BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental yang dilakukan secara in vitro.
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian 3.2.1 Tempat Penelitian
Pelaksanaan analisa kandungan unsur dari braket dengan XRF dilakukan di Laboratorium Sentra Teknologi Polimer (STP), Tangerang. Pelaksanaan proses perendaman dan pengujian menggunakan mesin ICP dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah, Medan.
3.2.2 Waktu Penelitian
Pelaksanaan penelitian diperkirakan selama 6 bulan, dimulai dari bulan Mei sampai Oktober 2015.
3.3 Sampel dan Besar Sampel Penelitian 3.3.1 Sampel Penelitian
Sampel pada penelitian ini adalah braket SS setengah lengkung maksila (braket I1, I2, C, P1 dan P2) yaitu: braket SS bernikel (Protect, China) dan braket SS
nickel-free (Orthoclassic, Jerman).
Kriteria inklusi dari sampel penelitian : 1. Sudah diuji komposisinya.
2. Braket belum pernah digunakan. Kriteria eksklusi dari sampel penelitian :
1. Braket cacat/rusak 3.3.2 Besar Sampel
Pada penelitian ini digunakan perhitungan besar sampel mengikuti metode Frederer dengan rumus sebagai berikut berdasarkan rumus berikut (Hanafiah, 2003):
(t-1) (r-1) ≥ 15 Keterangan :
t = jumlah perlakuan r = jumlah ulangan
dalam rumus ini akan digunakan t = 8, karena menggunakan 8 kelompok perlakuan, maka jumlah sampel (r) minimal tiap kelompok ditentukan sebagai berikut:
(t-1) (r -1) ≥ 15 (7-1) (r -1) ≥ 15
7r ≥ 22 r ≥ 3,1
Dari hasil di atas, jumlah sampel minimal untuk tiap kelompok adalah sebanyak 3 sampel, pada penelitian ini diambil 5 sampel pada tiap kelompok, sehingga jumlah sampel 40 sampel.
3.4 Variabel Penelitian 3.4.1 Variabel Bebas
1. Braket SS bernikel (Protect, Cina) dan braket SS nickel-free (Orthoclassic, Jerman).
3.4.2 Variabel Terikat
1. Jumlah ion nikel yang terlepas 2. Jumlah ion kromium yang terlepas
3.4.3 Variabel Terkendali
1. Suhu perendaman saliva buatan (Inkubator 37 °C)
2. Waktu perendaman sampel braket dan pelepasan ion pada 1,2,3 dan 4 minggu
3. Saliva buatan dengan pH 6,75 4. Jenis braket
3.4.4 Variabel Tak Terkendali 1. Metode pembuatan braket
3.5 Definisi Operasional Variabel Penelitian
Tabel 3.1 Definisi Operasional Variabel Penelitian, Alat Ukur, dan Satuan Ukuran Variabel Defenisi Operasional Alat Ukur Skala
Ukur Variabel Bebas:
1. Braket SS bernikel (Protect, Cina) dan braket SS nickel-free (Orthoclassic, Jerman)
1.Braket SS yang terbuat dari logam SS yang digunakan dalam perawatan ortodonti.
Variabel Terikat: 1. Ion nikel yang
terlepas.
2. Ion kromium yang terlepas.
1.Konsentrasi/ kadar ion nikel yang dilepaskan oleh braket SS bernikel dan nickel-free yang terlarut dalam saliva buatan. 2.Konsentrasi / kadar ion
kromium yang dilepaskan oleh braket SS bernikel dan nickel-free yang terlarut dalam saliva buatan. ICP ICP Numerik Numerik Variabel Terkendali: 1.Inkubator 2.Waktu perendaman 3. pH saliva buatan 4. Jenis braket
1.Suatu alat yang berbentuk kotak/kamar yang digunakan untuk menjaga agar suhu perendaman tetap pada kisaran 37 °C.
2.Waktu yang digunakan untuk merendam sampel ke dalam saliva buatan, yaitu 1, 2, 3 dan 4 minggu.
3.pH saliva buatan yang digunakan untuk merendam sampel, yaitu pH 6,75.
4.Jenis braket yang didasarkan pada bahan pembuat braket.
Minggu pH meter 37 °C 1, 2, 3 dan 4 minggu pH 6,75 Variabel Tak Terkendali: 1. Metode pembuatan braket
1.Cara produsen dalam pembuatan braket ortodonti
3.6. Alat dan Bahan Penelitian 3.6.1 Alat Penelitian
1. Alat XRF untuk menguji komposisi kandungan unsur braket 2. pH meter
3. Pipet ukur 4. Tabung reaksi 5. Pinset
6. Inkubator dengan temperatur 37 °C 7. Alat ukur konsentrasi ion logam ICP
3.6.2 Bahan Penelitian
1. Braket SS setengah lengkung maksila (braket I1, I2, C, P1 dan P2).
2. Saliva buatan komposisi Fusayama (hal 16) dengan pH 6,75 3. Aluminium foil
Gambar 3.1 Braket bernikel (Protect)
3.7 Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini merupakan kombinasi dari penelitian Park dan Lee (1989) yang mengukur kadar pelepasan dalam simulasi peranti ortodonti yang mencakup separuh lengkung mandibula dan penelitian Sfondrini dkk (2008) yang meneliti pelepasan ion kromium pada braket stainless steel konvensional, recycled dan braket stainless steel nickel-free.
3.7.1 Persiapan Penelitian
1. Sampel braket dipilih setengah lengkung maksila (braket I1, I2, C, P1, P2) dari
braket SS bernikel dan braket SS nickel-free.
2. Sampel braket kemudian dimasukkan dalam tabung reaksi yang berisi saliva buatan dengan pH 6,75. Tiap 1 tabung reaksi terdiri dari 5 sampel braket dengan larutan saliva buatan 25 ml. Tabung reaksi disimpan dalam inkubator dengan temperatur dijaga 37 °C (gambar 3.3).
3. Pada minggu ke-1, 2, 3 dan 4, sampel larutan saliva buatan dari tiap tabung dari seluruh kelompok diambil untuk diperiksa pelepasan ion nikel dan kromium melalui Inductively Couple Plasma (ICP).
3.7.2 Tahap Uji menggunakan ICP Preparasi Sampel
a. Dimasukkan 25 ml larutan sampel yang sudah dikocok sampai homogen ke dalam beaker glass 50 ml.
b. Ditambahkan 5 ml asam nitrat pekat.
c. Dipanaskan perlahan-lahan dengan menggunakan pemanas listrik hingga sisa volume saliva buatan ± 15 ml.
d. Larutan saliva buatan didinginkan dan dipindahkan ke dalam gelas ukur 50 ml, bilas beaker glass dengan aqua destilasi 3 x, lalu dimasukkan ke dalam gelas ukur, sampai batas 25 ml.
e. Kemudian disaring menggunakan kertas saring Whatman 41, larutan siap dianalisa dengan menggunakan alat ICP.
Pembuatan larutan blanko
Dibuat blanko berupa 25 ml aqua destilasi yang diasamkan dengan asam nitrat pekat hingga pH 2.
Pembuatan larutan standar Ni dan Cr 100 ppm
a. Dipipet 10 ml larutan induk Ni dan Cr 1000 ppm ke dalam labu ukur 100 ml dan ditepatkan dengan aqua destilasi sampai tanda batas.
Pembuatan larutan standar Ni dan Cr 10 ppm
a. Dipipet 10 ml larutan Ni dan Cr 100 ppm ke dalam labu ukur 100 ml dan ditepatkan dengan aqua destilasi sampai tanda batas.
Pembuatan larutan standar Ni dan Cr 0.5 ; 1 ; 2 ; 3 ppm
a. Dipipet 5, 10, 20, 30 ml larutan baku Ni dan Cr 10 ppm masing-masing ke dalam labu ukur 100 ml dan ditepatkan dengan aqua destilasi sampai tepat tanda batas sehingga didapat konsentrasi Ni dan Cr.
Prosedur dan Pembuatan Kurva Kalibrasi
a. Diukur masing-masing intensitas larutan standar Ni dan Cr 0.5; 1; 2; 3 ppm dengan ICP pada panjang gelombang (λ) 230.299 nm untuk Ni dan panjang gelombang (λ) 283.563 nm untuk Cr.
Pengukuran Konsentrasi Sampel
Hasil preparasi sampel diukur dengan ICP pada panjang gelombang (λ) 230.299 nm. untuk Ni dan panjang gelombang (λ) 283.563 nm untuk analisa Cr.
Instruksi Kerja ICP
Dioptimalkan ICP sesuai dengan petunjuk penggunaan alat, kemudian diukur masing-masing larutan kerja yang telah dibuat dan kurva kalibrasinya dibuat untuk mendapatkan persamaan garis regresi. Kemudian dilanjutkan dengan pengukuran sampel saliva buatan yang telah disiapkan dengan alat ICP.
Adapun instruksi kerja menggunakan ICP adalah sbb:
1. Tabung gas dibuka dan dipastikan tekanan menuju ke ICP 80-90 Psi. 2. Exhaust System dihidupkan
3. Handle diputar ke posisi on 4. ICP dihidupkan
5. PC dihidupkan dan dipilih ICP Expert II dengan double klik pada ikon ICP Expert II
6. Ikon Instrument di-klik
7. Water Cooler dihidupkan, ditunggu 2-5 menit agar stabil pada 24°C 8. Pada halaman instrument setup, dipilih Argon OK, Water Cooler Flow OK 9. Ujung selang penghisap sampel ditempatkan pada aquadest
10. Plasma dinyalakan dengan klik ikon Plasma On, ditunggu hingga plasma menyala.
11. Halaman Instrument Setup ditutup
12. Worksheet di halamanICP Expert II di-klik.
13. Di-klik new, lalu di-klik pada server Varian, dipilih VAIMD_Sample
14. Nama worksheet diisi, kemudian di-klik OK maka akan terbuka Halaman Method, lalu di-klik Edit Method
15. Di-klik elemen yang akan dianalisa yaitu “Ni dan Cr“
16. Dipilih panjang gelombang yang sesuai (panjang gelombang (λ) 230.299 nm untuk Ni dan panjang gelombang (λ) 283.563 nm untuk Cr).
17. Masih pada halaman“Edit Method”, di-klik :“Standards“
18. Dimasukkan jumlah deret standar, Unit Concentrasi dan konsentrasi masing-masing standarnya.
19. Di-klik “Close” pada halaman Edit Method 20. Di-klik Yes untuk menyimpan
22. Dipilih Sample Source Manual
23. Akan muncul kolom, pada kolom ini kemudian diisikan masing-masing nama sampel.
24. Kemudian di-klik “Analysis“
25. Baris standar atau sampel yang akan dibaca dikuningkan (di block kuning) 26. Dinyalakan plasma dengan di-klik ikon Plasma On, ditunggu 1 menit sampai Plasma menyala
27. Di-klik Start Analysis untuk memulai pembacaan
28. Dimasukkan blank ketika muncul perintah “Present Blank”
29. Dimasukkan Standard 1 ketika muncul perintah “Present Standard 1” 30. Dimasukkan Standard 2 ketika muncul perintah “Present Standard 2” 31. Diulangi sampai semua standar terbaca
32. Ketika muncul perintah “Present Sample” dimasukkan sampel 1
33. Diulangi sampai semua sampel terbaca dan muncul keterangan “Auto Run Completed”, di-klik OK.
34. Di- klik Pumfast selama 2 menit
35. Dimatikan Plasma dengan ikon Plasma OFF
36. Untuk mencetak hasil, di-klik File, lalu di-klik Report Setting lalu di-klik Print preview dan di-klik Print
37. Ditutup kembali halaman Print Preview untuk kembali ke halaman analysis. 38. Untuk mengakhiri penggunaan ICP, di-klik File, lalu di-klik Close
40. Software ICP dikeluarkan dengan menu Exit. 41. ICP dimatikan setelah 10 menit water cooler mati.
42. Breaker untuk supply listrik ICP dan Water Cooler dimatikan. 43. Komputer dimatikan.
44. Gas argon ditutup.
3.8 Analisis Data
Semua data dipresentasikan dalam bentuk rerata ± simpangan baku (rata–rata SD). Dilakukan uji normalitas dan homogenitas data. Apabila data terdistribusi normal dan homogen dilakukan uji statistik ANOVA untuk melihat perbedaan signifikan antara waktu perendaman pada braket SS bernikel dan braket SS nickel-free. Untuk melihat perbedaan ion nikel pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free dan juga untuk melihat perbedaan ion kromium pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free digunakan uji statistik T-test.
Jika data tidak terdistribusi dengan normal dan atau tidak homogen, maka akan dilakukan transformasi data. Kemudian diuji lagi normalitas dan homogenitas data. Apabila data masih tidak normal distribusinya atau tidak homogen maka diuji dengan uji Kruskal-Wallis. Untuk melihat perbedaan ion nikel dan kromium pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-fre menggunakan uji Mann Whitney. Semua analisa data dilakukan dengan menggunakan SPSS 17.0.
Keseluruhan kegiatan penelitian ini dari persiapan sampai pada penulisan hasil penelitian adalah sekitar 6 bulan (bulan Mei 2015 - Oktober 2015). Urutan kegiatan dan jadwal pelaksanaan secara lengkap dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut : Tabel 3.2 Jadwal Pelaksanaan Proses Penelitian
KEGIATAN BULAN Bulan Ke-1 Bulan Ke-2 Bulan Ke-3 Bulan Ke-4 Bulan Ke-5 Bulan Ke-6 Persiapan
- Pengujian kandungan unsur braket - Orientasi alat penelitian ICP - Pembelian saliva buatan
√ √ √ Pelaksanaan
- Persiapan alat-alat dan bahan-bahan penelitian
- Pemilihan sampel braket
- Perendaman sampel braket ke tiap-tiap tabung reaksi yang sudah dimasukkan saliva buatan sesuai ukuran.
- Tabung reaksi dimasukkan ke dalam inkubator.
- Sesudah 1,2,3 dan 4 minggu larutan saliva buatan dari seluruh kelompok diambil untuk diperiksa.
- Sampel dipreparasi
- Pembuatan larutan blanko dan larutan standar nikel dan kromium
√ √ √ √ √ √ √ √ Pengamatan / Pengujian
- Konsentrasi nikel dan kromium pada sampel saliva buatan diukur dengan ICP.
- Hasil pengukuran konsentrasi nikel dan kromium di print
√
√
Analisa Data
- Dilakukan analisa statistik dengan SPSS
√
Penulisan
- Penulisan hasilpenelitian - Penulisan pembahasan
- Penulisan kesimpulan dan saran
√
√ √
BAB 4
HASIL PENELITIAN
Dari penelitian untuk menguji analisa kandungan unsur dengan menggunakan X-Ray Fluoresence (XRF) terlihat bahwa kandungan nikel pada braket dari braket SS bernikel sebesar 4.44 % dan pada braket SS nickel-free 0.53 %, sedangkan kandungan kromium pada braket SS bernikel sebesar 13.81 %, dan pada braket SS nickel-free 17.31 %, seperti tertera pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Hasil pengujian analisa kandungan unsur braket dengan XRF No Braket Kandungan Unsur Ni (%) Cr (%) Fe (%) dll (%) 1. Braket SS bernikel 4.44 13.81 77.48 4.27 2. Braket SS nickel-free 0.53 17.31 78.96 3.2
Pembuatan kurva kalibrasi larutan standar logam nikel dan kromium dilakukan dengan membuat larutan standar dengan berbagai konsentrasi yaitu pada pengukuran 0.5, 1, 2 dan 3 ppm kemudian diukur intensitasnya dengan alat ICP. Data pengukuran larutan standar nikel dapat dilihat pada tabel 4.2, dan data pengukuran larutan standar kromium dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.2 Pengukuran larutan standar nikel Larutan Standar Konsentrasi
(ppm) Intensitas (c/s) Standar 1 0.500 313.956 Standar 2 1.000 648.715 Standar 3 2.000 1247.32 Standar 4 3.000 1878.09
Dari data tersebut dapat dibuat kurva:
Gambar 4.1 Kurva kalibrasi larutan standar nikel
Tabel 4.3 Pengukuran larutan standar kromium Larutan Standar Konsentrasi
(ppm) Intensitas (c/s) Standar 1 0.500 2272.14 Standar 2 1.000 4542.26 Standar 3 2.000 8823.92 Standar 4 3.000 13281.8 y = 626,4x + 1,2 0 500 1000 1500 2000 0 2 4 in ten si ta s ( c/ s) Konsentrasi (ppm) Y-Values Linear (Y-Values)
Gambar 4.2 Kurva kalibrasi larutan standar kromium
Nilai rerata pelepasan ion nikel setelah perendaman 1,2,3 dan 4 minggu disajikan dalam tabel 4.4 dan pelepasan ion kromium disajikan dalam tabel 4.5 Tabel 4.4 Nilai rerata pelepasan ion nikel setelah perendaman pada minggu ke-1, 2, 3
dan 4 minggu dalam saliva buatan Bahan Perendaman n Braket SS bernikel X ± SD (ppm) Braket SS nickel-free X ± SD (ppm) Minggu - 1 5 0.1336 ± 0,006 0.0190 ± 0.0033 Minggu - 2 5 0.2054 ± 0,010 0.0254 ± 0.0042 Minggu - 3 5 0.2466 ± 0,008 0.0293 ± 0.0018 Minggu - 4 5 0.2685 ± 0,006 0.0349 ± 0.0025 y = 4428,9 x + 9,2 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 2 4 In te ns ita s ( c/ s) Konsentrasi (ppm) Y-Values Linear (Y-Values)
Tabel 4.5 Nilai rerata pelepasan ion kromium setelah perendaman pada minggu ke-1, 2, 3 dan 4 minggu dalam saliva buatan
Bahan Perendaman n Braket SS bernikel X ± SD (ppm) Braket SS nickel-free X ± SD (ppm) Minggu - 1 5 0.0055 ± 0,0008 0.0028 ± 0.0005 Minggu - 2 5 0.0137 ± 0,0003 0.0083 ± 0.0004 Minggu - 3 5 0.0153 ± 0,0006 0.0100 ± 0.0011 Minggu - 4 5 0.0184 ± 0,0011 0.0140 ± 0.0004
Untuk mengetahui distribusi normal dari pelepasan ion nikel dan kromium yang diperoleh dilakukan uji normalitas Shapiro-Wilk Test. Hasilnya menunjukkan bahwa data pada pelepasan ion nikel dan kromium braket SS bernikel dan braket SS nickel-free terdistribusi normal dengan nilai kemaknaan p<0.05 (tabel 4.6).
Tabel 4.6 Uji normalitas Shapiro-Wilk Test Pelepasan Ion Waktu
Perendaman Kelompok n p Nikel 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free 5 5 5 5 5 5 5 5 0.154 0.969 0.379 0.213 0.609 0.400 0.368 0.301 Kromium 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free Braket SS bernikel Braket SS nickel-free 5 5 5 5 5 5 5 5 0.129 0.873 0.051 0.654 0.560 0.199 0.856 0.141
Karena data terdistribusi normal, maka untuk melihat ada atau tidaknya perbedaan pelepasan ion nikel dan kromium pada kelompok 1 , 2, 3 dan 4 minggu dilakukan uji Annova (tabel 4.7). Kemudian dilanjutkan dengan analisis Post Hoc (tabel 4.8) untuk melihat kelompok mana yang mempunyai perbedaan bermakna.
Tabel 4.7 Perbedaan waktu pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel dan braket SS nikel-free melalui uji Annova
Bahan Perendaman X ± SD
(ppm)
p Braket SS bernikel 1 minggu
2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.1336 ± 0,006 0.2054 ± 0,010 0.2466 ± 0,008 0.2685 ± 0,006 0.001*
Braket SS nickel-free 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.0190 ± 0.0033 0.0254 ± 0.0042 0.0293 ± 0.0018 0.0349 ± 0.0025 0.071 *p<0.05
Dengan uji statistik Annova terlihat waktu pelepasan ion nikel pada braket SS bernikel bahwa nilai p = 0.001 (p<0.05) yang secara statistik menunjukkan terjadi perbedaan yang signifikan pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel pada perendaman selama 1, 2, 3 dan 4 minggu dalam saliva buatan. Akan tetapi pada braket SS nickel-free nilai p = 0.071 (p>0.05) yang menunjukkan tidak terjadi perbedaan signifikan pelepasan ion nikel dari braket (tabel 4.7).
Tabel 4.8 menunjukkan bahwa nilai p<0.05 yang secara statistik menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pelepasan ion nikel pada seluruh kelompok waktu perendaman braket SS bernikel.
Tabel 4.8 Analisis Post Hoc untuk mengetahui perbedaan waktu pelepasan ion nikel braket SS bernikel pada perendaman saliva buatan
Bahan Perendaman p
Braket SS bernikel 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.009* 0.004* 0.002* 2 minggu 1 minggu 3 minggu 4 minggu 0.009 0.015* 0.001* 3 minggu 1 minggu 2 minggu 4 minggu 0.004 0.015 0.019* 4 minggu 1 minggu 2 minggu 3 minggu 0.002 0.001 0.019 *p<0.05
Tabel 4.9 Perbedaan waktu pelepasan ion kromium dari braket SS bernikel dan braket SS nickel-free melalui uji Annova
Bahan Perendaman X ± SD
(ppm)
p Braket SS bernikel 1 minggu
2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.0553 ± 0,0008 0.0137 ± 0,0003 0.0153 ± 0,0006 0.0184 ± 0,0011 0,002*
Braket SS nickel-free 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.0028 ± 0.0005 0.0083 ± 0.0004 0.0100 ± 0.0011 0.0140 ± 0.0004 0,004* *p<0.05
Tabel 4.9 menunjukkan bahwa nilai p = 0.002 (p<0.05) yang secara statistik menunjukkan terjadi perbedaan yang signifikan waktu pelepasan ion kromium dari braket SS bernikel pada perendaman selama 1, 2, 3 dan 4 minggu dalam saliva buatan. Demikian juga pada braket SS nickel-free nilai p= 0.04 (p<0.05) yang menunjukkan terjadi perbedaan signifikan pelepasan ion kromium dari braket SS
nickel-free. Untuk melihat kelompok waktu perendaman mana yang mempunyai perbedaan bermakna, dilakukan analisis Post Hoc (tabel 4.10 dan tabel 4.11).
Tabel 4.10 Analisis Post Hoc untuk mengetahui perbedaan relatif pelepasan ion kromium antara kelompok waktu perendaman pada braket SS bernikel
Bahan Perendaman p Braket SS bernikel 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.000* 0.000* 0.000* 2 minggu 1 minggu 3 minggu 4 minggu 0.000 0.009* 0.002* 3 minggu 1 minggu 2 minggu 4 minggu 0.000 0.009 0.011* 4 minggu 1 minggu 2 minggu 3 minggu 0.000 0.002 0.011 *p<0.05
Terlihat bahwa nilai p<0,05 yang secara statistik menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan besar pelepasan ion kromium seluruh kelompok waktu perendaman pada braket SS bernikel (tabel 4.10).
Tabel 4.11 Analisis Post Hoc untuk mengetahui perbedaan relatif pelepasan ion kromium antara kelompok waktu perendaman pada braket SS nickel-free
*p<0.05
Terlihat bahwa nilai p<0.05 yang secara statistik menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan besar pelepasan ion kromium seluruh kelompok waktu perendaman pada braket SS nickel-free (tabel 4.11).
Tabel 4.12 Analisis T test pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free
*p<0.05
Untuk melihat perbedaan pelepasan ion nikel pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free dilakukan uji T-test (tabel 4.12).
Braket Waktu perendaman p
Braket SS nickel-free 1 minggu 2 minggu 3 minggu 4 minggu 0.000* 0.000* 0.000* 2 minggu 1 minggu 3 minggu 4 minggu 0.000 0.020* 0.000* 3 minggu 1 minggu 2 minggu 4 minggu 0.000 0.020 0.001* 4 minggu 1 minggu 2 minggu 3 minggu 0.000 0.000 0.000
Waktu Perendaman Kelompok Braket X ± SD ( ppm)
p 1 minggu Braket SS bernikel 0.1336 ± 0.006
0.000* Braket SS nickel-free 0.0190 ± 0.003
2 minggu Braket SS bernikel 0.2054 ± 0.010
0.000* Braket SS nickel-free 0.0254 ± 0.004
3 minggu Braket SS bernikel 0.2466 ± 0.008 0.000* Braket SS nickel-free 0.0293 ± 0.001
4 minggu Braket SS bernikel 0.2685 ± 0.006 0.000* Braket SS nickel-free 0.0349 ± 0.002
Terlihat adanya perbedaan pelepasan ion nikel yang signifikan dari kelompok waktu perendaman 1, 2, 3 dan 4 minggu diantara braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free (tabel 4.12).
Untuk melihat perbedaan pelepasan ion kromium pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free dilakukan uji T-test (tabel 4.13).
Tabel 4.13 Analisis T test pelepasan ion kromium dari braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free
*p<0.05
Terlihat adanya perbedaan pelepasan ion kromium yang signifikan dari kelompok waktu perendaman 1, 2, 3 dan 4 minggu diantara braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free (tabel 4.13).
Waktu Perendaman Kelompok Braket X ± SD ( ppm)
p 1 minggu Braket SS bernikel 0.0055 ± 0.0008
0.000* Braket SS nickel-free 0.0028 ± 0.0005
2 minggu Braket SS bernikel 0.0137 ± 0.0003
0.000* Braket SS nickel-free 0.0083± 0.0004
3 minggu Braket SS bernikel 0.0153± 0.0006 0.000* Braket SS nickel-free 0.0100 ± 0.0011
4 minggu Braket SS bernikel 0.0184 ± 0.0011 0.000* Braket SS nickel-free 0.0140 ± 0.0004
BAB 5 PEMBAHASAN
Untuk mengetahui apakah komposisi pada alloy yang digunakan dalam pembuatan braket dapat mempengaruhi kuantitas ion yang dilepaskan, disusun 2 kelompok braket SS yaitu braket SS bernikel (Protect) dengan braket SS nickel-free (Orthoclassic). Dilakukan uji komposisi dengan XRF dan didapat kan hasil komposisi nikel pada braket SS bernikel (Protect) sebesar 4.27 % dan pada braket SS nickel-free (Orthoclassic) 0.53 %, sedangkan kandungan kromium pada braket SS bernikel (Protect) sebesar 13.81%, dan pada braket SS nickel-free (Orthoclassic) sebesar 17.31 %.
Gambar 5.1 Diagram pengujian analisa kandungan unsur braket SS bernikel dan braket SS nickel-free dengan XRF.
5.1 Pelepasan Ion Nikel Setelah Perendaman di Dalam Saliva Buatan selama 1, 2, 3 dan 4 minggu
Penelitian ini menggunakan sampel sejumlah 200 buah braket yaitu braket SS bernikel sebanyak 100 buah dan braket SS nickel-free sebanyak 100 buah dengan
4,44 % 13,81% 77,48% 4,27% Braket SS bernikel Ni (%) Cr (%) Fe (%) dll 0.53% 17,31% 78,96 % 3,2% Braket SS nickel-free Ni (%) Cr (%) Fe (%) dll
komposisi braket yang berlainan. Masing-masing sampel dikelompokkan menjadi 4 kelompok waktu perendaman. Sampel direndam dalam saliva buatan dengan komposisi Fusayama (NaCl (400mg/L), KCl (400mg/L), CaCl2.H2O(795 mg/L),
NaH2PO4.H2O(90 mg/L), KSCN(300 mg/L), Na2S.9H2O (5mg/L) dan urea(1000
mg/L) dengan pH 6,75 dan disimpan di dalam inkubator pada suhu 37°C selama periode waktu 1, 2, 3 dan 4 minggu. Pengukuran jumlah lepasan ion nikel dan kromium dilakukan pada saliva buatan dengan menggunakan alat Inductively Coupled Plasma (ICP Varian 715-ES). Hasil menunjukkan bahwa terjadi pelepasan ion nikel pada braket SS bernikel dan braket SS nickel-free. Nilai pelepasan ion meningkat seiring bertambahnya waktu perendaman. Hasil analisa statistik dengan menggunakan uji Annova terlihat adanya perbedaan nilai pelepasan ion pada braket SS bernikel dan braket SS nickel-free yang signifikan (p<0.05).
Gambar 5.2 Diagram pelepasan ion nikel braket SS bernikel dan braket SS nickel- free pada 1, 2, 3 dan 4 minggu perendaman saliva buatan.
0,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0,3000 1 2 3 4
Waktu perendaman (minggu)
Ko ns en tra si (p pm) Braket SS bernikel Braket SS Nickel-free
Berdasarkan gambar 5.2 di atas, terlihat adanya pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel dan braket SS nickel-free. Maka hipotesis tidak ada pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel dan braket SS nickel-free ditolak yang berarti ada terjadi pelepasan ion pada perendaman dalam saliva buatan. Begitupun dengan hipotesis tidak ada perbedaan pelepasan ion nikel dari braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free setelah dilakukan perendaman pada saliva buatan, ditolak, yang dipastikan secara statistikdari hasil uji T-test dengan nilai p<0.05.
Pada gambar 5.2 juga terlihat jumlah pelepasan ion nikel pada braket SS bernikel dan braket SS nickel-free meningkat seiring waktu, dan pelepasan ion nikel pada braket SS bernikel lebih tinggi dibandingkan dengan braket SS nickel-free. Bila konsentrasi nikel diukur pada berbagai interval waktu, level maksimum ditemukan pada minggu ke-1 dan selanjutnya jumlah kenaikan pelepasan ion semakin kecil secara bertahap. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Barret dkk. (1993) menyatakan bahwa puncak pelepasan ion nikel terjadi pada hari ke-7, kemudian pelepasan ion nikel menurun sampai periode 3 minggu berikutnya.
Dari gambar terlihat bahwa laju pelepasan ion nikel braket SS bernikel lebih besar dibanding laju pelepasan ion nikel pada braket SS nickel-free. Hal ini disebabkan komponen penyusun braket Protect berdasarkan analisis XRF menunjukkan ion kromium yang lebih sedikit (13,81 %) dibandingkan ion kromium braket Orthoclassic (17,31 %), sehingga passive layer braket Protect tidak mampu melindungi braket tersebut dari serangan korosi saliva.
Penambahan kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida ( Cr2O3) di permukaan logam SS. Kromium pada
permukaan logam beraksi dengan oksigen membentuk lapisan kromium oksida yang tahan terhadap korosi. Lapisan ini disebut dengan passive layer. Menurut penelitian ketebalan dari passive layerhanya beberapa nanometer (10-9m). Passive layer dimaksudkan untuk menahan serangan korosi namun ada beberapa penyebab yang mengakibatkan passive layer tersebut rusak.
Gambar 5.3 Beberapa penyebab hancurnya passive layer secara umum
Peningkatan pelepasan ion semakin meningkat seiring dengan waktu perendaman (gambar 5.2), hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Huang (2001) dan Gursoy (2004). Peningkatan pelepasan ion nikel dan kromium bisa disebabkan oleh kandungan klorida pada saliva buatan, dimana adanya klorida akan meningkatkan degradasi logam. Klorida dapat merusak passive film dan juga sebagai inisiator terjadinya korosi celah, dengan terbentuknya celah pada material SS klorida
yang bermuatan negatif akan diserap ke permukaan yang bermuatan positif. Sehingga pH elektrolit celah tersebut akan menjadi rendah dan proses korosi terus berlangsung yang akan mengakibatkan pelepasan ion terus menerus (Perez, 2004; Calderon, 2015).
Gambar 5.4 Peranan klorida dalam memicu terjadinya korosi
Menurut Perez, 2004 mekanisme terjadinya korosi sumur (pitting) karena klorida yaitu:
1. Terbentuknya tempat-tempat yang bersifat anodik yang disebabkan oleh terganggunya/rusaknya lapisan pasif pada permukaan logam.
Anoda : M M Z+ + Ze - ... (2.1) Katoda : O2 + 2H2O + 4 e
4OH - ... (5.1)
2. Karena terjadinya proses pelarutan logam secara kontinu, ion-ion logam akan terakumulasi di daerah anoda, sehingga terbentuk rongga-rongga. Dan untuk menstabilkan elektron, ion-ion klorida bermigrasi ke dalam rongga dan bereaksi dengan ion logam dan terjadi reaksi hidrolisis.
2 M Z+ Cl- + O2 + 2H2O 2M(OH)2 + 2H +
Cl- ...(5.2) Park dan Shearer (1983) serta Menne dkk. (1987) juga menemukan korosi braket ortodonti mencapai titik stabil setelah 6 hari dan tidak meningkat secara signifikan setelahnya. Penelitian yang dilakukan Barret dkk. (1993) menunjukkan bahwa puncak pelepasan ion nikel terjadi pada hari ke-7, kemudian selanjutnya pelepasan ion nikel menurun sampai periode 3 minggu berikutnya. Sedangkan Singh dkk. (2013) menyatakan bahwa level nikel dalam saliva dari 10 pasien yang sedang menjalani perawatan ortodonti mencapai level tertinggi pada satu minggu setelah pemasangan piranti. Sementara itu, hasil penelitian Amini (2012) yang mengambil saliva pasien perawatan ortodonti cekat yang sudah menjalani perawatan selama 1 tahun, didapati rata-rata nikel mengalami peningkatan sedikit setelah 6 bulan, dan kemudian turun di bawah level kelompok kontrol setelah satu tahun. Agaoglu dkk. (2001) yang meneliti saliva dan serum pasien yang memakai piranti cekat, mendapatkan bahwa pelepasan ion nikel mencapai level tertinggi di bulan pertama dan kemudian pelepasan ion menurun pada kelompok waktu berikutnya.
Hasil penelitian ini sejalan dengan hasil yang diperoleh Sfondrini dkk. (2010) bahwa braket konvensional melepaskan ion nikel lebih besar dibandingkan dengan braket nickel-free Dari hasil penelitiannya menunjukkan braket konvensional melepaskan ion nikel 7,14 ±20,83 ppb sementara braket nickel-free melepaskan ion nikel 0,03 ± 0,06 ppb dalam perendaman braket dalam saliva buatan selama 120 jam.
5.2 Pelepasan Ion Kromium Setelah Perendaman di Dalam Saliva Buatan selama 1, 2, 3 dan 4 minggu
Gambar 5.4 Diagram pelepasan ion kromium braket SS bernikel dan braket SS nickel-free pada 1, 2 ,3 dan 4 minggu perendaman saliva buatan.
Berdasarkan gambar 5.3, terlihat pelepasan ion kromium dari SS bernikel dan braket SS nickel-free. Begitupun dengan hipotesis tidak ada perbedaan pelepasan ion kromium dari braket SS bernikel dan braket SS nickel-free setelah dilakukan perendaman pada saliva buatan pada waktu yang berbeda terlihat signifikan dengan p<0,05 yang berarti hipotesis ditolak. Berarti ada perbedaan pelepasan ion kromium dari SS bernikel dengan braket SS nickel-free. Dalam pelepasan ion kromium pada berbagai interval waktu dijumpai juga perubahan yang signifikan. Level kromium yang dilepaskan meningkat hingga mingggu ke 2 dan kemudian menjadi stabil. Perbedaan pelepasan kromium antara kedua tipe braket terlihat signifikan, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Huang (2001) dan Gursoy (2004).
0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 1 2 3 4 Ko ns en tra si (p pm)
Waktu perendaman (Minggu)
Braket SS bernikel Braket SS nickel-free
Menurut Zinelis dkk. (2005), komposisi unsur paduan logam pada braket memiliki implikasi dalam biokompabilitas, ketahanan korosi dan pelepasan ion. Hasil dari analisis XRF menunjukkan bahwa braket SS bernikel sebesar 13.81%, dan pada braket SS nickel-free dibuat dari paduan yang berbeda. Komposisi braket SS bernikel (Protect) Fe 77,48 %, Cr 13,81 %, Ni 4,44 % (austenitik) dan komposisi braket SS nickel-free (Orthoclassic) Fe 78,96 %, Cr 17,31 dan Ni 0,53 % (duplex). Duplex SS dikembangkan untuk memperoleh material superior dalam hal ketahanan korosi, kekuatan dan kemudahan pabrikasi melalui penggabungan struktur ferritik dan austenitik. Ketahanan korosinya sangat tinggi melebihi austenitik (Singh, 2007).
Perbedaan pelepasan ion nikel dan kromium pada braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free kemungkinan juga disebabkan karena variasi dalam teknik pembuatan serta tindakan finishing dan polishing pasca produksi yang dapat mempengaruhi korosi braket. Penelitian invitro Maijer dkk. (1986), menunjukkan bahwa dengan teknik pembuatan yang berbeda, beberapa braket dengan komposisi dasar yang sama pun dapat memiliki sifat korosi yang berbeda secara signifikan. Mikrostruktur alloy dapat mempengaruhi korosi dan mikrostuktur itu sendiri dipengaruhi oleh pengaloian, perlakuan panas dan cold working (Maijer dkk., 1986).
Berdasarkan literatur pelepasan nikel dilaporkan 4,2 μg per hari. Penelitian secara in-vitro sebelumnya melaporkan bahwa pelepasan ion nikel dari piranti ortodonti penuh yaitu sebesar 40 ppb/hari dan 36 ppb/hari untuk kromium.
Hasil penelitian ion nikel tertinggi dilepaskan dari braket SS bernikel dengan pelepasan 0.2685 ± 0,006 ppm pada minggu ke-4, yang jika dikonversikan ke ppb
menjadi 268,5 ± 6 ppb untuk 5 braket ortodonti. Untuk 1 hari berarti 265,8 dibagi 28 hari menjadi 9.5 ppb/hari untuk 5 braket ortodonti (setengah regio maksila). Jika disimulasikan ke dalam rongga mulut maka dikali 4 regio menjadi 38 ppb/hari. Hasil ini sesuai dengan yang dilaporkan Park dan Shearer (1983) yang menunjukkan rentang pelepasan ion nikel sebesar 22- 40 ppb/hari.
Hasil penelitian pelepasan ion kromium tertinggi dilepaskan dari braket SS bernikel dengan pelepasan 0.0184 ± 0,0011ppm pada minggu ke-4, yang jika dikonversikan ke ppb menjadi 18.4 ± 1.1 ppb untuk 5 braket ortodonti. Untuk 1 hari berarti 18.4 dibagi 28 hari menjadi 0.65 ppb/hari untuk 5 braket ortodonti (setengah regio maksila). Jika disimulasikan ke dalam rongga mulut maka dikali 4 regio menjadi 2.6 ppb/hari. Hasil ini sesuai dengan yang dilaporkan Kocadereli (2000) yang menunjukkan rentang pelepasan ion kromium sebesar 0.29-8.0 ppb/hari.
Dapat disimpulkan bahwa dari penelitian ini pelepasan ion nikel dan kromium yang terlepas dalam saliva masih diambang batas yang masih dapat ditolerir oleh tubuh, dimana batasan asupan untuk nikel adalah sebesar 200-300 μg/hari dan untuk kromium sebesar 280 μg/hari.
BAB 6
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:
1. Pelepasan ion nikel braket SS bernikel (Protect) dan braket SS nickel-free (Orthoclassic) menunjukkan perbedaan yang signifikan pada ke-4 interval waktu (p<0.05)
2. Pelepasan ion kromium braket SS bernikel (Protect) dan braket SS nickel-free (Orthoclassic) menunjukkan perbedaan yang signifikan pada ke-4 interval waktu (p<0.05).
3. Jumlah ion nikel yang terlepas antara braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free menunjukkan perbedaan yang signifikan setelah direndam di dalam saliva buatan selama 1, 2, 3 dan 4 minggu (p < 0.05), dengan braket SS bernikel melepaskan ion nikel lebih besar dibandingkan dengan braket SS nickel-free.
4. Jumlah ion kromium yang terlepas antara braket SS bernikel dengan braket SS nickel-free menunjukkan perbedaan yang signifikan setelah direndam di dalam saliva buatan selama 1, 2, 3 dan 4 minggu (p < 0.05), dengan braket SS bernikel melepaskan ion kromium lebih besar dibandingkan dengan braket SS nickel-free.
6.2 Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi merk dan jenis braket yang berbeda, mengingat sangat bervariasinya braket SS yang dijual dipasaran.
2. Untuk mengetahui efek dari ion yang terlepas yang diabsorbsi tubuh perlu dilakukan penelitian secara in vivo.
3. Perlu penelitian lebih lanjut dengan menggunakan SEM untuk melihat pengaruh pelepasan ion pada permukaan braket setelah perendaman dengan saliva buatan.
