dengan timbangan digital diperoleh berat sebelum perendaman (M1), basis direndam dalam larutan akuades selama 7 hari dengan suhu 37°C dan ditimbang kembali sehingga diperoleh berat sesudah perendaman (M2). Basis yang sudah direndam dikeringkan lalu ditimbang (M3). Penyerapan air dihitung berdasarkan volumenya dengan menggunakan rumus ISO, yaitu:25,37
Water sorption (Wsp) = M2 – M3
Keterangan:
Water sorption (Wsp) = nilai penyerapan air (µg/mm3)
M2 = berat setelah perendaman (µg)
M3 = berat setelah perendaman dan dikeringkan dengan desikator (µg)
V = volume suatu bahan (mm3)
= luas permukaan x tebal / tinggi
= 𝜋𝜋𝑟𝑟2 x t
2.5 Serat Kaca 2.5.1 Pengertian
Serat kaca adalah material berbentuk serabut-serabut yang sangat halus yang mengandung bahan kaca.30 Bahan ini sering digunakan karena merupakan material dengan ketahanan terhadap bahan kimia yang kuat, kekuatan dan fleksibilitas yang baik, ringan serta mudah dimanipulasi.5,10,19,21,29,31-34
Ada beberapa macam jenis serat kaca, antara lain serat kaca jenis E-glass, S-glass, R-S-glass, V-S-glass, dan Cemfil.10,31,32 Serat kaca E-glass adalah jenis serat yang paling banyak digunakan, karena transparansinya yang sangat baik bila dibandingkan dengan serat lain dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan bentuk dan ukuran yang diperlukan.10,32
2.5.2 Komposisi
Serat kaca umumnya mengandung komposisi sebagai berikut:26,53 1. SiO2 = 53-55%
2. CaO = 20-24% 3. Al2O3= 14-16%
4. B2O3 = 6-9%
5. MgO = 3,3% 6. Na2O = 0.3%
8. Fe2O3 = 0,3%
9. F2 = 0,3%
Silikon dioksida (SiO2) atau silika merupakan komponen utama dalam serat
kaca yang merupakan gabungan dari polimer (SiO2)n. Komponen ini memiliki titik
leleh yang tinggi yaitu sekitar 20000 C dan kekakuan serta kekuatan yang tinggi, sehingga serat kaca banyak digunakan sebagai bahan penguat.53
2.5.3 Bentuk
Bentuk serat kaca yang dapat ditambahkan ke dalam resin akrilik sebagai penguat adalah bentuk batang, anyaman dan potongan kecil.30
2.5.3.1 Bentuk Batang
Serat kaca berbentuk batang terbuat dari serat kaca continous undirectional yang terdiri atas 1.000-200.000 serabut serat kaca yang diameternya adalah 3-25 µm. Serat kaca berbentuk batang dapat ditambahkan ke dalam resin akrilik polimerisasi panas sebagai penguat karena posisi serat yang perpendikular dan disusun sepanjang basis gigitiruan. Posisi serat yang sedemikian rupa akan meningkatkan kekuatan basis gigitiruan.54
Penggunaan serat berbentuk batang sebagai penguat mempunyai kerugian yaitu ikatan adhesi antara serat kaca terhadap bahan basis gigitiruan tidak kuat. Hal
Gambar 2. Serat kaca bentuk batang
2.5.3.2 Bentuk Anyaman
Penggunaan serat kaca dengan bentuk anyaman dapat meningkatkan kekuatan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Peningkatan kekuatan bahan basis yang diperkuat serat kaca bentuk anyaman bukan disebabkan oleh kekuatan dari serat kaca itu sendiri saja, tetapi peningkatan kekuatan tersebut berasal dari besarnya kuantitas dan diameter dari bentuk anyaman serat kaca. Serat kaca berbentuk anyaman mempunyai kekuatan yang lebih rendah dari serat berbentuk batang serta serat ini dapat keluar pada permukaan basis gigitiruan dan menyebabkan iritasi pada jaringan mukosa rongga mulut.56
2.5.3.3 Bentuk Potongan Kecil
Serat kaca bentuk potongan kecil merupakan bentuk serat yang paling sering digunakan sebagai penguat bahan basis gigitiruan. Hal ini disebabkan karena serat kaca potongan kecil memiliki ikatan adhesi yang yang baik dengan matriks polimer. Serat kaca potongan kecil juga dapat tersebar secara merata dalam bahan basis gigitiruan.5
Gambar 4. Serat kaca bentuk potongan kecil
2.5.4 Manipulasi dan Mekanisme
Penambahan serat kaca pada basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan impak, kekuatan transversal, modulus elastisitas, daya tahan terhadap fraktur dan kekasaran permukaan.19,21,29,36 Serat kaca memiliki beberapa keuntungan seperti mudah dimanipulasi, biokompatibel, tidak bersifat karsinogenik, memiliki estetis yang baik, dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi serta dapat berikatan baik dengan matriks polimer. Serat kaca merupakan bahan yang paling cocok untuk digunakan pada kedokteran gigi karena estetisnya baik.5,10,19,21,29,31-34
Hasil adhesi yang optimal antara serat kaca dan matriks polimer dapat dicapai dengan menambahkan silane coupling agent yang secara kimia mengikat serat kaca dan matriks polimer menjadi lebih kuat sehingga tercapai densitas yang optimal.
5,21,26-28,34-36
adhesif untuk meningkatkan interaksi antar molekul pada matriks polimer. Kegunannya adalah untuk meningkatkan sifat mekanis dan sifat fisis resin, serta untuk menyingkirkan air pada permukaan serat kaca. Ketika serat kaca dilapisi silane coupling agent dan dikeringkan, air disingkirkan sehingga terbentuk siloxane bridge dan terjadi reaksi kondensasi antara silanol dan permukaan serat kaca. Tanpa lapisan silane ikatan tersebut akan rusak disebabkan air masuk ke dalam resin dan akan terjadi proses readsorpsi pada permukaan serat kaca.28,36,37
Gurbuz dkk. (2005) yang mengutip pendapat Ladizesky dkk. bahwa kandungan serat yang tinggi akan mengurangi nilai penyerapan air sebesar 25%.27 Hasil penelitian Sitorus Z (2012) menunjukkan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada resin akrilik polimerisasi panas (RAPP) dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 6 mm sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada RAPP tanpa penambahan serat kaca.30 Gurbuz dkk. (2005) meneliti penyerapan air pada bahan resin akrilik yang ditambahkan serat kaca yang disilanisasi dan yang tidak disilanisasi dengan konsentrasi serat kaca 5%, 10%, 15% dan 20%. Hasil penelitian menunjukkan terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok yang disilanisasi dan yang tidak disilanisasi.27 Ariyani (2013) menemukan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1,5% sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca. Hal ini menunjukkan semakin besar konsentrasi serat kaca yang ditambahkan maka nilai penyerapan air akan
semakin kecil.37
2.6 Landasan Teori
Resin Vinil Polikarbonat Polystyrene Nilon
Sifat-sifat Manipulasi
Komposisi
Kekasaran Permukaan Penyerapan Air
Serat
2.7 Kerangka Konsep
Adhesi antara serat kaca dengan matriks polimer
Penyerapan air pada bahan basis gigitiruan berkurang Serat kaca ekstrusi ke
permukaan basis Kekasaran Permukaan Penyerapan air
Reaksi kondensasi antara silanol dan permukaan serat kaca
Terbentuk ikatan kovalen dipengaruhi
Konsentrasi serat kaca yang ditambahkan
Ikatan kimia antara serat kaca dengan matriks
polimer Sifat fisis
2.8 Hipotesis Penelitian
1. Ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
2. Ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
