PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS ILMU KONSERVASI GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas)

NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA

TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI

KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro)

TESIS

Oleh

HENNY SUTRISMAN 117160022

PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS

ILMU KONSERVASI GIGI

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas)

NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA

TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI

KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro)

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Menyelesaikan Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Program Studi Ilmu Konservasi Gigi

Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara

Oleh

HENNY SUTRISMAN 117160022

PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS

ILMU KONSERVASI GIGI

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

Judul Tesis : EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas) NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER

KACA TERHADAP MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN

KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro).

Nama Mahasiswa : Henny Sutrisman

NIM : 117160022

Program Studi : Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi

Menyetujui Pembimbing :

Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K)

Pembimbing I Pembimbing II

Prof.Dr. Harry Agusnar,MSc.,M.Phil

Ketua Program Studi, Dekan,

Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp KG(K) Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort.,Ph.D.,

Sp. Ort

Tanggal Lulus : 05 Februari 2014

Telah diuji

Pada Tanggal : 05 Februari 2014

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Trimurni Abidin, drg., M.Kes., Sp KG (K) Anggota : 1. Prof.Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil.

2. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K) 3. Dr. Eng. Ir. Indra, MT

PERNYATAAN

EFEK PENAMBAHAN KITOSAN BLANGKAS (Tachypleus gigas) NANOPARTIKEL PADA VARIAN SEMEN IONOMER KACA TERHADAP

MIKROSTRUKTUR DENTIN DAN KOMPOSISI KIMIA MELALUI SEM-EDX (In vitro)

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Medan, 05 Februari 2014

DAFTAR ISTILAH

ART = Atraumatic restorative technique. At% = Atomic percent.

CEJ = Cementum enamel junction. DEJ = Dentin-enamel junction. DPSC = Dental pulp stem cell.

EDX = Energy dispersive x-ray spectrophotometry. FAS = Fluoro alumino silika.

HA = Hidroksiapatit.

HCA = Hidroksil karbonat apatit. HEMA = Hydroxy-ethyl methacrylate. LSD = Least significancy different.

MEE = Materials evaluation and engineering. Mv = Molekul volume.

PAA = Polyacrilic acid.

REM = Radiological and environmental management. SEM = Scanning electrone microscope

SIK = Semen ionomer kaca.

SIKMR= Semen ionomer kaca modifikasi resin.

SIKMRn = Semen ionomer kaca modifikasi resin nanopartikel. TEGDMA = Triethylene glycol dimethacrylate.

ABSTRAK

Salah satu masalah utama dalam kedokteran gigi restoratif adalah sulitnya memperoleh adhesi yang baik antara bahan restorasi dengan permukaan gigi. Beberapa bahan juga dikembangkan untuk meningkatkan ikatan terhadap permukaan gigi serta bioaktivitas suatu bahan. Semen ionomer kaca (SIK) merupakan suatu material yang bioaktif karena terdapat elemen silika dan dikembangkan untuk teknik

Atraumatic Restoration Technique (ART). Perkembangan semen ionomer kaca

modifikasi resin (SIKMR) menghasilkan sifat mekanis yang lebih baik. Beberapa penelitian menyarankan penggunaan SIKMR untuk teknik ART dengan tujuan untuk mencapai tingkat kesuksesan restorasi yang lebih tinggi. Pada saat ini dengan perkembangan teknologi nano, material ini juga tersedia dalam bentuk partikel nano yang disebut semen ionomer kaca modifikasi resin nanopartikel (SIKMRn). Penggunaan produk alam di dalam dunia kedokteran gigi juga meningkat, Kitosan merupakan salah satu produk alam yang digunakan untuk meningkatkan bioaktivitas SIK. Penelitian menunjukkan penambahan kitosan ke dalam SIK dapat meningkatkan performa mekanis dan mampu sebagai katalisator dalam pelepasan ion fluor. Penelitian ini bertujuan untuk melihat efek penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap mikrostruktur permukaan dentin dan komposisi kimia. Bahan restorasi yang ditambahkan kitosan nanopartikel diaplikasikan pada gigi premolar yang telah dilakukan preparasi kavitas klas I, kemudian gigi dibelah dengan menggunakan bur disk. Spesimen ditanam dalam

mould berukuran 5x3 mm serta dilakukan pengujian sampel dengan alat Energy Dispersive X-ray Spectrophotometry (EDX) dan Scanning Electrone Microscope

(SEM). Data dilihat secara kualitatif dan data kuantitatif diuji dengan uji ANOVA serta LSD. Hasil penelitian menunjukkan penambahan kitosan meningkatkan elemen Si, Na, dan Ca serta menurunkan elemen Al dengan nilai p<0,05 pada SIKMR dan SIKMRn. Penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel dengan 0,015 berat pada SIKMR dan SIKMRn dapat mengurangi efek toksik, meningkatkan potensi sebagai material bioaktif dan meningkatkan perlekatan material terhadap dentin.

Kata kunci: Kitosan molekul tinggi, semen ionomer kaca, perlekatan antar

ABSTRACT

One of the main problems in restorative dentistry is the difficulty in obtaining good adhesion between restorative material with the tooth surface. Some materials are developed to improve bonding to the tooth surface and bioactivity of a material. Glass ionomer cement (GIC) is a bioactive material because it contains silica elements and was developed for Atraumatic Restoration Technique (ART). The development of the resin-modified GICs resulted in better mechanical properties. Some studies describe the use of resin-modified GICs in ART, aiming at a higher success rate in the restorations. Nowadays with nano technology, this material is available in nano particle glass ionomer form. The use of the natural product in dentistry has increased. Chitosan is one of the natural materials that used to increase the bioactivity of the glass ionomer. Studies showed that addition of chitosan to GIC can improve mechanical performance and capability as a catalyst to release fluoride ions. This study was aimed to examine the effect of the addition of high molecular chitosan nanoparticles in RMGIC and nano RMGIC to the dentin surface microstructure and chemical composition. Nano particle chitosan was added to the restorative materials and then applied to the Class I cavity on the premolar and then the tooth was sectioned with diamond disc. Specimens were placed into a 5x3 mm mold. Sample testing is investigated with Energy Dispersive X-ray Spectrophotometry (EDX) and Scanning Electrone Microscope (SEM). Qualitative data were collected and the quantitative data were tested with ANOVA and LSD. The result showed that the addition of chitosan increases the element of Si, Na and Ca but on the other hand it decreases element of Al with p<0.05 for RMGIC and nano RMGIC. The addition of chitosan nanoparticles with a high molecular weight of 0,015 into RMGIC and nano RMGIC can reduce toxic effects, increasing the potential as a bioactive material and improves adhesion to dentin material.

Keywords: Chitosan High Molecule, glass ionomer cements, adhesive interface,

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Spesialis Konservasi Gigi dari Universitas Sumatera Utara.

Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Bapak Halim Sutrisman dan Ibu Rita yang telah membesarkan, memberikan kasih sayang yang tak terbalas, doa, semangat dan dukungan kepada penulis. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada drg. Calvin Conelly yang telah banyak membantu dan mendukung, abang penulis drg. Christian Andri Syahputra dan Nicholas Sutrisman, SH, adik penulis Andri Sutrisman, SE, Ak., Anita Carolina, SKG serta segenap keluarga yang memberikan dukungan dan doa kepada penulis.

Dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan, bantuan dan doa dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati dan penghargaan yang tulus, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Nazruddin, drg., C.Ort., Ph.D., Sp Ort. selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.

2. Prof. Trimurni Abidin, drg., M.Kes., Sp KG (K) selaku Ketua Program Studi dan pembimbing utama yang telah memberikan judul tesis ini dan banyak

meluangkan waktu, memberikan tunjuk ajar, arahan, semangat serta dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

3. Prof.Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil. selaku pembimbing kedua penulis yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan tunjuk ajar serta bimbingan, arahan, semangat dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

4. Drg. Cut Nurliza, M.Kes., selaku Ketua Departemen Ilmu Konservasi Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan dukungan serta bantuan kepada penulis.

5. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K) selaku anggota panitia penguji serta dosen Ilmu Konservasi Gigi yang telah memberikan dukungan, bantuan serta masukan kepada penulis.

6. Drg. Neviyanti M.Kes., selaku dosen Ilmu Konservasi Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.

7. Dr. Eng. Ir. Indra, MT selaku anggota panitia penguji dan dosen Fakultas Teknik USU yang telah banyak memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis. 8. Prof. Dr. Hanafi Ismail selaku Dekan Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia, Nibong Tebal Penang, yang telah memberikan izin serta bantuan kepada penulis.

9. Prof. Dr. Sabar D. Hutagalung selaku staff pengajar di bidang ilmu nanomaterial Fakultas Science Bahan dan Mineral University of Sains Malaysia,

Nibong Tebal Penang, yang telah memberikan banyak bantuan dan bimbingan kepada penulis selama melakukan penelitian.

10. Pak Sukirman selaku staff Laboratorium FMIPA Universitas Sumatera Utara atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian.

11. Seluruh staff serta pegawai Departemen Ilmu Konservasi Gigi FKG USU yaitu drg.Bakrie, drg, Darwis, Kak Wanda, Bang Widi, Kak Fitri, bu Rose, kak Mila, bang Ilyas, bang Jun, Tika, atas segala dukungan serta bantuan selama proses pengerjaan tesis ini.

12. Teman-teman terbaik dan seperjuangan penulis pada Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi yaitu Dennis, Ponty , Ernani, Pretty, Gita atas bantuan, semangat, dan dukungan yang diberikan dalam suka dan duka.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu, penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan pemecahan masalah praktis.

Medan, 05 Februari 2014 Penulis,

(Henny Sutrisman) NIM: 117160022

RIWAYAT HIDUP

Keterangan Pribadi

Nama : Henny Sutrisman

Alamat Tempat Tinggal : Jalan Orion No. 1 Medan Jenis Kelamin : Perempuan

Agama : Katolik

No.Kontak : 08192044510

Nama Ayah : Halim Sutrisman

Nama Ibu : Rita

Pekerjaan : Dokter gigi

Pendidikan Formal

Sekolah Dasar : SD ST.Thomas 6 Medan (1992-1998) Sekolah Menengah : SMP ST. Thomas 1 Medan (1998-2001) Sekolah Menengah Atas : SMA ST.Thomas 1 Medan (2001-2004) Diploma Bahasa Inggris : STIE IBBI Medan (2004-2005)

Fakultas Kedokteran Gigi : Universitas Sumatera Utara Medan (2005-2010)

Pasca Sarjana : - Magister Ilmu Kedokteran Gigi

Universitas Sumatera Utara Medan (2010- 2013)

- Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi FKG USU (2011- sekarang)

Publikasi

1. Short lecture: “The Addition of Horseshoe Crab’s High Molecular

pada 8th

2. Short lecture: “Healing of Combined Endo-Perio Lesion Following

Application of Calcium Hydroxide in Maxillary Second Molar: A Case Report” pada

The 2

FDI-IDA Joint Meeting & Medan International Dental Exhibition, November 2012 di Medan, Indonesia.

nd

3. Short lecture: “Clinical Management of A Complicated Crown Fractures

with Chronic Apical Periodontitis: A Case Report” pada Seminar Ilmiah Nasional

IKORGI (SINI 2013), November 2013 di Bali, Indonesia.

Riau Scientific-Expo, April 2013 di Pekanbaru, Indonesia.

4. Poster: “The Esthetic Rehabilitation of Fractured Maxillary Anterior

Teeth: A Case Report” pada seminar Medan Esthetic Dentistry II, Februari 2014 di

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISTILAH i ABSTRAK ii ABSTRACT iii KATA PENGANTAR iv

RIWAYAT HIDUP vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv BAB 1. PENDAHULUAN 1 1.1 Latar belakang 1 1.2 Rumusan masalah 8 1.3 Tujuan penelitian 8 1.4 Manfaat penelitian 9

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 10

2.1 Perkembangan semen ionomer kaca 11

2.1.1. Semen ionomer kaca modifikasi resin 13

2.1.2. Semen ionomer kaca nano partikel 14

2.2 SIK sebagai material bioaktif 17

2.3 Adhesi SIK-Dentin 19

2.4 Kitosan 23

2.4.1. Kitosan blangkas (Tachypleus gigas) 25

2.4.2. Kitosan nanopartikel 26

2.5 Alat uji 28

2.5.1. Scanning Electron Microscope (SEM) 28

2.5.2. Energy Dispersive X-Ray (EDX) 30

2.6 Landasan teori 32

2.7 Kerangka konsep 33

2.8 Hipotesis penelitian 34

3.1 Desain penelitian 35

3.2 Tempat dan waktu 35

3.3 Sampel dan besar sampel penelitian 36

3.3.1. Sampel penelitian 36

3.3.2. Besar sampel penelitian 36

3.4 Variabel dan definisi operasional 37

3.4.1. Variabel penelitian 37

3.4.1.1. Variabel bebas 37

3.4.1.2. Variabel terikat 37

3.4.1.3. Variabel terkendali 37

3.4.1.4. Variabel tidak terkendali 38

3.4.2. Definisi operasional 38

3.5 Alat dan bahan penelitian 40

3.5.1. Alat penelitian 40

3.5.2. Bahan penelitian 41

3.6 Prosedur penelitian 42

3.6.1. Pembuatan pasta kitosan 42

3.6.2. Persiapan sampel 44

3.6.3. Pembuatan bahan uji 46

3.6.4. Perlakuan dan pengujian sampel 46

3.6.5. Prosedur pengujian sampel dengan EDX 48

3.6.6. Prosedur pengujian dengan SEM 48

3.7 Analisis statistik 50

BAB 4. HASIL PENELITIAN 51

4.1 Gambaran mikrostruktur permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel 51

4.2Gambaran permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel 53

4.3 Perbedaan Komposisi Elemen Material Uji 54

4.4.Efek penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel terhadap komposisi kimia pada SIKMR dan SIKMRn 57

BAB 5. PEMBAHASAN 61

5.1 Efek penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap mikrostruktur permukaan dentin 62

terhadap komposisi elemen partikel 65

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN 70

6.1 Kesimpulan 70

6.2 Saran 70

DAFTAR PUSTAKA 71

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

2.1 Komposisi kimia kitosan 24

3.1 Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur dari variable bebas dan

tergantung dari penelitian 39

4.1 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMRn (n=6) 56 4.2 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMR yang

ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6) 57 4.3 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMRn dengan SIKMRn yang

ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6) 59 4.4 Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dan SIKMRn yang

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

2.1 Gambaran SEM dari SIK, SIKMR dan SIKMRn 16

2.2 Sebelas tahapan reaksi bioaktivitas kelas A 19

2.3 Gambaran SEM (x3000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin 22

2.4 Gambaran SEM (x20000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin 22

2.5 Struktur bangun kitin dan kitosan 24

2.6 Kitosan Blangkas 25

2.7 Cara kerja SEM 30

2.8 Spektrum EDX yang menggambarkan energy dan intensitas 31

3.1 Bahan penelitian yang akan digunakan 42

3.2 Serbuk kitosan Blangkas 42

3.3 Proses pembuatan pasta kitosan 43

3.4 Pasta kitosan nano dari blangkas yang siap dipakai 44

3.5 Pengukuran preparasi kavitas dari batas CEJ 44

3.6 Proses persiapan sampel 45

3.7 Pemotongan sampel 45

3.8 Neraca analitik 46

3.9 Alat SEM dan EDX 47

3.10 Mesin coating 49

4.1 Permukaan mikrostruktur SIKMR dan SIKMRn (pembesaran 2000x) 52

4.2 Permukaan mikrostruktur (a). SIKMR yang ditambahkan kitosan

nanopartikel dengan dentin (pembesaran 2000x); (b). SIKMRn yang

ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 500x) 52 4.3 Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x).

(a). SIKMR dengan dentin; (b). SIKMRn dengan dentin 53 4.4 Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x).

(a). SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin;

(b). SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin 54 4.5 Mikrostruktur permukaan antara SIKMRn yang ditambahkan

Kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 50x) 54 4.6. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR, SIKMRn, SIKMR+

Kitosan, SIKMRn + Kitosan 55 4.7. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMRn 56 4.8. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMR +

Kitosan 58 4.9. Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMRn dan SIKMRn +

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

1 Alur penelitian 75

2 Surat permohonan izin penelitian di Laboratorium F-MIPA USU 76

3 Surat permohonan izin penelitian di Laboratorium Science USM Penang 78

4 Surat keterangan melakukan penelitian di Laboratorium F-MIPA USU 80

5 Surat keterangan melakukan penelitian di Laboratorium Science USM Penang 81

6 Surat keterangan ethical clearance 82

7 Hasil Uji Statistik 83