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

Transkripsi

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

2 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 Oleh HENNY SUTRISMAN PROGRAM PENDIDIKAN DOKTER GIGI SPESIALIS ILMU KONSERVASI GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 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 : Program Studi : Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi Menyetujui Pembimbing : Prof. Trimurni Abidin, drg.,m.kes.,sp KG(K) Pembimbing I Prof.Dr. Harry Agusnar,MSc.,M.Phil Pembimbing II Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Trimurni Abidin, drg.,m.kes.,sp KG(K) Prof. H. Nazruddin, drg., C.Ort.,Ph.D., Sp. Ort

4 Tanggal Lulus : 05 Februari 2014 Telah diuji Pada Tanggal : 05 Februari 2014 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Prof. Trimurni Abidin, drg., M.Kes., Sp KG (K) : 1. Prof.Dr. Harry Agusnar, MSc., M.Phil. 2. Prof. Dr. Rasinta Tarigan drg., Sp KG (K) 3. Dr. Eng. Ir. Indra, MT

5 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 Henny Sutrisman

6 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. Wt % = Weight percent.

7 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 permukaan, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray

8 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, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray

9 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. 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

10 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 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,

11 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:

12 RIWAYAT HIDUP Keterangan Pribadi Nama : Henny Sutrisman Alamat Tempat Tinggal : Jalan Orion No. 1 Medan Jenis Kelamin : Perempuan Agama : Katolik No.Kontak : Nama Ayah : Halim Sutrisman Nama Ibu : Rita Pekerjaan : Dokter gigi Pendidikan Formal Sekolah Dasar : SD ST.Thomas 6 Medan ( ) Sekolah Menengah : SMP ST. Thomas 1 Medan ( ) Sekolah Menengah Atas : SMA ST.Thomas 1 Medan ( ) Diploma Bahasa Inggris : STIE IBBI Medan ( ) Fakultas Kedokteran Gigi : Medan ( ) Pasca Sarjana : - Magister Ilmu Kedokteran Gigi Medan ( ) - Program Pendidikan Dokter Gigi Spesialis Konservasi Gigi FKG USU (2011- sekarang) Publikasi 1. Short lecture: The Addition of Horseshoe Crab s High Molecular Chitosan in GIC to Increase The Bioactivity in Atraumatic Restoration Technique

13 pada 8 th FDI-IDA Joint Meeting & Medan International Dental Exhibition, November 2012 di Medan, Indonesia. 2. Short lecture: Healing of Combined Endo-Perio Lesion Following Application of Calcium Hydroxide in Maxillary Second Molar: A Case Report pada The 2 nd Riau Scientific-Expo, April 2013 di Pekanbaru, Indonesia. 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. 4. Poster: The Esthetic Rehabilitation of Fractured Maxillary Anterior Teeth: A Case Report pada seminar Medan Esthetic Dentistry II, Februari 2014 di Medan, Indonesia.

14 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISTILAH ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR RIWAYAT HIDUP DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i ii iii iv vii ix xii xiii xv BAB 1. PENDAHULUAN Latar belakang Rumusan masalah Tujuan penelitian Manfaat penelitian 9 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Perkembangan semen ionomer kaca Semen ionomer kaca modifikasi resin Semen ionomer kaca nano partikel SIK sebagai material bioaktif Adhesi SIK-Dentin Kitosan Kitosan blangkas (Tachypleus gigas) Kitosan nanopartikel Alat uji Scanning Electron Microscope (SEM) Energy Dispersive X-Ray (EDX) Landasan teori Kerangka konsep Hipotesis penelitian 34 BAB 3. METODE PENELITIAN 35

15 3.1 Desain penelitian Tempat dan waktu Sampel dan besar sampel penelitian Sampel penelitian Besar sampel penelitian Variabel dan definisi operasional Variabel penelitian Variabel bebas Variabel terikat Variabel terkendali Variabel tidak terkendali Definisi operasional Alat dan bahan penelitian Alat penelitian Bahan penelitian Prosedur penelitian Pembuatan pasta kitosan Persiapan sampel Pembuatan bahan uji Perlakuan dan pengujian sampel Prosedur pengujian sampel dengan EDX Prosedur pengujian dengan SEM Analisis statistik 50 BAB 4. HASIL PENELITIAN Gambaran mikrostruktur permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel Gambaran permukaan dentin yang diaplikasikan SIKMR, SIKMRn serta SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel Perbedaan Komposisi Elemen Material Uji Efek penambahan kitosan molekul tinggi nanopartikel terhadap komposisi kimia pada SIKMR dan SIKMRn 57 BAB 5. PEMBAHASAN Efek penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn terhadap mikrostruktur permukaan dentin Efek penambahan kitosan nanopartikel pada SIKMR dan SIKMRn

16 terhadap komposisi elemen partikel 65 BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 70 DAFTAR PUSTAKA 71 LAMPIRAN 75

17 DAFTAR TABEL No. Judul Halaman 2.1 Komposisi kimia kitosan Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur dari variable bebas dan tergantung dari penelitian Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMRn (n=6) Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dengan SIKMR yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6) Perbedaan komposisi elemen antara SIKMRn dengan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6) Perbedaan komposisi elemen antara SIKMR dan SIKMRn yang ditambahkan kitosan molekul tinggi nanopartikel (n=6) 60

18 DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman 2.1 Gambaran SEM dari SIK, SIKMR dan SIKMRn Sebelas tahapan reaksi bioaktivitas kelas A Gambaran SEM (x3000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin Gambaran SEM (x20000) permukaan antara FujiFil LC dan dentin Struktur bangun kitin dan kitosan Kitosan Blangkas Cara kerja SEM Spektrum EDX yang menggambarkan energy dan intensitas Bahan penelitian yang akan digunakan Serbuk kitosan Blangkas Proses pembuatan pasta kitosan Pasta kitosan nano dari blangkas yang siap dipakai Pengukuran preparasi kavitas dari batas CEJ Proses persiapan sampel Pemotongan sampel Neraca analitik Alat SEM dan EDX Mesin coating Sampel yang telah siap di coating 49

19 4.1 Permukaan mikrostruktur SIKMR dan SIKMRn (pembesaran 2000x) Permukaan mikrostruktur (a). SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 2000x); (b). SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 500x) Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x). (a). SIKMR dengan dentin; (b). SIKMRn dengan dentin Permukaan antara bahan restorasi dengan dentin (pembesaran 500x). (a). SIKMR yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin; (b). SIKMRn yang ditambahkan kitosan nanopartikel dengan dentin Mikrostruktur permukaan antara SIKMRn yang ditambahkan Kitosan nanopartikel dengan dentin (pembesaran 50x) Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR, SIKMRn, SIKMR+ Kitosan, SIKMRn + Kitosan Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMRn Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMR dan SIKMR + Kitosan Perbedaan rerata komposisi elemen pada SIKMRn dan SIKMRn + Kitosan 58

20 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 8 Hasil SEM-EDX 100