Effect of nanocrystalline hydroxyapatite implantation on the number of osteoblasts in bone healing post teeth extraction

Effect

of

nanocrystalline

hydroxyapatite

implantation

on

the

number

of

osteoblasts

in bone healing post teeth extraction

Pengaruh implantasi hidroksiapatit nanokristalin terhadap jumlah osteoblas pada

penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi

1_Firdaus, 1_{Andreas Pascawinata,} 2_{Rifka Annisa}

1_{Bagian Ilmu Bedah Mulut} 2_{Mahasiswa Tahap Profesi}

Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Baiturrahmah Padang, Indonesia

Correspondence author: Firdaus, e-mail: firdaus_drg@yahoo.com

ABSTRACT

Background:Extractioncancause alveolarbone resorptionand slow bonehealing.Post-extractiontreatmentisperformedto helpspeedupthebonehealingprocess.Objective:todeterminetheeffectofnanocrystallinehydroxyapatiteimplantationonthe number of osteoblastsin the post-extraction bone healing process. Method: By using laboratory experimental methodand posttestonlywith control group design,theeffectoftreatmentinthetreatmentgroupandthecontrolgroupwasmeasuredusing Wistarwhitemalerats.Results:Therewas an effect of nanocrystalline hydroxyapatite implantation on the number of osteo-blastsonbonehealingaftertoothextractionoftheratsondays14and28.Thehighestmeannumberofosteoblasts wasfound in thetreatmentgroup on day 28.Discussion:Administrationofnanocrystalline hydroxyapatite increased the number of osteo-blastsinbonehealingaftertoothextraction.Conclusion:Nanocrystallinehydroxyapatiteimplantationincreasestheformation of osteoblasts in bone healing after tooth extraction.

Key words: synthetic hydroxyapatite, osteoblasts, bone remodeling

ABSTRAK

Latarbelakang:Ekstraksidapatmenyebabkanresorbsitulangalveolardan memperlambatpenyembuhantulang.Perawatan pascaekstraksi dilakukan untuk membantu mempercepat proses penyembuhan tulang. Tujuan: mengetahui pengaruh im-plantasihidroksiapatit nanokristalin terhadap jumlah osteoblas pada proses penyembuhan tulang pascaektraksi.Bahan: De-ngan metode eksperimen laboratorium dan rancaDe-nganthe post test only with control group,diukurpengaruhperlakuanpada kelompokcobadankelompokkontrol menggunakan tikus putih wistar jantan.Hasil:Adapengaruhimplantasi hidroksiapatit nanokristalin terhadap jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi tikus putih wistar hari ke-14dan ke-28.Reratajumlahosteoblasterbanyakditemukanpadakelompokperlakuanharike-28.Pembahasan:Pemberianhidroksiapa

-titnanokristalin meningkatkan jumlah osteoblas pada penyembuhantulang pascaekstraksigigitikus putihwistar.Simpulan:

Implantasihidroksiapatitnanokristalinmeningkatkanpembentukanjumlahosteoblaspadapenyembuhantulang pascaeks-traksi gigi.

Key words: hidroksiapatit sintetik, osteoblas, remodeling tulang

Received: 1 December 2020 Accepted:1 January 2020 Published: 1 April 2021 PENDAHULUAN

Ekstraksigigimerupakansalahsatuprosedur pe-rawatangigiyangsehari-haridilakukandalambidang kedokteran gigi ketika gigi tidak dapatdirawat lagi.1

Komplikasi pascaekstraksi dapat menyebabkan re-sorbsitulangalveolardanperlambatan penyembuhan tulang.Perawatanpascaekstraksi perludilakukan un-tukmembantumempercepatprosespenyembuhan tu-lang. Penyembuhan pascaekstraksi gigi merupakan prosesyangkomplekdanberfokusuntuk mengemba-likan keutuhan struktur dan fungsi jaringan yang rusak.

Prosespenyembuhan tergambar oleh tiga fase yang berurut,yaitu inflamasi,proliferasidanremodeling.2,3

Preservasi soket adalah prosedur yangdilakukan pascaekstraksi,yang bertujuan untukmeminimalkan resorpsi tulang alveolar. Prosedur ini diharapkan da-pat meningkatkan prosesremodeling tulang alveolar

terutama pascaekstraksi untuk mempersiapkan area bagi perawatan selanjutnya seperti pemasangan gigi tiruan.Salahsatucarapreservasisoket adalah dengan menggunakan biomaterial graft tulang.4,5

Bonegraftseringdigunakanpadabidang

kedok-terangigiuntukprosesimplantasi.Implantasimerupa

-kanusahapeletakansuatubahanuntukmembantupro

-sespenyembuhan,penguatan,danperbaikanfungsitu

-lang.Bone graftyangsaatinibanyakdigunakanyaitu

natural bone antara lain autograft dari pasien yang

sama, allograft dari donor manusia lain,danxenograft

darihewan.Autograftmemilikikelemahanyaituharus dilakukanoperasi untuk pengambilan tulangdari ba-giantubuh lain pasien yang sama.Sedangkan allograft

dan xenograft dapat menimbulkan reaksi autoimun sertakemungkinanterjadinyatransferpenyakit.Akan tetapi pada saat ini biomaterial bone graft tergolong

sangatmahalkarenamasihdiimpor.Biomaterialbone

graftyangbaruharusdikembangkanuntukmendapat

-kan bahan graft tulang yang berkualitas dan harga lebih ekonomis, salah satunya adalah hidroksiapatit nanokristalin.6,7

Hidroksiapait(HA),Ca10(PO4).6(OH)2

merupa-kansalah satu senyawa inorganik penyusun jaringan keras tubuh manusia seperti tulang, gigi, dentin, dan sebagainya serta merupakan salah satukeramikyang biokompatibel.Hidroksiapatitadalahkeramikbioaktif yangtelahluaspenggunaannyapadaperbaikantulang.

Hidroksiapatitsintetikmerupakanbahansepertitulang yangmemilikisifatdapatberikatandengan tulang se-carabaik,digunakansebagaipenggantibonegraft

(al-lograftdanxenograft)karena memiliki sifat

biokom-patibilitasyangbaikterhadaptulangdangigi. Hidrok-siapatitsintetiktelahbanyakdigunakansebagaiimplan biomedikdanregenerasi tulang karenamemilikisifat bioaktif.8

Salahsatu contoh HA sintetik adalah hidroksia-patitnanokristalin(HAN)yangdigunakankarename

-miliki bentuk yang sama dengan HA alami pada tu-lang.KelebihanHANadalahdapat menyatu lebih ra-pat dengan jaringan di sekelilingnya.9

Tulang alveolarmerupakan jaringan kerasrongga mulut yang sangat dinamis, yang merupakan bagian dari maksila dan mandibula, yang membentuk dan mendukung soket gigi.Pascaekstraksi gigi, tulang al-veolar mengalami resorpsi yang menyebabkan peru-bahanbentukdanberkurangnyatulang alveolar seca-ra terus-menerus. Perubahan bentuk tulang alveolar dapat menyebabkan rahangmengecil, tipis,dan rapuh serta mengurangi keberhasilan tindakan perawatan dental yang lain.10

Tulang alveolar sama seperti tulang pada umum-nya, mengandung osteoblas yang bertanggungjawab untukpembentukandanperkembangantulang.Osteo

-blas merupakan sel tulang yang dapat berproliferasi danberdiferensiasi menjadi komponen sel utama da-lam jaringan tulang.11

PenggunaanHAsintetikdalampembentukan tu-langalveolar bertujuan untuk menginduksidan men-stimulasisel-sel punca dan osteoblas untuk berproli-ferasi dan diferensiasi membentuk tulang baru atau proses regenerasi tulang.Pemberianbone graft

diha-rapkan mampu menjadi media bagisel-selpuncadan osteoblas untuk melekat, hidup dan berkembang de-nganbaikdi dalam defek tulang.12_{Untuk itu perlu} di-ketahuipengaruhimplantasiHANterhadapjumlah os-teoblaspada penyembuhan tulangpascaekstraksigigi.

METODE

Penelitianeksperimenlaboratoriumini menggu-nakandesainpenelitianthe posttest only withcontrol

groupyaknidiukur pengaruh perlakuan pada

kelom-pokperlakuandankelompokkontroldenganpopulasi tikus putih wistar jenis kelamin jantan.

Sampeladalahtikusjantanberusia8-16 minggu, berat badan 200-300g,dantidakmengalamikelainan anatomi. Tikus yang tidak mau makan selama masa perlakuan, sakit dan mati selama masa perlakuan ti-dak dimasukkan sebagai data.

Ekstraksi gigi tikus

Awalnya gigi tikus dipotong sepanjang1-2 mm sebanyak2kaliselama 6 hari,lalu padaharike-9dila -kukan ekstraksi gigi tikus. Gigi insisivus rahang ba-wahdibersihkandarisisamakanandengansemprotan airmenggunakansyringekemudiandikeringkan,lalu daerah kerja injeksi diasepsisdengan alkohol 70%.

Semua tikus diinjeksi ketaminsecara intra peri-tonealdengandosis1000mg/10mL,sebanyak0,2mL.

Lalu jaringan ikat pada gigi insisivus rahang bawah dipisahkanperlekatannyamenggunakanneedleholder.

Selanjutnya, gigi diluksasikan ke arah labial, lingual danrotasidenganmenggunakanneedleholderhingga goyang kemudian dikeluarkan dari soket. Soket gigi dibersihkan menggunakan saline.

Proses pemberian hidroksiapatit nanokristalin Bahan HAN dari Laboratorium Kimia Bagian Material Universitas Andalas dimasukanke dalam so

-ket gigi,menggunakan amalgam pistol dan dipadatkan denganburnisherdanmicrobrushagarsoketteriside

-ngan adekuat.Setelah itu luka pencabutandijahit de-ngan benang jahit mono nylon 4-0 dede-ngan jarum cut-tinguntukmenjahit,kemudiandioleslarutanbetadine

sebagai antiseptik.

Hewancobadiberikanantibiotik gentamisin selama 3 hari dan analgesik novalgin selama satu hari dengan dosis masing-masing 0.3 mL.

Pengambilan sampel

Tikusdianestesimenggunakanketamindosis le-talinjeksii.m,lalukematiantikusdikonfirmasidengan melihat respirasinya, dilanjutkan dekapitasi jaringan denganmemotongrahangbawah tikuslokasisoket be-kas pencabutan.

Pembuatan sediaan histologi, jaringan difiksasi jaringandenganmenggunakanlarutanbufferformalin 10%selama24jam.Selanjutnya jaringan didekalsifi-kasi jaringan atau proses pengeluaran larutan buffer formalin dengan menggunakan larutanasamformiat 10 % selama 7 hari.

Dehidrasiuntukmengeluarkansisa larutan yang digunakan saat dekalsifikasi dimulaidengan alkohol 70%selama15menit,80%selama1jam,95% selama 2 jam,dan 100% selama 3 jam.Dilanjutkan clearing

atau penjernihan menggunakanxylolsebanyak3kali pada3tabungyangberbeda;1jampada tabung perta-ma dan 2 jam pada tabung kedua dan ketiga.

Embeddingdilakukandenganpenanamanjaringanke

dalamparaffincair;setelahbeku,blok paraffin disa-yat menggunakan mikrotom secara vertikal dengan ketebalan 4-6 mm.Sayatan diambildengan kuas lalu letakkandiataspermukaanairwaterbathdengansuhu tetap56-58°Chingga sayatan mekar.Sayatanlalu di-ambildenganobject glassyang diolesidengan meyer

eggalbumin,dikeringkandengansuhu30-35°C

mini-mal selama 12 jam.

Preparatjaringandicatdengantahapan deparafi-nisasiyaitupreparatdimasukkanke dalamxylol sela-ma2-3menitlaludiulangidalamwadahyangberbeda selama 2-3 menit,selanjutnya rehidrasidengan alko-hol100%dan95%selama3menit.Preparat lalu dibi-lasdenganairmengalir selama 10-15menit,diwarnai dengan haematoxylin selama 15 menit,dibilas ulang denganairmengalirselama20menit dan preparat di-rendam eosin selama 15 detik sampai 2 menit.

Dehidrasi dengan alkohol konsentrasi 95% dan 100%masing-masing2-3menitsebanyak2 kali dalam wadahyangberbeda.Setelahitu,preparatdimasukkan ke dalam xylol 3 kali, masing-masing 3 menit dengan wadahyangberbeda.Mounting menggunakancairan entellanlaluditutupdengandeck glass.

Perhitungan jumlah sel osteoblas

Jumlahselosteoblasdihitungpadaharike-14dan ke-28 setelah pewarnaanhaematoxylin eosin. Penga-matandilakukan menggunakan mikroskopelektrikde

-ngan pembesaran 400x. Setiap preparat secara siste-matis dilihat dari 3 lapangan pandang, 1/3 apikal, 1/3 tengah, dan 1/3 servikal)

Analisis data

Hasil perhitungan sel osteoblas pada perlakuan dankontroldianalisissecarastatistikdenganmenggu -nakanprogramSPSS18.0dengantingkatsignifikansi 0,05dantingkatkepercayaan95%(α=0,05).Uji

Sha-piro Wilk untuk menguji normalitas data dan uji Le-veneuntukmengujivariasipopulasi.Databerdistribusi normal danhomogen,dilanjutkandenganujioneway

Anovauntukmengetahuiperbedaanantaravariabelbe

-basdanterikat.Jikaterdapatperbedaanyangbermakna,

dilakukan uji Least Significant Difference.Jikadata tidakberdistribusinormaldantidakhomogen,diujinon

parametrikKruskall-Wallis,dandilanjutkan uji kom-parasi antar perlakuandenganuji Mann-Whitney.

HASIL

DatapengaruhimplantasiHANterhadapjumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi

gigi tikus putih wistar (rattus norvegicus) pada ke-lompokkontroldan perlakuan selama 14 hari dan 28 haritampakpadatabel1.Halini membuktikan bahwa pemberianHANmeningkatkanjumlahosteoblaspada penyembuhantulang pascaekstraksi gigitikuswistar.

Tabel 1 Rerata osteoblas

No Variabel Rerata 1 Kontrol H-14 18,3 Osteoblas 2 Kontrol H-28 21,4 Osteoblas 3 Perlakuan H-14 35,5 Osteoblas 4 Perlakuan H-28 43,6 Osteoblas K-28 P-28

Gambar1Perbandinganhistopatologiosteoblas kelompok kontrol (j) dan perlakuan H-28 (l)

Padagambar1tampakjumlahselosteoblasyang lebihtinggipadahewancobadenganpemberianHAN dibandingdenganhewankontrolpadahariyangsama.

DatadiujidenganujiShapiro-Wilk karena data kurangdari50diperolehhasilujiimplantasiHAN ter-hadappembentukanosteoblaspadapenyembuhan tu-langpascaekstraksipadasemuakelompok(p>0,05)di

-simpulkan bahwa data terdistribusi normal.

Tabel 2 Uji Shapiro-Wilk

Kelompok Nilai Sig

Kontrol H-14 0,968

Kontrol H-28 0,877

Perlakuan H-14 0,199

Perlakuan H-28 0,731

Tabel 3 Uji Levene

Variabel Sig Batas Sig

Jumlah osteoblas 0,071 0,05* Tabel 3 uji homogenitas Levene diperoleh hasil yang signifikankarena nilaisig=0,071>0,05.Jadi di-simpulkan kelompok kontrol dan perlakuan hari ke-14 dan hari ke-28 terbukti homogen. Selanjutnya di-lakukan uji parametrik one way anova (P=0,05).

HasilujiparametrikonewayAnovadiperolehnilai sig0,000<0,05,artinya terdapat pengaruh implantasi HAN terhadap pembentukan jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi tikus putih wistar hari ke-14 dan hari ke-28.

BerdasarkanujiLSDtampakbahwapengaruhpada

l

B

j

Tabel 4 Hasil uji one way Anova jumlah osteoblas

No Variabel Sig Batas Sig Keterangan

1 Jumlah Osteoblas 0,000 0,05 Ha diterima

Tabel 5 Uji beda LSD

pengukuran jumlah osteoblas pada dua kelompok ber

-bedaantarakelompokkontrol dan perlakuan hari ke-14danharike-28dengannilaikemaknaaanlebihkecil dari 0,05.

PEMBAHASAN

Hasil penelitian ini membuktikan bahwa terdapat pengaruhimplantasiHANterhadap jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksigigi tikus putihwistarhari ke-14 dan ke-28;terbanyakpadahari ke-28.Hal ini membuktikan bahwa pemberianHAN meningkatkan jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi tikus putih wistar.

UjiLSDantarakelompokkontrol dan perlakuan harike-14danharike-28keduanyaberpengaruh signi-fikansebabnilaisig<0,05.Halini membuktikan bah-waimplantasi HAN mempengaruhijumlahosteoblas padapenyembuhantulangpascaekstraksigigitikuspu

-tih wistar.

Bahan HAN mengalamikontakyanglebihrapat dengan jaringan disekelilingnya,sifatnyalebih cepat diresorpsidibandingkanHAkonvensionalsehingga dapat digantikan tulang baru serta memiliki jumlah molekul yang tinggi pada permukaannya. Tujuan penggunaan HA sintetik dalam pembentukan tulang alveolaradalahmenginduksidanmenstimulasisel-sel puncadanosteoblasuntukberproliferasi dan diferen-siasi dalam pembentukan tulang baru atauproses re-generasi tulang.Bonegraftinimampumenjadimedia bagisel-selpuncadanosteoblasuntukmelekat,hidup danberkembang denganbaikdidalamdefektulang.12

Hasil penelitian Ardhiyanto tentang jumlah os-teoblaspadaprosespenyembuhantulangpascaimplan

-tasiHA sintesis dari kalsit diperoleh hasil implantasi HA sintesis dari kalsit sebagai bone graft dapat me-ningkatkanjumlahselosteoblaspadaproses penyem-buhantulang.Websterdkk.jugamenunjukkanbahwa perlekatanosteoblasdanosteoklaslebihbanyakterjadi pada HAN dibandingkan HAkonvensionalsehingga prosespenyembuhancederatulangdapatterjadi lebih cepat pada HAN.12

Sel osteoblas sudah dapat terlihat pada hari

ke-14 yangmerupakan akhir dari fase inflamasi dan awal fase reparatif. Sel-sel mesenchymal pluripoten yang berasaldari periosteum maupun dari sumsum tulang berdiferensiasi menjadi sel-sel fibroblas, kondroblas, dan osteoblast, hal ini dihasilkan dari interaksi antar selyangakanmenstimulasigrowthfactor,sitokin,dan reseptor.Osteoinduktif faktor(growth factor) seperti

bonemorphogeneticprotein(BMP)dantransforming

growthfactor-β(TGF-β)padaHAsebagaibahangraft

jugamembantu menstimulasi formasitulangbaru se-hinggatampakpeningkatanjumlahosteoblaspadahari ke-28.13

Selosteoblasakanmenyebar ke permukaan ma-triksbonegraftsecaraperlahan-lahan.Sekresikompo

-nen adesif yang meliputiextracellularmatrix(ECM) dankompatibilitaspermukaanbahanbonegraft

me-nentukanprosespenempelansel osteoblas ke seluruh permukaan bahan bone graft. Proses ini, dimediasi olehformasifokusadesidan pembentukanplakyang tersusun dari integrin transmembran yang menghu-bungkansitoskeletondenganECMhasilsekresiantara bahan dengan sel. Fase adesi ini melibatkan protein ECM, protein membran sel dan protein sitoskeleton yangkemudianakanberinteraksibersamauntukmeng

-induksisinyaltransduksidan mempromosikan faktor transkripsi serta mengatur ekspresi gen. Media yang cocokakanmemudahkansel-selosteoprogenitorme

-nempatinya dan analog dengan kondisi tulang yang sebenarnyauntukdapatberproliferasidan berdiferen-siasi untuk menstimulasi proses osteogenesis.14

Hasilpenelitianbahwajumlahosteoblastertinggi terdapatpadakelompokperlakuanharike-28,men du-kunghipotesis bahwaterdapat pengaruh implantasi HAN terhadap jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi tikus putih wistar.

Berdasarkanhasilpenelitian,disimpulkanbahwa terdapat pengaruh implantasi HAN terhadap jumlah osteoblas pada penyembuhan tulang pascaekstraksi gigi tikus putih wistar. Selanjutnya, disarankan pene-litiantentangpemberianHANterhadaptulangdengan menggunakanmetodaidentifikasi yanglebihspesifik,

seperti imunohistokimia.

Variabel Perlakuan Perbandingan antar perlakuan Sig Batas sig

Osteoblas Kontrol (-) H-14 Kontrol (-) H28 0,041 0,05* Perlakuan H14 0,000 0,05* Perlakuan H28 0,000 0,05* Kontrol (-) H-28 Perlakuan H14 0,000 0,05* Perlakuan H28 0,000 0,05* Perlakuan H-14 Perlakuan H28 0,000 0,05*

DAFTAR PUSTAKA

1. Howe GL. Pencabutan gigi geligi the extraction of teeth, 2nd _{ed. Jakarta: ECG; 1999}

2. Sihombing I, Wangko S, Kalangi SJR.Peran estrogen pada remodeling tulang. Jurnal Biomedik 2012; 4(3):18-28 3. Jamjoon A,Cohen R.Grafts for ridge preservation.J Funct Biomater 2015; 3(6):833-48 [online] http://www.mdpi.com/

2079-4983/63/833/. Diakses tanggal 13 September 2019.

4. Nurhaeni CSW, Komara I. Socket preservation. Padjajaran J Dent 2015; 27(3):133-8

5. Machtei EE,Mayer Y,Horwitz.Prospective randomized controlled clinical trial to compare hard tissue changes follow-ing socket preservation usfollow-ing alloplasts,xenografts vs no grafting: clinical and histological findings. Implant Dent Relat Res 2018; 21:14–20

6. Darwis D,Warastuti Y.Sintesisdankarakterisasi komposit hidroksiapatit (ha) sebagai graft tulang sintetik.JurnalIlmiah Aplikasi Isotope dan Radiasi 2008; 4(2)

7. Anisa DM,Aisah N,Gustiono D.Pembuatangraft tulang denganproses ekstraksisenyawa hidroksiapatitdari tulang kor-teks sapi. Specta: Jurnal Fisika Dan Aplikasinya 2018; 3(1)

8. Vidyahayati IL, Dewi AH, Ana ID.Pengaruh substitusi tulang dengan hidroksiapatit (Hap) terhadap proses remodeling tulang. Medika Medika Muda 2016; 1(3)

9. PascawinataA,Prihartiningsih,DwirahardjoB.Perbandinganprosespenyembuhantulang pada implantasi hidroksiapatit nanokristalin dengan hidroksiapatit mikrokristalin. Jurnal Kedokteran Gigi 2013; 4(4): 236-41

10. Hamzah Z, Kartikasari N. Pencabutan gigi yang irrasional mempercepat penurunan struktur anatomis dan fungsi tulang alveolar. Stomatognatic 2015; 12(2): 61-6

11. Mescher AL. Buku histologi dasar Junqueira. Edisi ke-12. Jakarta: ECG; 2011.p.118

12. Ardhiyanto HB. Peran hidroksiapatit sebagai bone graft dalam proses penyembuhan tulang. Stomatognatic 2011;8(2) 13. Miller MD, Hart JA, Thompson R. Review of orthopaedics. 6th ed. Virginia: Saunders; 2012.p.5-11

14. Abdurrahim T, Sopyan I. Recent progress on the development of porous bioactive calcium phosphate for biomedical applications. Recent Patents on Biomedical Engineering 2008.p.213-29