ABSTRAK
Resin polymethylmethacrylate merupakan salah satu bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan mahkota jaket karena memiliki nilai estetik yang cukup baik, pembuatanya sederhana dan harganya relatif murah, namun akrilik merupakan bahan yang tidak keras dan tidak tahan kikisan, sehingga mahkota mudah kehilangan bentuk atau kontur akibat abrasi dan atrisi. Penambahan bahan pengisi dapat meningkatkan sifat mekanis, seperti meningkatkan kekerasan.
Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah resin polymethylmethacrylate sebagai kontrol dan resin polymethylmethacrylate yang ditambahkan bahan pengisi berupa white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebesar 50% (perlakuan). Sampel berbentuk silinder pipih dengan ukuran tinggi 3mm dan diameter 6mm. Sampel dibagi menjadi dua kelompok kemudian dilakukan uji kekerasan dengan menggunakan alat LECO-Japan M-400-H1/H2/H3. Scanning electron microscopy (SEM) yang dilengkapi dengan Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) dilakukan untuk menganalisis morfologi mikrostruktur dan mengetahui unsur yang terkandung dalam spesimen.
Kelompok kontrol menunjukan rata-rata kekerasan sebesar 9.2 VHN sedangkan kelompok perlakuan menunjukan rata-rata peningkatan kekerasan yaitu menjadi sebesar 13.04 VHN. Terdapat perbedaan rerata selisih yang signifikan pada kedua kelompok. Hasil SEM menunjukan aglomerasi partikel bahan pengisi dan ketidakhomogenan sehingga partikel bahan pengisi tidak terdispersi dengan baik, sedangkan hasil EDS menunjukan terdapat kandungan silika dan alumina dalam spesimen.
Simpulan dari penelitian ini adalah penambahan bahan pengisi white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel dapat meningkatkan kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate, tetapi partikel bahan pengisi tidak terdistribusi dengan baik.
ABSTRACT
Polymethylmethacrylate resin is one of the materials that can be used for making the jacket crown because it has good aesthetics, simple preparation and relatively cheap, however acrylic is the material which is not hard and not resist in scraping, hence the crown is easy to lose its shape or contour because of the abration and attrition. Addition of fillers can improve the mechanical properties, such as increase hardness.
The sample which is used in this observation are polymethylmethacrylate resin as a control and polymethylmethacrylate resin which is added with white carbon black nanorod and alumina nanoparticle with ratio is 50%. The design of the samples are flat cylindrical with the 3mm thickness and 6mm diameter, which are divided into two groups, and then the hardness are tested with LECO-Japan M-400-H1/H2/H3. Scanning electron microscopy (SEM) with Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) was taken to analyze the microstructure morphology and to find out the elements consisting in the specimen.
Control group shows the average hardness value is 9.2 VHN, whereas polymethylmethacrylate which is added with white carbon black nanorod and alumina nanoparticle, shows increased hardness. its average is 13.04 VHN. There are some difference significant averages into two groups. SEM result shows agglomeration and unhomogenous of fillers particle, make the dispersion of fillers particle is not good. However the EDS result shows, there has the silica and alumina in specimen.
The conclusion of this observation is that adding white carbon black nanorod and alumina nanoparticle fillers can increase the hardness of polymethylmethacrylate, but the particle of filler is not distributed well.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
SURAT PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
PRAKATA ... vi
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 3
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Kegunaan Penelitian ... 4
1.5 Kerangka Penelitian dan Hipotesis ... 5
1.6 Metode Penelitian ... 6
1.7 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bahan Restorasi ... 8
2.2 Mahkota Jaket ... 9
2.3 Resin Polymethylmethacrylate (PMMA) ... 10
2.4 Penambahan Bahan Pengisi Pada Resin Polymethylmethacrylate ... 12
2.4.1 Bahan Pengisi White Carbon Black ... 13
2.4.2 Bahan Pengisi Alumina ... 14
2.5 Uji Kekerasan ... 14
2.6 Scanning Electron Microscope ... 16
BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat ... 18
3.1.1 Bahan dan Alat Prosedur Persiapan Bubuk White Carbon Black Nanorod dan Alumina Nanopartikel ... 18
3.1.2 Bahan dan Alat Pembuatan Spesimen Uji Kekerasan ... 19
3.1.3 Alat Uji Kekerasan Spesimen ... 20
3.2.1 Desain Penelitian ... 21
3.2.2 Variabel Penelitian... 21
3.2.2.1 Variabel Bebas ... 21
3.2.2.2 Variabel Terikat ... 21
3.2.3 Definisi Operasional Variabel ... 21
3.2.4 Sampel Penelitian ... 22
3.3 Prosedur Penelitian ... 23
3.3.1 Sintesis Serbuk Bahan pengisi White Carbon Black Nanorod ... 24
3.3.1.1 Persiapan Pembuatan Template Kanji ... 24
3.3.1.2 Pembuatan Kitosan 1% ... 24
3.3.1.3 Pembuatan Larutan sodium silicate 0,5M ... 24
3.3.1.4 Prosedur Pembuatan White Carbon Black Dengan Metode Sol-Gel ... 24
3.3.2 Sintesis Serbuk Bahan Pengisi Alumina Nanopatikel ... 25
3.3.3 Prosedur Pembuatan Spesimen ... 26
3.3.4 Uji Kekerasan ... 27
3.3.5 Uji Scanning Electron Microscope ... 27
3.4 Analisis Data ... 27
3.4.1 Hipotesis Statitik ... 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian ... 29
4.1.1 Hasil Uji Kekerasan ... 29
4.1.1.1 Hasil Analisis Statistik Uji Kekerasan ... 31
4.1.2 Hasil Karakterisasi Morfologi Mikrostruktur Spesimen ... 33
4.2 Pembahasan ... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 39
5.2 Saran ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 41
LAMPIRAN ... 44
DAFTAR TABEL
No Judul Halaman
Tabel 3.1 Skema Alur Penelitian……….. 23 Tabel 4.1 Hasil Uji Micro Vickers Hardness Kelompok Kontrol… 30 Tabel 4.2 Hasil Uji Micro Vickers Hardness kelompok Dengan
penambahan bahan pengisi………... 31 Tabel 4.3 Hasil Analisis Statistik Rata-Rata Kekerasan Spesimen.. 31 Tabel 4.4 Uji Nomalitas Data Kekerasan Polymethylmethacrylate.. 32 Tabel 4.5 Hasil Uji Perbedaan Rata-Rata Kekerasan Pada Kedua
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman
Gambar 2.1 Bentuk Indenter dan Indentasi Mesin Uji Micro Vickers
Hardness………. 15
Gambar 3.1 Alat Uji Spesimen……… 20
Gambar 4.1 Gambaran Spesimen Kontrol dan Spesimen Perlakuan… 29 Gambar 4.2 Hasil Karakterisasi Scanning Electron Microscope
kontrol……… 33
Gambar 4.3 Hasil Karakterisasi Scanning Electron Microscope Polymethylmethacrylate Dengan Penambahan Bahan
Pengisi………... 34
Gambar 4.4 Hasil Energy Dispersive X-Ray
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul Halaman
1 Hasil uji Kekerasan……….…….. 44
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Kehilangan struktur mahkota gigi dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti karies, keausan, trauma, dan defek perkembangan. Restorasi perlu dilakukan untuk mengembalikan integritas permukaan, mengembalikan fungsi, dan memperbaiki penampilan gigi. Penumpatan dapat dilakukan pada kasus-kasus kehilangan struktur gigi minimal serta masih mencukupi untuk dapat dilakukan restorasi direk, sedangkan pada kasus kehilangan struktur gigi yang lebih besar dan tidak dapat dilakukan restorasi direk diindikasikan untuk menggunakan restorasi indirek. Mahkota jaket merupakan salah satu restorasi indirek yang digunakan pada kerusakan gigi yang meluas yang tidak dapat direstorasi secara konvensional, namun struktur gigi yang tersisa masih cukup.1-4
2
menyebabkan inflamasi gingiva, dan terkadang terlihat logam yang berupa garis gelap pada gingiva. Mahkota jaket akrilik mempunyai nilai estetik yang cukup baik, pembuatanya sederhana dan harganya relatif murah namun, akrilik merupakan bahan yang tidak keras dan tidak tahan kikisan, sehingga mahkota mudah kehilangan bentuk atau kontur akibat abrasi dan atrisi.5-8
Penambahan bahan pengisi kedalam matriks resin dapat meningkatkan sifat mekanis, seperti meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Penambahan bahan pengisi keramik nanopartikel alumina, silika dan zirkonia dengan metode sol-gel serta kaolin untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan resin akrilik pernah dilakukan pada penelitian sebelumnya tetapi peningkatan kekerasan dan kekuatan yang didapat tidak signifikan.9-11
Partikel bahan pengisi yang ditambahkan ke dalam matriks resin dapat berupa quartz, silika, aluminium silika, litium luminium silika, borosilika, barium,dll. White carbon black merupakan silika sintetik, memiliki luas permukaan yang besar, tidak larut dalam air, dan tahan temperatur tinggi. White carbon black memiliki komposisi berupa SiO2.nH2O, sehingga masih termasuk golongan silika. White carbon black memiliki kemampuan meningkatkan sifat mekanis, seperti resisten terhadap keausan. Alumina digunakan karena dapat meningkatkan kekuatan dan resistensi terhadap retakan.7,9,12,13
3
mekanis. Umumnya nanopartikel sebagai bahan pengisi berbentuk bulat, namun untuk penelitian ini peneliti tertarik untuk membuat partikel white carbon black berbentuk batang, yang lebih dikenal dengan istilah nanorod karena memiliki luas permukaan yang besar, sehingga mengurangi aggregasi dan dapat terdispersi dengan baik10,14
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka pada penelitian ini peneliti ingin mensistesis white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebagai bahan pengisi pada nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate untuk meningkatkan sifat mekanis.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut diatas, dapat diidentifikasi masalah-masalah sebagai berikut:
1. Apakah penambahan white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebagai bahan pengisi pada nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate dapat meningkatkan kekerasan?
4
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebagai bahan pengisi terhadap kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate.
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menguji ada tidaknya pengaruh penambahan white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebagai bahan pengisi terhadap kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate.
2. Mengetahui morfologi distribusi partikel bahan pengisi white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel pada nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate.
1.4 Kegunaan Penelitian
Kegunaan dari penelitian ini terdiri dari kegunaan ilmiah dan kegunaan praktis yang akan diuraikan sebagai berikut:
1.4.1 Kegunaan ilmiah
5
nanopartikel sebagai bahan pengisi terhadap kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate.
1.4.2 Kegunaan Praktis
Penambahan white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel sebagai bahan pengisi pada nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate diharapkan dapat menjadi alternatif masyarakat untuk menggunakan bahan gigi tiruan yang dapat bertahan dalam jangka waktu yang cukup lama, tetapi dengan harga yang terjangkau.
1.5 Kerangka Pemikiran dan Hipotesis
Mahkota jaket adalah suatu restorasi yang dibuat seluruhnya dari akrilik atau porselen yang meliputi seluruh mahkota klinis gigi dan berakhiran pada atau di bawah permukaan gusi. Mahkota jaket akrilik banyak dipakai karena prosedur pembuatanya sederhana, harga murah, dan mempunyai nilai estetik yang cukup baik, walaupun untuk waktu yang relatif tidak lama. Ketahanan yang terbatas ini disebabkan karena rendahnya kekerasan dan resistensi terhadap abrasi.2
6
ketahanan terhadap keausan dan kekuatan. Alumina digunakan karena dapat meningkatkan sifat mekanis seperti kekuatan dan resistensi terhadap retakan.9,12,13 Partikel berukuran nano digunakan karena semakin kecil ukuran partikel serbuk maka, jumlah bahan pengisi yang dapat dimasukkan akan semakin banyak sehingga akan meningkatkan sifat mekanis. Umumnya nanopartikel bahan pengisi berbentuk bulat, namun untuk penelitian ini penulis tertarik untuk membuat nanopartikel berbentuk batang yang lebih dikenal dengan istilah nanorod. Pemilihan bentuk nanorod karena memiliki luas permukaan yang besar, sehingga mengurangi aggregasi dan dapat terdispersi dengan baik.12,14,15
Berdasarkan hal-hal diatas, hipotesis penelitian ini adalah white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel dapat meningkatkan kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate dan memperlihatkan distribusi partikel yang merata.
1.6 Metode Penelitian
7
1.7 Lokasi dan Waktu penelitian
Penelitian dilakukan di Advance Material Processing Laboratorium ITB, Teknik
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Penambahan bahan pengisi white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel dapat meningkatkan kekerasan nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate sebesar 13.04 VHN
2. Penambahan bahan pengisi white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel pada nanokomposit berbasis polymethylmethacrylate belum memperlihatkan distribusi partikel yang merata.
5.2 Saran
1. Perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan komposisi konsentrasi white carbon black nanorod dan alumina nanopartikel yang optimal untuk mendapatkan nilai kekerasan yang paling baik.
40
DAFTAR PUSTAKA
1. Kidd E.A.M., Smith B.G.N., Watson T.F. Pickard’s Manual of Operative Dentistry. 8thed. Oxford: Oxford University Press Inc; 2003: 5,55.
2. Schelle C, Sheridan. Basic Guide to Dental Material.Chichester:Blackwell; 2010: 11.
3. Jason S, Philip N, David R. Direct or Indirect Restoration. International Dentistry African Edition; 1(1): 70.
4. Garg N, Garg A. Textbook of operative dentistry. New Delhi: Jaypee; 2010: 307.
5. Sorator S.H. Essentials of Prosthodontics. New Delhi: Jaypee; Brothers Medical Publisher: 2006: 20, 173, 179.
6. Martanto. P. Teori dan Praktek: Ilmu Mahkota dan Jembatan. Fixed Partial Prosthodontics. Jilid 1. Edisi2. Penerbit Alumni Bandung; 1981: 15,123,134. 7. Bhat V.S., Nandish B.T. Science of Dental Materials Clinical Application.
Manipal: CBS; 2007:47,182,380.
8. Soratur S.H. Essentials of dental materials. New Delhi: Jaypee; 2002: 201. 9. Anusavice. Kenneth J. Philips’ Science of Dental Material. 11thed. St. Louis,
42
10.Evelyna, A. Sintesis dan Analisis Mikrostruktur Al2o3-SiO2-ZrO2 Berukuran Nano Sebagai Bahan Pengisi Restorasi Mahkota Jaket Resin Polymethylmethacrylate Heatcured Serta Uji Sifat Mekanisnya. Bandung; Universitas Padjajaran: 2010: 13,53,54.
11.Dwifulqi H. Pengaruh Penambahan Kaolin Sebagai Bahan Pengisi Resin Polymethyl Methacrylate Terhadap Peningkatan Kekerasan Untuk Aplikasi Mahkota Jaket. Bandung; Universitas Kristen Maranatha:2013:34.
12.Mulyani W.E. Sintesis nanorod white carbon black-lavender menggunakan template kanji dengan metode sol-gel emulsi untuk aplikasi tekstil anti nyamuk. Thesis. Program studi ilmu dan teknik material. Institut Teknologi Bandung; 2012: 9-11.
13.Shalaby S.W, Salz U. Polymers for dental and orthopedic applications. Broken sound parkway,NW:Taylor & Francais Group;1997: 26.
14.Subramani K, Ahmed W. Emerging nanotechnologies in dentistry. Waltham: Elsevier; 2012: 16.
15.Phinney D.J, Halstead J.H. Delmar’s Dental Assisting a Comprehensive Approach. 2nd Ed. Clinton Park: Thomson; 2000:358.
43
17.Powers. J. M. & Ronald. L. S. Craig’s Restorative Dental Materials. 11th ed. St. Louis, Missouri: Mosby; 2002: 83,102,561,636.
18.Rothon R.N. Particulate-Filled Polymer Composites. 2nd ed. Shrewsbury: Raphra Technologi Limited; 2003: 81
19.Wu Y. Impinging Streams Fundamental, Properties, and Applications. Amsterdam: Elsevier; 2007: 271.
20.Kogel J.E.,Trivedi N.C., Barket J.M., Krukowski S.T. Industrials Minerals and Rocks Commodities Market Uses. 7th ed. Colorado: SME; 2006: 1330. 21.Whelan T. Polymer Technology Dictionary. London: Chapman&Hall; 1994:
395.
22.Jurczyk M. Bionanomaterials for Dental Applications. Temasek Boulevard: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd; 2013: 52.
23.Park J.B., Bronzino J.D. Biomaterials Principles and Applications. Danvers: CRC Press; 2003: 22.
