PENGARUH PERENDAMAN KAWAT STAINLESS STEEL ORTODONTI DALAM SEDUHAN
BEBERAPA JENIS TEH TERHADAP PELEPASAN ION NIKEL
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi tugas dan melengkapi Syarat memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Gigi
PUTRI NADYA NIM: 180600175
FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2022
i
Fakultas Kedokteran Gigi Departemen Ortodonsia Tahun 2022
ABSTRAK Putri Nadya
Pengaruh Perendaman Kawat Stainless Steel Otrodonti Dalam Seduhan Beberapa Jenis Teh Terhadap Pelepasan Ion Nikel
xii+ 52 halaman
Kawat ortodonti stainless steel memiliki peluang terjadinya korosi ditandai dengan terjadinya pelepasan ion logam yang dapat melemahkan pemakaian kawat ortodonti karena menurunnya kualitas kawat. Rongga mulut merupakan lingkungan yang sangat ideal untuk terjadinya korosi karena adanya saliva dan komponen yang terkandung didalamnya serta pH saliva yang rendah. Salah satu yang dapat mengakibatkan pH rendah pada saliva yaitu konsumsi minuman yang bersifat asam seperti teh. Teh dapat menstimulasi saliva yang semulanya memiliki pH normal menjadi asam yang diduga dapat mempengaruhi proses terjadinya pelepasan ion pada kawat ortodonti stainless steel. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh perendaman kawat stainless steel ortodonti dalam seduhan beberapa jenis teh terhadap pelepasan ion nikel. Jenis penelitian ini adalah eksperimental laboratorium.
Sampel penelitian ini adalah kawat ortodonti stainless steel berbentuk recta dengan diameter 0,016 x 0,022 inci dengan panjang 5 cm. Sampel dibagi menjadi 3 kelompok perlakuan dan 1 kelompok kontrol. Setiap kelompok terdiri dari 9 sampel.
Sampel direndam selama 1,2 dan 7 hari didalam inkubator (37°C). Jumlah pelepasan ion nikel diukur menggunakan alat Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer (ICP-MS). Hasil uji menunjukkan adanya pelepasan ion nikel dengan jumlah rerata yang bervariasi pada setiap sampel. Pada hari ke-1 nilai rerata jumlah pelepasan ion nikel pada kawat stainless steel setelah direndam dalam seduhan teh hijau yang telah ditambahkan dengan saliva buatan sebesar 0,0030 ±0,000 mg/L; seduhan teh hitam dalam saliva buatan sebesar 0,0032±0,000 mg/L; seduhan teh oolong dalam saliva buatan sebesar 0,0031±0,000 mg/L dan perendaman dalam saliva buatan sebesar
ii
0,0003±0,001 mg/L. Pada hari ke-2 penelitian menunjukkan bahwa nilai rerata jumlah pelepasan ion nikel pada kawat stainless steel setelah direndam dalam seduhan teh hijau yang telah ditambahkan dengan saliva buatan sebesar 0,0033±0,000 mg/L; seduhan teh hitam dalam saliva buatan sebesar 0,0035±0,000 mg/L; seduhan teh oolong 0,0034±0,000 mg/L dan perendaman dalam saliva buatan sebesar 0,0005±0,001 mg/L. Pada hari ke-7 hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai rerata jumlah pelepasan ion nikel pada kawat stainless steel setelah direndam dalam seduhan teh hijau yang telah ditambahkan dengan saliva buatan sebesar 0,0036
±0,000 mg/L; seduhan teh hitam dalam saliva buatan sebesar 0,0055±0,000; seduhan teh oolong dalam saliva buatan sebesar 0,0043±0,000 mg/L dan perendaman dalam saliva buatan sebesar 0,0028±0,000 mg/L. Kesimpulannya, seduhan beberapa jenis teh dapat mempengaruhi terjadinya pelepasan ion nikel dengan nilai rerata jumlah pelepasan ion yang bervariasi pada setiap jenis teh. Rerata jumlah pelepasan ion nikel pada teh hitam lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol dan jenis teh lainnya.
Daftar Rujukan: 47 (2004-2021)
ABSTRACT
The Effect of Immersion of Orthodontic Stainless Steel Wire in the Infusion of Several Types of Tea on the Release of Nicel Ions
xii+ 52 pages.
Stainless steel orthodontic wire has the possibility of corrosion, which is indicated by the release of metal ions which can weaken the use of orthodontic wire due to decreased quality of the wire. The oral cavity is an ideal environment for corrosion due to the presence of saliva and its components and the low pH of saliva.
One thing that can cause a low pH in saliva is the consumption of acidic drinks such as tea. Tea can stimulate saliva which originally had a normal pH to become acidic which is thought to affect the process of ion release in stainless steel orthodontic wires. The purpose of this study was to determine the effect of immersing orthodontic
iii
stainless steel wire in the brewing of several types of tea on the release of nickel ions.
This type of research is an experimental laboratory. The sample of this study was a stainless steel orthodontic wire in the form of a recta with a diameter of 0.016 x 0.022 inches and a length of 5 cm. The sample was divided into 3 treatment groups and 1 control group. Each group consists of 9 samples. Samples were soaked for 1,2 and 7 days in an incubator (37°C). The amount of nickel ion release was measured using an Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer (ICP-MS). The test results showed the release of nickel ions with an average amount that varied in each sample. On day 1, the average value of the release of nickel ions on stainless steel wire after immersion in green tea brewed with artificial saliva was 0.0030 ± 0.000 mg/L;
infusion of black tea in artificial saliva of 0.0032 ± 0.000 mg/L; infusion of oolong tea in artificial saliva was 0.0031±0.001 mg/L and immersion in artificial saliva was 0.0003±0.001 mg/L. On day 2, the study showed that the average value of the amount of nickel ion released on stainless steel wire after immersion in steeping green tea that had been added with artificial saliva was 0.0033±0.000 mg/L; infusion of black tea in artificial saliva of 0.0035 ± 0.000 mg/L; infusion of 0.0034 ± 0.000 mg/L oolong tea and immersion in artificial saliva of 0.0005 ± 0.001 mg/L. On the 7th day the results showed that the average value of the amount of nickel ion released on stainless steel wire after immersion in green tea brewed with artificial saliva was 0.0036 ± 0.000 mg/L; infusion of black tea in artificial saliva by 0.0055±0.000; infusion of oolong tea in artificial saliva by 0, 0043±0.000 mg/L and immersion in artificial saliva was 0.0028±0.000 mg/L. In conclusion, the infusion of several types of tea can affect the release of nickel ions with the average value of the amount of ion release that varies in each type of tea. The average amount of nickel ion release in black tea was higher than the control group and other types of tea.
Reference List: 47 (2004-2021)
iv
PERSETUJUAN SKRIPSI
Medan, 08 Agustus 2022
Pembimbing : Tanda tangan
Prof. Nazruddin, drg.,C.Ort., Ph.D., Sp.Ort (K) NIP.195206221980031001
v
TIM PENGUJI SKRIPSI
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan tim penguji pada tanggal 08 Agustus 2022
TIM PENGUJI
KETUA : Prof. Nazruddin, drg.,C.Ort., Ph.D., Sp.Ort (K) ANGGOTA : Siti Bahirrah, drg., Sp.Ort (K)
Hilda Fitria Lubis, drg., Sp.Ort (K)
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Perendaman Kawat Stainless Steel Ortodonti dalam Seduhan Beberapa Jenis Teh Terhadap Pelepasan Ion Nikel” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Gigi di Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
Pada proses penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bimbingan, saran dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati dan penghargaan yang tulus, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. Dr. Essie Octiara, drg., Sp.KGA, selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
2. Siti Bahirrah, drg., Sp.Ort (K) selaku Ketua Departemen Ortodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan selaku dosen penguji I yang telah telah meluangkan waktu dan memberikan saran serta masukan kepada penulis.
3. Prof. H. Nazruddin, drg.,C.Ort., Ph.D., Sp.Ort (K) selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikiran untuk memberikan bimbingan, dukungan, nasehat, dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
4. Hilda Fitria Lubis, drg., Sp.Ort (K) selaku dosen penguji II yang telah meluangkan waktu, memberikan saran dan masukan untuk penulis dalam menyelesaikan skripsi.
5. Mutia Amalia, drg., M.Biomed., Sp.Ort, selaku koordinator skripsi di Departemen Ortodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Ortodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara atas bantuan dan motivasinya.
7. Veronica Angelia, drg., M.Dsc., Sp.Pros sebagai dosen pembimbing akademik atas motivasi dan bantuannya kepada penulis selama masa pendidikan di Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
vii
8. Kepala laboratorium Pengembangan Tanaman Obat (ASPETRI), Kepala laboratorium dan asisten laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran USU, Kepala laboratorium dan asisten laboratorium Balai Teknik Kesehatan dan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) Medan.
9. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ayahanda Abrion dan Ibunda Mardiatis, atas segala kasih sayang, doa, semangat dan dukungan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan pendidikan ini, begitu juga kepada saudara penulis yaitu, Odio Putra Riondri, S.T, dan Ikrar Dionata, S.T yang telah mendoakan, memberikan kasih sayang, nasehat, semangat serta dukungan moril maupun materil kepada penulis.
10. Sahabat-sahabat seperjuangan dan keluarga penulis yaitu Dina, Indah, Rindi, Zahra, Cindy, Laila, Nihlana, Adzahwa, Dea, Syarifah, Yulia serta teman- teman Angkatan 2018 Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, atas bantuan, semangat, motivasi serta dorongan yang diberikan kepada penulis.
10. Rekan satu departemen skripsi penulis Inggrid, Alpri, dan Novita yang telah saling memberikan motivasi dan membantu dalam penyusunan skripsi.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan krtik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pikiran yang berguna bagi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara, khususnya di Departemen Ortodonsia.
Medan, 08 Agustus 2022 Penulis
Putri Nadya NIM : 180600175
viii DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ...
HALAMAN PERSETUJUAN ...
HALAMAN TIM PENGUJI SKRIPSI ...
KATA PENGANTAR ...
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Hipotesis Penelitian ... 5
1.5 Manfaat Penelitian ... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Kawat Ortodonti ... 6
2.1.1 Definisi Kawat Ortodonti ... 6
2.1.2 Jenis Kawat Ortodonti ... 6
2.2 Karakteristik Kawat Ortodonti ... 9
2.3 Teh ... 11
2.3.1 Sejarah Teh ... 11
2.3.2 Taksonomi Teh ... 13
2.3.3 Kandungan Teh ... 13
2.3.4 Jenis Teh ... 15
2.4 Korosi dan Pelepasan Ion Logam Pada Kawat Ortodonti ... 17
2.5 Efek Pelepasan Ion Nikel Pada Kawat Ortodonti ... 18
ix
2.6 Alat Uji ... 19
2.7 Kerangka Teori ... 21
2.8 Kerangka Konsep ... 22
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 23
3.1 Jenis Penelitian ... 23
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 23
3.2.1 Lokasi Penelitian ... 23
3.2.2 Waktu Penelitian ... 23
3.3 Populasi, Sampel dan Besar Sampel ... 23
3.3.1 Populasi Penelitian ... 23
3.3.2 Sampel Penelitian ... 23
3.3.3 Besar Sampel Penelitian ... 24
3.4 Variabel Penelitian ... 24
3.4.1 Variabel Bebas ... 24
3.4.2 Variabel Terikat ... 24
3.4.3 Variabel Terkendali ... 25
3.5 Definisi Operasional ... 25
3.6 Alat dan Bahan Penelitian ... 26
3.6.1 Alat Penelitian ... 26
3.6.2 Bahan Penelitian ... 27
3.7 Prosedur Penelitian ... 28
3.7.1 Persiapan Sampel ... 28
3.7.2 Persiapan Seduhan ... 28
3.7.3 Perendaman Sampel ... 30
3.7.4 Pelaksanaan Penelitian ... 31
3.7.5 Pengujian Analisa Pelepasan Ion Ni ... 32
3.8 Analisis Data ... 34
3.9 Etika Penelitian ... 34
BAB 4 HASIL PENELITIAN ... 35
BAB 5 PEMBAHASAN ... 39
x
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 46
6.1 Kesimpulan ... 46
6.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 48 LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Komponen umum pada empat jenis kawat ortodonti... 7
2. Keuntungan dan kekurangan berbagai jenis kawat ortodonti ... 10
3. Definisi operasional ... 25
4. Rerata pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel setelah direndam dalam seduhan berbagai jenis teh... 35
5. Hasil uji Shapiro-Wilk ... 37
6. Hasil uji One-way ANOVA ... 37
7. Hasil uji Post-hoc LSD ... 38
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Klasifikasi jenis kawat ortodonti ... 7
2. Hasil scanning electron micrograph, pembesaran 500x; (a)Stainless steel (b)TMA ... 9
3. Perkembangan produksi teh ... 11
4. Pertumbuhan produksi teh hitam dan teh hijau dunia, tahun 2014-2018 ... 12
5. Pertumbuhan populasi penduduk dan konsumsi teh dunia ... 12
6. Proses pengolahan teh ... 17
7. Komponen ICP-MS... 19
8. Alat penelitian ... 27
9. Bahan penelitian ... 28
10. Proses penimbangan teh ... 29
11. Proses seduhan teh ... 29
12. Proses penyaringan teh... 30
13. Pencampuran seduhan teh dengan saliva buatan ... 30
14. Pelaksanaan penelitian ... 32
15. Pemindahan sampel kedalam erlenmeyer ... 33
16. Penguapan sampel ... 33
17. Sampel didalam tabung ... 33
18. Alat ICP-MS ... 34
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Hasil Pengukuran Jumlah Pelepasan Ion Nikel pada Kawat Ortodonti Stainless Steel Setelah Direndam dalam Seduhan Beberapa Jenis Teh dan
Saliva Buatan... 53
2. Hasil Uji Normalitas Data Saphiro Wilk ... 54
3. Hasil Uji One-way ANOVA ... 55
4. Hasil Uji Post-hoc LSD... 55
5. Ethical Clearance... 57
6. Surat Izin Penelitian Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Tanaman Obat ... 58
7. Surat Izin Penelitian Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran USU ... 59
8. Surat Izin Penelitian Balai Teknik Kesehatan Lingkungan (BTKL) ... 60
9. Surat Hasil Pengujian Sampel ... 61
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu yang menjadi masalah kesehatan gigi dan mulut yaitu adalah maloklusi. Maloklusi merupakan suatu bentuk kelainan hubungan oklusi permukaan gigi rahang atas dengan permukaan oklusal gigi rahang bawah. Prevalensi terjadinya maloklusi pada kelompok umur 12-14 tahun sebesar 15,6% dan pada umur 15-24 tahun sebesar 12,0%. Maloklusi dapat dirawat menggunakan alat ortodonti.1 Salah satu komponen penting yang digunakan dalam perawatan ortodonti yaitu adalah kawat. Kawat ortodonti terdiri dari beberapa jenis yaitu kawat stainless steel, cobalt- chromium, nickel titanium, dan beta titanium. Sejak tahun 1940, kawat stainless steel pada umumnya sering digunakan dalam perawatan ortodonti cekat maupun lepasan.
Kawat ortodonti stainless steel memiliki sifat kombinasi yang baik dari sifat mekanik, biokompatibilitas, ketahanan korosi, kekuatan modulus elastisitas, dan biaya yang lebih murah.2,3 Kawat ortodonti stainlees steel memiliki kandungan 8-12% nikel, 17- 22% kromium, 71% besi, dan 0,2% karbon.1,4
Meski memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik, namun beberapa penelitian membuktikan bahwa kawat stainless steel ortodonti masih memiliki potensi terjadinya korosi. Salah satu yang dapat memicu terjadinya korosi yaitu disebabkan oleh lingkungan rongga mulut yang bersifat asam.1,5 Ketika kawat ortodonti stainless steel berkontak secara terus menerus dengan makanan dan minuman yang asam dan memiliki pH rendah maka dapat menstimulasi terjadinya penuruan pH saliva pada rongga mulut sehingga mengakibatkan banyaknya ion H+ yang terkandung dan memicu terjadinya reaksi reduksi yang mengakibatkan pembentukan hydrogen. Hal ini menyebabkan kawat ortodonti stainless steel mengalami oksidasi.1,6,7
Hasil penelitian Wiradona dkk., menunjukkan bahwa pH saliva setelah meminum teh bersoda dan tidak bersoda mengalami penurunan perubahan pH saliva.
Hal ini disebabkan oleh kandungan teh yang mengandung asam organik dan dapat
mempengaruhi pH saliva sehingga menyebabkan kawat ortodonti berpotensi melepas ion logam penyusunnya.8 Saliva memiliki kandungan komponen organik dan anorganik salah satunya yaitu ion klorida yang dapat merusak logam melalui lapisan kromium oksida.7,9
Indonesia berada pada urutan negara kelima terbesar yang mengkonsumi minuman ringan sebagai pengganti air mineral. Konsumsi minuman ringan di Indonesia meningkat 48,57% tiap tahunnya.8 Salah satu minuman ringan yang memiliki pH asam dan paling banyak dikonsumsi sebagai pengganti air mineral adalah teh.8,10 Teh merupakan minuman yang sudah lama dikonsumsi sejak jaman dahulu, karena kandungan dan khasiat sebagai antioksidan berperan dalam pengontrolan poliferasi sel dan sangat baik untuk tubuh.11 Teh sangat digemari oleh banyak kalangan mulai dari remaja, dewasa hingga lanjut usia. Diketahui sebagian besar kelompok masyarakat mengkonsumsi teh 1-2 gelas per-hari selama 15 menit.12,13 Seiring dengan pertumbuhan penduduk di dunia, selama tahun 2015-2018 sebesar 1,14% per tahunnya terjadi peningkatan konsumsi teh dunia secara signifikan sebesar 3,81%.14
Hasil penelitian Nasir dkk., mengenai efek konsumsi minuman teh kemasan terhadap laju korosi kawat stainless steel ortodonti menunjukkan bahwa minuman teh hijau kemasan dapat mempengaruhi laju korosi pada kawat ortodonti stainless steel.
Hal ini karena rerata laju korosi pada kawat yang dilakukan perendaman dengan larutan teh hijau kemasan memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol.15 Akibat seseorang mengkonsumsi minuman yang bersifat asam, maka dapat mengakibatkan perubahan pH saliva yang tadinya normal menjadi asam, adanya kawat ortodonti stainless steel dalam rongga mulut dalam suasana asam yang terjadi terus menerus dapat mempengaruhi komponen logam dari kawat ortodonti sehingga dapat memungkinkan terjadinya pelepasan ion logam oleh karena pH saliva.1,5,16
Hasil Penelitian Nasir dkk., berbeda dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Hasyim dkk., yang meneliti tentang perendaman kawat nikel titanium termal ortodonti dalam minum teh kemasan terhadap gaya defleksi kawat. Dari hasil penelitian ini, diperoleh data yang tidak signifikan pada tiap kelompok perlakuan.
Perbedaan gaya defleksi pada kelompok kontrol, kelompok perlakuan 1 dan kelompok perlakuan 2 tidak bermakna. Adanya lingkungan asam pada kelompok perlakuan 1 dan 2 mengakibatkan terlepasnya ion logam yang terkandung pada kawat. Akan tetapi pada larutan perlakuan tersebut juga terdapat tannin yang diduga mampu menghambat pelepasan logam.12
Teh terdiri dari berbagai kandungan senyawa kimia yaitu golongan fenol, golongan bukan fenol, golongan aromatis, dan enzim. Masing-masing teh memiliki jumlah kandungan bioaktif yang berbeda dan sangat bervariatif.17 Teh hijau memiliki kandungan tannin paling tinggi dibandingkan dengan jenis teh lain. Presentasi tannin pada teh hijau setelah mengalami pengolahan adalah 17,68% dan Presentasi tannin pada teh hitam sebesar 7,99%. Kadar tannin akan berkurang dalam setiap proses fermentasi atau oksidasi yang dilakukan dalam pembuatan produk teh.12 Kandungan tannin dalam teh hijau lebih besar dari pada teh oolong dan kandungan tannin dalam teh oolong lebih besar dari pada teh hitam. Hal ini disebabkan karena proses pengolahan dilakukan pada teh hijau tanpa fermentasi, proses pengolahan teh hitam dengan fermentasi penuh, dan proses pengolahan teh oolong dengan semi fermentasi.12,17
Selain pH yang bersifat asam, pelepasan ion juga dapat dipengaruhi oleh waktu kawat berkontak dengan lingkungan rongga mulut. Pada penelitian Senkutvan dkk., diketahui terjadi peningkatan pelepasan ion pada hari ke-7.4 Proses korosi yang terjadi terus menerus pada kawat stainless steel dapat memicu terjadinya pelepasan ion logam penyusun kawat, terutama nikel dan kromium. Ion nikel merupakan salah satu ion logam penyusun kawat yang memiliki kecendrungan tinggi untuk terlepas.
Akibat dari ion yang terlepas, dapat memberikan efek biologi seperti toksisitas dan alergi.7,12 Pelepasan ion logam pada penggunaan kawat ortodonti stainless steel merupakan keadaan yang sulit dicegah. Terlepasnya ion logam penyusun kawat dalam waktu tertentu dapat mengakibatkan perubahan fisik dan mekanis kawat.
Keberhasilan perawatan ortodonti dapat dinilai berdasarkan hasil perawatan, ketika terjadinya proses korosi, maka dapat mengakibatkan permukaan kawat menjadi kasar dan melemahkan kawat ortodonti.5,18,19
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, minimnya penelitian mengenai pengaruh beberapa jenis teh terhadap pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel membuat penulis tertarik untuk menganalisis pengaruh pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel dengan mengetahui perbedaan jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dalam seduhan beberapa jenis teh yaitu teh hijau, teh hitam dan teh oolong.
1.2 Rumusan Masalah
1. Berapakah jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam seduhan teh hijau yang ditambahkan dengan saliva buatan.
2. Berapakah jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan seduhan teh hitam yang ditambahkan saliva buatan.
3. Berapakah jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan seduhan teh oolong yang ditambahkan saliva buatan.
4. Berapakah jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan saliva buatan.
5. Adakah terdapat perbedaan jumlah pelepasan ion nikel pada perendaman kawat stainless steel pada masing masing perlakuan.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan seduhan teh hijau yang ditambahkan saliva buatan.
2. Untuk mengetahui jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan seduhan teh hitam yang ditambahkan saliva buatan.
3. Untuk mengetahui jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan seduhan teh oolong yang ditambahkan saliva buatan.
4. Untuk mengetahui jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang direndam dengan saliva buatan.
5. Untuk mengetahui adakah perbedaan jumlah pelepasan ion nikel pada perendaman kawat ortodonti stainless steel pada masing masing perlakuan.
1.4 Hipotesis Penelitian
Ho: Pada perendaman kawat ortodonti stainless steel tidak terdapat pengaruh seduhan teh hijau, teh hitam dan teh oolong terhadap pelepasan ion nikel.
Ha: Pada perendaman kawat ortodonti stainless steel terdapat pengaruh seduhan teh hijau, teh hitam dan teh oolong terhadap pelepasan ion nikel.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Diharapkan penelitian ini dapat memberi informasi mengenai jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel yang di rendam dalam seduhan beberapa jenis teh yaitu teh hijau, teh hitam dan teh oolong dan dapat menjadi referensi bagi peneliti lain untuk penelitian yang akan dilakukan selanjutnya.
2. Memberikan informasi mengenai perbedaan jumlah pelepasan ion nikel pada kawat ortodonti stainless steel setelah direndam dalam seduhan teh hijau, teh hitam dan teh oolong.
3. Diharapkan hasil penelitian ini dapat memberi informasi dan saran kepada pasien pengguna kawat ortodonti stainless steel untuk memperhatikan jumlah dan frekuensi kebiasaan meminum teh.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kawat Ortodonti
2.1.1 Definisi Kawat Ortodonti
Salah satu masalah kesehatan gigi dan mulut yang sering ditemui yaitu adalah maloklusi. Kasus maloklusi dapat dirawat dan diperbaiki dengan perawatan ortodonti yang bertujuan mencapai keseimbangan yang baik antara hubungan oklusi gigi geligi, estetika wajah, dan stabilitas dalam perawatan. Alat yang dapat digunakan pada perawatan ortodonti terbagi menjadi 2 yaitu alat ortodonti cekat dan alat ortodonti lepas.1,16 Alat ortodonti lepasan menggunakan bahan yang terdiri dari akrilik dan kawat. Alat ortodonti cekat terdiri dari breket dan tube, cincin (band), kawat busur (archwire), dan asesoris berupa karet (power chain).20
Kawat yang umumnya digunakan dalam perawatan ortodonti cekat maupun lepasan adalah kawat ortodonti stainless steel. Kawat yang digunakan merupakan jenis kawat yang memiliki kelenturan tertentu dan dapat dilekukkan kedalam berbagai bentuk agar dapat memberikan gaya pada gigi geligi sehingga mampu menggeser gigi geligi ke posisi yang ideal dan beroklusi dengan baik.Gaya yang di inginkan dipengaruhi oleh desain dan sifat dari kawat tersebut.6,21
2.1.2 Jenis Kawat Ortodonti
Dalam perkembangan sejarahnya terdapat berbagai variasi jenis kawat ortodonti yang digunakan. Sebelum awal tahun 1930-an, satu-satunya logam yang tahan korosi, biokompatibel dengan jaringan di dalam mulut adalah Gold alloy.
Kemudian, pada tahun 1940-an diperkenalkan kawat stainless steel yang populer digunakan sebagai pengganti Gold alloy, kemudian Cobalt-chromium dikembangkan pada 1950-an oleh Elgiloy Corporation. Kemudian, kawat alloy beta titanium atau dikenal juga dengan Titanium-molybdenum alloy diperkenalkan tahun 1970 oleh Burstone dan Goldberg.Pada tahun 1971, Logam nikel titanium diperkenalkan oleh Andreasen sebagai kawat Nitinol. Berdasarkan sejarah tersebut maka kawat ortodonti
dapat dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu kawat stainless steel, cobalt-chromium, nickel titanium, dan beta titanium (Gambar 1).3,20
Gambar 1. Klasifikasi jenis kawat ortodonti.20 Tabel 1. Komponen umum pada empat jenis kawat ortodonti
Jenis Kawat Komponen
Stainless steel 8- 12% Ni, 17-22% Cr, 71% fe, dan 0,2% C
Cobalt-chromium 40% Co, 20% Cr, 15% Ni, 15.8% Fe, 7% Mo, 2%
Mn, 0.16% C, 0.04% Be Nickel-titanium 55% Ni, 45% Ti
Beta-titanium 77.8% Ti, 11.3% Mo, 6.6% Zr, 4.3% Sn a. Stainless Steel
Salah satu jenis material kawat yang sering digunakan dalam perawatan ortodonti saat ini yaitu kawat ortodonti stainless steel. Stainless steel memiliki komponen yang terdiri dari 8- 12% Ni, 17-22% Cr, 71% fe, dan 0,2% C (Tabel 1).20 Stainless steel memiliki sifat kombinasi yang baik yaitu biokompatibilitas, kemampuan formabilitas yang baik, dan biaya yang lebih murah. Secara umum stainless steel meiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi dengan pembentukan lapisan oksida. tetapi beberapa penelitian membuktikan bahwa kawat stainless steel ortodonti masih memiliki potensi terjadinya korosi.1,3
Kandungan kromium pada bahan stainless steel berfungsi sebagai pelindung agar tahan pada korosi dalam lingkungan mulut. Ferrum merupakan unsur yang bersifat untuk meningkatkan kelenturan. Nikel berfungsi untuk meningkatkan kelenturan dan tahan terhadap panas. Unsur lainnya yaitu carbon berfungsi untuk ketahanan pada temperature tinggi.2,22
Lama pemakaian kawat ortodonti bervariasi tergantung pada tingkat keparahan maloklusi. Dalam beberapa kasus, penggunaan kawat ortodonti dapat menggunakan kawat yang berbeda selama waktu perawatan. Kawat Nickel titanium memiliki sifat kekakuan yang minimum sehingga sering digunakan pada tahap awal perawatan. Setelah empat bulan perawatan, ketika tahap first order (leveling aligning) maka dapat digunakan kawat ortodonti stainless steel berbentuk recta.23 Rerata pemakaian kawat ortodonti stainless steel dalam perawatan ortodonti yaitu selama 6 bulan. 24
b. Cobalt-chromium
Cobalt-chromium memiliki komponen yang terdiri terdiri dari 40% Co, 20%
Cr, 15% Ni, 15,8% Fe, 7% Mo, 2% Mn, 0,16% C, dan 0,04 % Be (Tabel 1).20 Kawat Cobalt-chromium-nickel memiliki resistensi yang baik terhadap korosi, Memiliki formabilitas yang tinggi serta peningkatan elastisitas. Cobalt-chromium memiliki sifat mekanik yang hampir mirip dengan kawat stainless steel.20
c. Nickel Titanium
Kawat nickel titanium umumnya digunakan karena sifat shape of memory dan sifat super elastis yang dimilikinya. Komposisi unsur kawat nickel titanium umumnya terdiri atas 55% unsur nikel dan 45% unsur titanium.25 Karakteristik dari kawat ortodonti nickel titanium adalah yaitu kemampuan defleksi yang cukup, terutama pada tahap awal perawatan.20,25
d. Beta Titanium
Kawat alloy beta titanium atau titanium molybdenum alloys (TMA) merupakan salah satu kawat yang penggunaannya di dalam perawatan ortodonti cukup luas namun sedikit kurang popular. Kawat beta titanium mempunyai komposisi 77,8% titanium, 11,3% molibdenum, 6,6% zirkonia, dan 4,3% tin.3,26
Modulus elastisitas pada kawat ini setengah lebih rendah dibandingkan dengan kawat stainless steel dan hampir dua kali lipat dari NiTi. sebenarnya kawat Kawat alloy beta titanium dapat digunakan pada berbagai keperluan klinis dan pada setiap tahap perawatan ortodonti. Namun kawat TMA lebih direkomendasikan untuk digunakan pada tahap akhir perawatan ortodonti atau pada tahap detailing dan
finishing. Dibandingkan dengan kawat stainless steel, TMA merupakan kawat dengan permukaan yang paling kasar dengan banyak pori-pori, hal ini dapat dilihat menggunakan scanning electron micrograph pembesaran 500x (Gambar 2).3,20
Gambar 2. Hasil scanning electron micrograph;
(a) Stainless steel, (b)TMA.3 2.2 Karakteristik Kawat Ortodonti
Deskripsi singkat dari karakteristik kawat ortodonti (Tabel 2):
a. Kekakuan (stiffness)
Kekakuan adalah besar gaya yang dihasilkan dari daya tahan kawat terhadap tekukan saat proses pemakaian kawat ortodonti. Rendahnya kekakuan kawat berarti kemampuan untuk memberikan gaya dalam jumlah besar rendah. Kawat ortodonti yang memiliki tingkat kekakuan rendah lebih ringan saat dipakai dan memberikan gaya yang stabil.3,5
b. Springback
Springback merupakan keadaan dimana kawat memiliki kecendrungan untuk kembali ke bentuk semula meskipun telah terjadi deformasi.20
c. Friction
Friction mengacu pada resistensi kawat untuk menahan gaya gesekan dari dua permukaan yang saling bergesekan. Permukaan yang saling bergesekan yaitu antara kawat dan slot braket.5
a
b
d. Modulus of Resilence atau Stored Energy
Merupakan kemampuan kawat dalam menyalurkan gaya ketika gaya diterima, dan menyimpan gaya ketika pemberian beban dihentikan.5,22
e. Formability
Formabilitas adalah kemampuan kawat untuk ditekuk menjadi bentuk yang diinginkan (seperti loop dan bends).5
f. Biocompatibility
Kawat ortodonti berkontak dengan lingkungan rongga mulut dalam waktu yang lama, maka material kawat harus memiliki sifat retensi terhadap korosi. Dengan kata lain biocompability didefinisikan sebagai toleransi biologis material kawat terhadap kondisi rongga mulut. Diperlukan sifat resisten terhadap korosi untuk mencegah pelepasan ion pada rongga mulut agar tidak menyebabkan reaksi alergi.5
Tabel 2. Keuntungan dan kekurangan karakteristik masing-masing jenis kawat ortodonti
Jenis Kawat Keuntungan Kekurangan
Stainless steel Biaya yang murah dibandingkan dengan jenis kawat yang lain.
Biokompatibility yang baik.
Formability yang sangat baik.
Stiffness yang rendah.
Pegas yang relatif rendah dibandingkan dengan beta-titanium dan nikel-titanium.
Rentan terhadap korosi intergranular.
Cobalt-chromium Biaya yang relatif terjangkau.
Formability yang baik.
Memiliki karakteristik yang mirip dengan kawat stainless steel.
Springback yang lebih rendah dibandingkan dengan kawat stainless steel.
Nickel-titanium Springback yang sangat baik.
Formability yang kurang baik.
Beta-titanium Formability yang baik.
Springback yang sangat baik.
Biocompatibility yang sangat baik
Biaya yang mahal.
2.3 Teh
2.3.1 Sejarah Teh
Teh merupakan minuman yang sudah lama dikonsumsi sejak jaman dahulu karena kandungan dan kasiat sebagai antioksidan berperan dalam pengontrolan poliferasi sel dan sangat baik untuk tubuh. Teh sangat digemari oleh banyak kalangan mulai dari remaja, dewasa hingga lanjut usia.11,27 Semua jenis teh dihasilkan dari bahan baku yang sama yaitu tanaman teh atau Camellia sinensis. Camellia sinensis merupakan jenis dan genus terbesar dalam family theaceae. Varietas ini banyak di distribusikan di Asia Tenggara dan Cina, dan banyak dibudidayakan di Negara- negara produsen teh seperti India, Srilanka, Kenya dan Indonesia.17,28
Gambar 3. Perkembangan produksi teh.29
Teh merupakan minuman yang banyak dikonsumsi sebagai pengganti air mineral sejak diperkenalkan di Cina.28 Indonesia berada pada urutan ke lima di dunia sebagai negara produsen teh, pada tahun 2002 total produksi teh di Indonesia mencapai 172.790 ton atau 5,7 persen dari total produksi teh dunia yang mencapai 3.062.632 ton. Pada tahun 2014 produksi teh mencapai 143,75 ribu ton atau tumbuh rerata sebesar 1,20% per tahun (Gambar 3).29
Terdapat 4 jenis teh yang dikenal secara luas oleh industri dan masyarakat yaitu teh hijau, teh hitam, teh oolong, dan teh putih.17 Selama kurun waktu lima tahun (2014-2018), produksi teh hijau di dunia mengalami peningkatan yang cukup signifikan yaitu 4,21%, teh hitam orthodox justru mengalami pertumbuhan produksi paling rendah selama 2014-2018 (Gambar 4), diketahui Indonesia termasuk kedalam
lima Negara produsen teh hijau terbesar di dunia. Dengan urutan pertama yaitu China, Vietnam, Jepang, Indonesia, dan India.14
Gambar 4. Pertumbuhan produksi teh hitam dan teh hijau dunia tahun 2014-2018.30
Seiring dengan pertumbuhan penduduk di dunia selama 2015-2018 sebesar 1,14% per tahunnya, terjadi peningkatan konsumsi teh dunia secara signifikan sebesar 3,81% (Gambar 5).14 Menurut world wide food (2014)konsumsi minuman ringan di Indonesia meningkat 48,57% tiap tahun. Indonesia menduduki urutan kelima sebagai Negara terbesar yang mengkonsumsi minuman ringan sebagai pengganti air. Salah satu minuman ringan adalah teh.30 Tradisi “Ngeteh” merupakan salah satu tradisi yang menarik di Indonesia, tradisi ini terdapat pada hampir seluruh lapisan masyarakat.8 rata rata mengkonsumi seduhan teh yaitu selama 15 menit.12 Pada masyarakat Jawa memiliki kebiasaan meminum teh saat menjamu tamu untuk menjalin silaturahmi dan pada masyarakat Sunda biasanya menggunakan teh tawar saat menjamu tamu, teh dipercaya sebagai perekat silaturahmi oleh orang jaman dulu sehingga dijadikan suatu kebiasaan hingga saat ini.8
Gambar 5. Pertumbuhan populasi penduduk dan konsumsi teh dunia.14
2.3.2 Taksonomi Teh
Tanaman teh Camellia sinensis diklasifikasikan sebagai berikut:27 Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta Sub divisio : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae
Ordo : Guttiferales (Clusiales) Family : Camelliaceae (Tehaceae) Genus : Camellia
Spesies : Camellia Sinensis Varietas : Sinensis dan Asamika
2.3.3 Kandungan Teh
Teh (Camellia sinensis) merupakan bahan minuman yang dibuat dari pucuk muda daun teh yang telah melalui peroses pengolahan seperti pelayuan, enzimatis, penggilingan dan pengeringan.Teh hijau, teh hitam dan teh oolong semuanya terbuat dari daun tanaman yang sama yaitu Camellia sinensis. Teh digemari karena memiliki berbagai khasiat yaitu dapat memberi rasa segar dan dapat memulihkan kesehatan badan. Khasiat yang diperoleh berasal dari kandungan senyawa kimia yang terkandung di dalamnya.10,17 Kandungan senyawa kimia dalam daun teh dapat digolongkan menjadi 4 kelompok besar golongan yaitu : (a) golongan fenol; (b) golongan bukan fenol; (c) golongan aromatis; dan (d) golongan enzim.17
a. Golongan fenol:
1. Katekin tannin
Senyawa meta-bolit sekunder yang secara alami dihasilkan oleh tumbuhan adalah katekin dan tannin. Kandungan katekin dan tannin akan berkurang selama proses pengolahan teh akibat proses pelayuan, oksidasi enzimatis, penggilingan dan pengeringan. Katekin pada daun teh merupakan senyawa kompleks yang tersusun sebagai komponen senyawa katekin (C), epitekatekin (EC), epikatekin galat (ECG),
epigalokatekin galat (EGCG) dan galokatekin (GC).31 Katekin merupakan golongan tannin terkondensasi yang sering disebut polifenol karena banyaknya gugus hidroksil yang dimilikinya.
Teh hijau memiliki kandungan tanin paling tinggi dibandingkan dengan jenis teh lain. Presentasi tanin pada teh hijau setelah mengalami pengolahan adalah 17,68%
dan pada teh hitam sebesar 7,99%.16 Tannin bukan merupakan zat gizi namun dalam jumlah kecil dapat bermanfaat bagi kesehatan.32 berbagai jenis teh memiliki komposisi yang berbeda. Komposisi katekin/ tannin pada teh hitam lebih sedikit dibandingkan teh hijau sehingga dapat mempengaruhi bakteri dan khamir saat menguraikan sukrosa menjadi monosakarida yang nantinya akan diubah menjadi karbondioksida dan etanol yang dapat dioksidasi membentuk asam.33 Beberapa jenis teh diperoleh dari tanaman yang sama namun berasal dari proses pengolahan yang berbeda. Teh hijau diperoleh tanpa melalui proses fermentasi. Diketahui semakin lama proses fermentasi, akan menyebabkan banyaknya zat-zat yang terkandung berubah atau bahkan hilang. Proses fermentasi menyebabkan tannin mengalami perubahan oksidasi dan menyebabkan kadar tannin pada daun berkurang.7,34
2. Flavanol
Struktur molekul senyawa flavanol hampir sama dengan katekin, namun berbeda pada tingkatan oksidasi. Flavanol pada daun teh meliputi senyawa kaemferol, kuarsetin, dan mirisetin.35
b. Golongan bukan fenol
Golongan bukan fenol terdiri dari karbohidrat, pektin, alkaloid, protein dan asam amino, klorofil, asam organik, resin, vitamin dan mineral. Kandungan karbohidrat meliputi sukrosa, glukosa, dan fruktosa.Teh memiliki kandungan pektin berkisar 4,9 – 7,6% dari berat kering daun. Teh memiliki kandungan alkaloid berkisar antara 3-4% dari berat kering daun. Alkaloid utama dalam daun teh adalah senyawa kafein, theobromin, dan theoflolin.36 Kandungan protein dan asam amino berperan dalam proses pembentukan aroma teh. Kandungan protein dan asam amino bebas pada daun teh berkisar antara 1,4 -5% dari berat kering daun. Kandungan asam amino bebas pada daun teh sebanyak 50% didominasi oleh asam amino L-theanin yang
mendorong pembentukan neurotransmitter dopamin, dan meningkatkan gelombang α di otak.10
Untuk memberikan zat warna terdapat klorofil dalam daun teh. Kandungan zat warna dalam daun teh berkisar 0,019% dari berat kering daun. Kandungan asam organik dalam daun teh berkisar 0,5- 2% dari berat kering daun. Asam organik yang terkandung yaitu asam malat, asam sitrat, asam suksinat, dan asam malat.36 di dalam daun teh juga terdapat resin, Resin merupakan senyawa polimer rantai karbon.
Kandungan resin pada daun teh sekitar 3% dari berat kering daun. Peran resin yaitu untuk membentuk aroma pada teh. Teh juga memiliki kandungan beberapa jenis vitamin, yaitu vitamin A, B1, B2, B3, B5, C, E, dan K. Selain itu, teh hijau memiliki kandungan vitamin B (B1, B2, B3 dan B5) yang sangat berguna bagi tubuh.
Diketahui meminum dua cangkir teh hijau akan setara dengan meminum segelas besar jus jeruk murni. Jenis mineral yang terdapat dalam daun teh yaitu K, Na, Mg, Ca, F, Zn, Mn, Cu, dan Se. Kandungan mineral dalam daun teh berkisar 4 – 5% dari berat kering daun.10,36
c. Senyawa aromatis
Karakter mutu teh yang juga mudah dikenali adalah aroma. Aroma merupakan aspek yang memberikan ciri khas pada masing-masing teh. Secara kimia, lebih dari 630 komponen terlibat dalam pembentukan aroma teh. Senyawa aromatis yang secara alamiah ada pada daun teh yaitu linalool, linalool oksida, pfhenuetanol, geraniol, benzyl alcohol, metil salisilat, n-heksanal dan cis-3-heksenol.36,37
d. Enzim
Enzim yang terkandung dalam daun teh diantaranya adalah in-vertase, amylase, β-glukosidase, oksimetilase, protease dan peroksidase yang berperan sebagai biokatalisator pada reaksi kimia di dalam tanaman.36
2.3.4 Jenis Teh
Perbedaan berbagai jenis teh dapat dibedakan berdasarkan proses fermentasinya. Berdasarkan proses pengolahan, teh dapat dibedakan menjadi teh
tanpa fermentasi (Teh hijau), teh dengan fermentasi (Teh hitam), dan teh semi- fermentasi (Teh oolong).17,33
Teh hijau diproses tanpa fermentasi, pengolahan daun teh hijau dapat dikatakan cukup sederhana, diawali dengan pelayuan dengan sinar matahari kemudian digulung dan dikeringkan. Teh hijau dihasilkan dari mengukus daun segar pada suhu tinggi, sehingga menonaktifkan enzim pengoksidasi dan meninggalkan kandungan polifenol utuh. Prinsip dasar proses pengolahannya adalah inaktivasi enzim polifenol. Oksidase untuk mencegah terjadinya oksimatis yang merubah polifenol menjadi senyawa oksidasinya berupa teaflavin dan tearubigin (Gambar 6).17 Diketahui teh hijau memiliki pH 5,5-7. Teh hijau mengandung polifenol tertinggi diantara kedua jenis teh lainnya karena mengalami proses oksidasi dalam jumlah minimal, begitu juga kandungan vitamin E, C, dan vitamin lainnya.10,14
Teh hitam diproses melalui fermentasi. Berdasarkan proses pengolahannya teh hitam cukup rumit yaitu dibuat melalui proses pelayuan, setelah layu digulung dan digiling hingga halus dan dioksimatis selama 1 jam kemudian dilakukan Proses selanjutnya yaitu pengeringan kembali lalu disortasi dan digriding untuk menghasilkan jenis mutu teh tertentu (Gambar 6).17 Diketahui teh hitam memiliki pH 4.9-5.5.38 Dibandingkan dengan teh hijau, teh hitam memiliki kandungan kafein yang lebih tinggi dibandingkan dengan teh hijau, dan memiliki kandungan tannin yang lebih rendah daripada teh hijau dan teh oolong.17,39,46
Teh oolong diproses semi-fermentasi, teh oolong adalah perpaduan komposisi antara teh hijau dan hitam, dalam proses pembuatannya teh oolong mengalami oksidasi sebagian. Daun teh dilayukan dengan memanfaatkan panas matahari sambil digulung, penggulungan berguna untuk mengoksidasi sebagian polifenol yang terdapat didalam daun teh. Proses ini dikenal sebagai proses semi oksimatis, setelah itu daun teh dikeringkan (Gambar 6).17 Diketahui teh Oolong memiliki pH 5.5-7.38 Proses pengolahan teh oolong dilakukan dengan menjemur daun teh, kemudian diayak agar daun mengalami oksidasi sebagian polifenol yang terdapat dalam daun teh, proses ini dikenal sebagai proses semi oksimatis. Setelah teh selesai dioksidasi
lalu dikeringkan, kemudian diproses hingga memiliki bentuk yang khas, proses terakhir adalah pengeringan kembali.7,17
Gambar 6. Proses pengolahan teh.17
Perlakuan jenis pengolahan teh yang berbeda diduga akan memberikan pengaruh pada hasil fermentasi. Diketahui semakin lama proses fermentasi, akan menyebabkan banyaknya zat-zat yang berguna seperti katekin, tannin, dan vitamin, berubah atau bahkan hilang. Komposisi katekin/ tannin dan polifenol pada teh hitam lebih sedikit dibandingkan teh hijau sehingga dapat mempengaruhi bakteri dan khamir saat menguraikan sukrosa menjadi monosakarida yang nantinya akan diubah menjadi karbondioksida dan etanol yang dapat dioksidasi membentuk asam.10,17
2.4 Korosi dan Pelepasan Ion Logam Pada Kawat Ortodonti
Kawat stainless steel ortodonti memiliki peluang terjadinya korosi yang ditandai dengan terjadinya pelepasan ion. Unsur dari kawat ortodonti stainless steel yang dapat terlepas yaitu ferum, nikel, dan kromium.Ion nikel merupakan salah satu ion logam penyusun kawat yang mempunyai kecendrungan tinggi untuk terlepas karena struktur atom nikel tidak terikat dengan kuat pada senyawa intermetalik.12,40 Kawat ortodonti stainless steel sering digunakan dalam perawatan ortodonti karena memiliki sifat kekuatan yang memadai, mudah dibentuk, ekonomis dan tahan terhadap korosi. Akan tetapi sifat ketahanan korosi kawat ortodonti stainless steel dapat dipengaruhi oleh keadaan rongga mulut, di dalam rongga mulut kawat
berkontak langsung dengan saliva. Ion natrium, klorida, dan kalium yang terkandung dalam saliva menginduksi lingkungan asam yang menurunkan kualitas kawat dan mempercepat korosi stainless steel. Korosi diketahui dapat mengurangi efisiensi ortodontik.40,41
Rerata pemakaian kawat ortodonti stainless steel dalam perawatan ortodonti yaitu 6 bulan.24 Sifat ketahanan korosi dapat dipengaruhi oleh kontak pada kawat ortodonti dengan makanan dan minuman yang memiliki pH rendah. Penurunan pH saliva dapat disebabkan oleh berbagai faktor, salah satunya disebabkan oleh stimulasi. Stimulasi bisa berupa rangsangan rasa manis dan asam dari makanan dan minuman yang dikonsumsi yang dapat mengakibatkan perubahan pH saliva yang tadinya normal menjadi asam.8,42 Logam yang berada pada rongga mulut akan terus menerus berkontak dengan makanan dan minuman yang mengandung asam dan diduga mendorong rekasi katodik dari korosi. Akibatnya terjadi reaksi anodik (pembubaran logam). Reaksi kimia korosi dalam cairan asam dapat dijelaskan melalui reaksi ini: Reaksi anodik Fe → Fe2+ + 2e diikuti oleh reaksi katodik: 2H+ + 2 e- → H2.pH rendah dan bersifat asam mampu mentsimulasi terjadinya penurunan pH saliva dan mempengaruhi pelepasan ion nikel dan kromium.kondisi pH yang rendah akan meningkatkan terjadinya pelepasan ion nikel. pH yang rendah menyebabkan banyaknya ion H+ yang terkandung sehingga dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi lainyang berlangsung, yaitu pembentukan hydrogen. Seperti persamaan reaksi 2H+ + 2e- → H2. Reaksi ini dapat dapat menimbulkan oksidasi pada kawat ortodonti stainless steel.1,7,8
2.5 Efek Pelepasan Ion Nikel Pada Kawat Ortodonti
Pelepasan ion pada penggunaan kawat ortodonti merupakan keadaan yang sulit untuk dihindari, proses terjadinya korosi pada kawat ortodonti stainless steel di dalam rongga mulut dapat mengakibatkan terjadinya pelepasan ion logam yang terkandung di dalam kawat, hilangnya kandungan material, perubahan karakteristik struktural, bahkan dapat menyebabkan efek biologis bagi tubuh.1,9,41 Efek biologis dari ion nikel yang terlepas dari kawat ortodonti stainless steel mampu menyebabkan
gangguan kesehatan, ketika terjadi pelepasan nikel dari kawat melebihi intake normal tubuh, maka dapat memberikan dampak negatif bagi kesehatan, nikel merupakan kelompok logam berat yang bersifat alergik, sitotoksik bahkan karsinogenik bagi tubuh manusia. Selain itu juga dapat menyebabkan hipersensitivitas tipe IV, hal ini diakibatkan adanya kandungan material yang hilang dan berkontak dengan jaringan sekitar.16,19
Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) merekomendasikan dosis harian ion nikel sebesar 25-35µg.7 Penggunaan alat ortodonti dalam jangka waktu yang lama dapat memungkinkan terjadinya pelepasan ion dalam jumlah kecil yang dapat menyebabkan reaksi alergi. Ion logam yang terlepas pada proses korosi merupakan reaksi kimia logam yang dapat mempengaruhi kualitas, bentuk fisik, dan memperlemah kekuatan logam.1,7
2.6 Alat Uji
Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer merupakan seperangkat alat yang digunakan dalam menentukan unsur dan isotope secara simultan. Alat ini merupakan gabungan plasma ICP (Inductively coupled plasma) sebagai sumber ionisasi dengan spectrometer massa/ MS (Mas Spectrometer) sebagai pemilah. ICP- MS sering digunakan untuk mendeteksi ion logam dalam sampel cairan. Selain itu, ICP-MS memiliki kemampuan mendeteksi ion-ion secara kuantitatif, dan memiliki sensitivitas yang tinggi karena dapat meneliti sampai konsentrasi ng/L atau ppt, spesifitas yang akurat dan kuantifikasi terhadap logam, metalloid dan heteroemelement, termasuk non-logam, semi-logam dan halogen.43,44
Gambar 7. Komponen ICP-MS.44
ICP-MS memiliki beberapa komponen, diantaranya yaitu ICP, interface, lensa, detektor dan mass analyzer. Pertama, lauratan sampel akan diubah menjadi aerosol oleh nebulizer. Kemudian aeorosol akan difilter di dalam spray chamber, aeorosol yang telah difiltrasi kemudian akan masuk mengalir ke dalam plasma melewati injektor. Setelah sampai pada plasma temperatur tinggi, sampel kemudian akan mengalami pengeringan, penguapan, atomisasi dan ionisasi. Ion yang dihasilkan dari ekstraksi plasma kemudian masuk ke bagian interface. Kemudian pancaran ion akan diarahkan ke lensa elektrostatik menuju mass analyzer (Gambar 7).44 Quodrupole akan memisahkan ion berdasarkan rasio m/z yang menggambarkan setiap ion yang berbeda. Sinyal ion tersebut kemudian akan terdeteksi berupa electron multiplier.43,44
2.8 Kerangka Teori
Kawat ortodonti Teh (Camellia sinensis)
Beta-titanium
Cobalt-chromium
Pengaruh perendaman kawat stainless steel ortodonti dalam seduhan beberapa jenis teh terhadap pelepasan ion nikel Stainless steel Titanium alloys
Nickel-titanium
Teh hijau Teh hitam Teh oolong Pengaruh perendaman
kawat stainless steel
Degradasi Korosi Defleksi
(Pelepasan ion)
2.9 Kerangka Konsep
Variabel Bebas Kawat ortodonti stainless steel setelah direndam dengan seduhan teh hijau, teh hitam, dan teh oolong
Variabel Terikat
Pelepasan ion Ni pada kawat ortodonti stainless steel
Variabel Terkendali 1. Suhu inkubator 37°C 2. Saliva buatan
3. Seduhan teh hijau (pH 5.5-7) 4. Seduhan teh hitam (pH 4.9–5.5) 5. Seduhan teh oolong (pH 5.5-7) 6. Waktu perendaman sampel
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian laboraturium eksperimental dengan rancangan penelitian post-test only with control group design.
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian 3.2.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada beberapa tempat penelitian sebagai berikut:
1. Pembuatan seduhan teh dilakukan di Laboratorium Peneliti dan Pengembangan Tanaman Obat (ASPETRI).
2. Perendaman sampel pada inkubator dilakukan di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran USU.
3. Prosedur penghitungan jumlah pelepasan ion Ni dilakukan di Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) di Jalan K.H Wahid Hasyim No.15, Medan.
3.2.2 Waktu Penelitian
Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Maret hingga Juli tahun 2022.
3.3 Populasi, Sampel dan Besar Sampel 3.3.1 Populasi Penelitian
Populasi sampel penelitian ini adalah kawat ortodonti stainless steel.
3.3.2 Sampel Penelitian
Sampel penelitian yang digunakan yaitu 27 kawat ortodonti stainless steel merek American Ortodonti berbentuk recta dengan ukuran 0,016 x 0,022 inci dan panjang 5 cm.
3.3.3 Besar Sampel Penelitian
Besar sampel yang dibutuhkan ditihung menggunakan rumus penelitian Lab Uji Sederhana, yaitu perhitungan Federer.
Keterangan:
t = Jumlah kelompok perlakuan r = Jumlah sampel tiap kelompok
Dari hasil perhitungan diperoleh besar sampel untuk setiap kelompok perlakuan adalah 2,3 dibulatkan menjadi 3 sampel. Sampel penelitian yang digunakan adalah 36 kawat stainless steel ortodonti berbentuk recta dengan ukuran 0,016 x 0,022 dan panjang 5cm.
3.4 Variabel Penelitian 3.4.1 Variabel Bebas
Kawat ortodonti stainless steel setelah direndam dengan seduhan teh hijau, teh hitam, dan teh oolong
3.4.2 Variabel Terikat
Variabel terikat dalam peneitian ini yaitu jumlah ion Ni yang terlepas pada kawat ortodonti stainless steel.
(12-1) (r-1) ≥ 15 (12-1)(r-1) ≥ 15 11 (r- 1) ≥ 15 11r – 11 ≥ 15
11r ≥ 26 r = 2,3
3.4.3 Variabel Terkendali
Variabel terkendali dalam penelitian ini adalah:
a. Suhu inkubator 37°C b. Saliva buatan
c. Seduhan teh hijau pH 5.5-7 d. Seduhan teh hitam pH 4.9–5.5 e. Seduhan teh oolong pH 5.5-7
f. Waktu perendaman sampel 1 hari (24 jam), 2 hari ( 45,5 jam), dan 7 hari (168 jam)
3.5 Definisi Operasional Tabel 3. Definisi Operasional
No. Variabel Definisi Operasional Alat Ukur Skala/
Satuan Ukur Variabel Bebas:
1 Kawat stainless steel ortodonti
Kawat yang biasa
digunakan pada
perawatan ortodonti
merek American
Ortodonti berbentuk recta dengan ukuran 0,016 x 0,022 dan panjang 5cm
Kaliper/
Penggaris
Nominal/cm
Variabel Terikat:
1 Jumlah ion Ni yang terlepas
Jumlah ion Ni yang terlepas dari kawat stainless steel ortodonti setelah direndam dalam seduhan teh hijau, teh hitam, dan teh oolong yang ditambahkan saliva buatan pada
masing masing
perlakuan
Alat ICP-MS (Inductively coupled plasma mass)
Numerik/ppb (μg/L)
Variabel Terkendali:
1 Suhu inkubator 37°C
Alat yang digunakan untuk menjaga dan menyamakan suhu larutan perendaman dengan suhu rongga mulut, yaitu sebesar 37°C
Termometer Celcius/
Interval
2 Saliva buatan Saliva buatan yang
berguna untuk
mempresentasikan saliva normal manusia
Gelas ukur ml/ nominal
3 Seduhan teh
hijau, teh hitam, dan teh oolong.
Seduhan yang berasal dari seduhan daun teh hijau, teh hitam, dan teh oolong.
Gelas ukur ml/ nominal
4 Waktu
perendaman sampel
Waktu perendaman yaitu selama 24 jam, 45,5 jam, dan 168 jam.
Jam Numerik
3.6 Alat dan Bahan Penelitian 3.6.1 Alat Penelitian
1. Alat tulis: Penggaris, pulpen, pensil, penghapus, buku catatan 2. Gelas ukur
3. pH meter 4. Inkubator 5. Teko
6. Corong gelas 7. Kertas saring 8. Kaca pengaduk 9. Timbangan digital 10. Tabung reaksi
11. Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) 12. Labu erlenmeyer
13. Hot Plate Magnetic Stireer 14. Termometer raksa °C.
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14
Gambar 8. Alat Penelitian.
3.6.2 Bahan Penelitian 1. Akuades
2. Seduhan teh hijau (pH 6,6), teh hitam (pH 5,2) dan teh oolong (pH 5,8)
3. Kawat stainless steel ortodonti berbentuk recta dengan ukuran 0,016 x 0,022 dan panjang 5 cm (American ortodonti)
4. Saliva buatan 5. Asam nitrar (HNO3)
1 2 3
4 5
3.7 Prosedur Penelitian 3.7.1 Persiapan Sampel
Sampel terdiri dari 27 Kawat stainless steel ortodonti berbentuk recta dengan ukuran 0,016 x 0,022 inci dan panjang 5 cm.
3.7.2 Persiapan Seduhan
Seduhan teh hijau, teh hitam dan teh oolong merupakan hasil seduhan dari daun teh hijau dengan merek dagang “Teh Hijau Juma Superpeko” dengan nomor Dinkes SPP – IRT No. 510120973750076-2019 dan teh hitam dengan merek dagang
“Butong Tea” dengan nomor BPOM RI MD 867902001222 yang diperoleh dari Gambar 9. Bahan Penelitian.
perkebunan PTPN IV di Sidamanik, Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara. Teh oolong yang digunakan merupakan daun teh dengan nama dagang “Banten Tea” yang diperoleh dari perkebunan PT. Harendong Green Farm yang terletak di Hutan Lindung Gunung Halimun-Salak, Banten, Indonesia. dengan BPOM RI MD 868131006170. Pada penelitian ini menggunakan konsentrasi seduhan teh 2%. Yang terdiri dari 5gr daun teh dan 300ml air, Dengan langkah sebagai berikut:
1. Langkah awal, masing-masing teh ditimbang terlebih dahulu sebanyak 5gr.
Gambar 10. Proses penimbangan teh.
2. Kemudian teh yang sudah ditimbang diseduh dalam gelas ukur dengan penambahan air panas (60˚C) sebanyak 300ml.
Gambar 11. Proses seduhan teh.
3. Teh diseduh selama 2 menit, setelah itu diamkan seduhan selama 30 menit hingga suhu menjadi 37°C.
4. Kemudian pisahkan antara seduhan dan ampas dan disaring menggunakan kertas saring.
Gambar 12. Proses penyaringan teh Pencampuran Seduhan Teh dan Saliva Buatan:
1. Perlakuan kelompok 1 diberi label diisi seduhan teh hijau sebanyak 10 ml dan ditambah 10 ml saliva buatan untuk setiap tabung reaksi.
2. Perlakuan kelompok 2 diberi label yang diisi seduhan teh hitam sebanyak 10 ml dan ditambah 10 ml saliva buatan untuk setiap tabung reaksi.
3. Perlakuan kelompok 3 diberi label yang diisi seduhan teh oolong sebanyak 10 ml dan ditambah 10 ml saliva buatan untuk setiap tabung reaksi.
Gambar 13. Pencampuran seduhan teh dan saliva buatan 3.7.3 Perendaman Sampel
Pada penelitian ini, sampel direndam selama 1 hari selama 24 jam, 2 hari selama 45,5 jam dan 7 hari selama 168 jam dalam inkubator dengan suhu 37°C sesuai temperatur dalam rongga mulut. Pemilihan waktu 1 hari dikarenakan menurut studi yang ada, pelepasan ion nikel dimulai 24 jam setelah perendaman.19
Perendaman sampel pada hari ke-2 selama 45,5 jam didapati dari Pengkorvensian waktu, dalam penelitian Bonde dkk., Konversi waktu yang
digunakan dalam penelitian ini yaitu selama 13 jam. Hasil ini didapatkan dari perhitungan waktu rerata untuk menghabiskan air kelapa yaitu 15 menit, rerata frekuensi konsumsi air kelapa sebanyak 2 kali setiap minggu dan rerata pemakaian kawat ortodonti stainless steel dalam perawatan ortodonti yaitu 6 bulan.24
Pada penelitian ini dilakukan penkonversian waktu rerata satu kali pengonsumsian minuman teh yaitu adalah 15 menit, sebagian besar kelompok masyarakat mengkonsumsi minuman teh 1 gelas setiap hari dan rerata pemakaian kawat ortodonti stainless steel dalam perawatan ortodontik adalah 6 bulan, sehingga diperoleh waktu perhitungan sebagai berikut: Perhitungan= 15 (menit) x 182 (hari) = 2.730 (menit) = 45,5 jam.
Pemilihan waktu selama 7 hari (168 jam) dikarenakan menurut penelitian oleh Senkutvan dkk., Pelepasan ion dapat terdeteksi secara maksimal pada hari ke 7.4
3.7.4 Pelaksanaan Penelitian
1. Menyiapkan 4 kelompok perendaman.
2. Menyiapkan 36 tabung reaksi sesuai dengan sampel.
3. Mengukur pH setiap kelompok perendaman dengan pH meter.
4. Potong kawat stainless steel dengan panjang 5cm dan dimasukkan kedalam setiap tabung.
5. Pada kelompok perlakuan 1, tabung diisi dengan 10 ml seduhan teh hijau dan 10 ml saliva buatan, tabung 1-3 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 24 jam, tabung 13-15 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 45,5 jam, dan tabung 25-27 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 168 jam.
6. Pada kelompok perlakuan 2, tabung diisi dengan 10 ml seduhan teh hitam dan 10ml saliva buatan, tabung 4-6 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C.
selama 24 jam, tabung 16-18 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 45,5 jam, tabung 28-30 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 168 jam.
7. Pada kelompok perlakuan 3 diisi dengan 10 ml seduhan teh oolong dan 10 ml saliva buatan, tabung 7-9 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C. selama 24
jam, tabung 19-21 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 45,5 jam, tabung 31-33 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 168 jam.
8. Pada kelompok kontrol diisi dengan 20ml saliva buatan, tabung 10-12 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C. selama 24 jam, tabung 22-24 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 45,5 jam, tabung 35-36 dimasukan ke inkubator dengan suhu 37°C selama 168 jam.
9. Setelah waktu yang ditentukan, tabung dikeluarkan dari inkubator.
10. Keluarkan potongan kawat stainless steel
11. Lakukan pengujian seduhan pada setiap tabung reaksi menggunakan Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS).
(1) (2) (3)
(4) (5) (6)
Gambar 14. Pelaksanaan penelitian
3.7.5 Pengujian Analisa Pelepasan Ion Ni
1. Setiap seduhan sampel dipindahkan sebanyak 1 ml kedalam tabung erlenmeyer ukuran 100 ml dan ditambahkan asam nitrat pekat ke dalam tiap setiap sampel.
Gambar 15. Pemindahan sampel ke dalam erlenmeyer
2. Larutan sampel yang telah dimasukan ke dalam tabung kemudian diuapkan menggunakan alat magnetic stireer hingga volume larutan tersisa 50 ml.
Gambar 16. Penguapan sampel
3. Pindahkan larutan sampel ke dalam tabung reaksi sebanyak 6 ml.
Gambar 17. Sampel dalam tabung
4. Masukan selang pada alat ICP-MS ke dalam tabung yang berisi larutan sampel. Tekan play, lalu klik OK pada alat ICP-MS.
Gambar 18. Alat ICP-MS
5. Data hasil pengukuran jumlah ion nikel pada larutan sampel dapat dilihat pada layar komputer dalam bentuk tabel.
3.8 Analisis Data
Hasil yang diperoleh akan diolah secara statistik menggunakan program komputer SPSS, kemudian dilakukan pengujian normalitas data hasil penelitian dengan uji normalitas Shapiro-Wilk (p≥0,05). Shapiro Wilk adalah salah satu uji normalitas yang dianjurkan oleh banyak pakar apabila jumlah sampel kecil yaitu ≤ 50 sampel. Apabila data berdistribusi normal (p≥0,05) maka pengujian dilanjutkan dengan uji statistik parametrik One Way ANOVA. Jika didapati hasil pengujian data tidak terdistribusi normal maka data dapat diuji menggunakan uji statistik lain yaitu uji statistik non parametrik Kruskal Wallis (p≤0,05).
3.9 Etika Penelitian
Pengurusan surat persetujuan pelaksanaan penelitian (Ethical Clearance) dilakukan di Fakultas Kedokteran USU.
