1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Struktur email dan dentin pada gigi merupakan faktor penting terjadinya karies. Hal ini dipengaruhi oleh morfologi dan kandungan mineral penyusun gigi (Samaranayake, 2012). Di samping itu kondisi lingkungan rongga mulut juga memberi kontribusi dalam meningkatkan kekuatan gigi dengan cara menyediakan komponen mineral yang berperan dalam struktur apatit gigi (Dean, et al., 2011). Email merupakan jaringan biologis terkeras di dalam tubuh yang melindungi mahkota gigi. Email terdiri dari 96% mineral anorganik dalam bentuk hidroksiapatit dan 4% material organik. Hidroksiapatit adalah kristal kalsium fosfat yang diperlukan untuk kekuatan mekanis dan kekerasan jaringan juga terdapat pada tulang, dentin, dan sementum. Meskipun email merupakan jaringan terkeras dalam tubuh manusia, email bersifat permeabel terhadap beberapa cairan, bakteri, serta produk bakteri rongga mulut (Avery dan Chiego, 2006; Bath-Balogh dan Fehrenbach, 2012; Cole, et al., 1977). Karies akan terjadi ketika demineralisasi lebih besar daripada remineralisasi (Rugg-Gunn, 1997). Demineralisasi email akan berlangsung dalam kondisi ph permukaan gigi di bawah batas minimum yaitu 5,5. Apabila proses demineralisasi terjadi secara terus menerus maka terjadi pengikisan email gigi secara progresif akibat interaksi ion asam dengan gugus fosfat yang menghasilkan penguraian sebagian atau keseluruhan kristal hihroksiapatit permukaan (Ren, 2011). Remineralisasi oleh ion Ca 2+, PO 3-4, dan OH - yang terdapat dalam saliva 1
2 untuk membentuk kristal hidroksiapatit pada email gigi akan menyeimbangkan proses demineralisasi sehingga mempertahankan email gigi (Stoker, 2013). Email memiiliki kekerasan jauh lebih besar dibandingkan dengan dentin. Hal ini disebabkan karena ukuran kristal hidroksiapatit pada email 30 kali lebih besar dibandingkan dengan ukuran kristal hidroksiapatit pada dentin (Avery dan Chiego, 2006; Nanci, 2013). Meningkatnya ukuran kristal hidroksiapatit berbanding lurus dengan peningkatan kekerasan permukaan email gigi (Sadeghpour, 2007). Kekerasan merupakan indikator ketahanan permukaan suatu materi terhadap faktor mekanis maupun kimiawi. Terjadinya goresan atau paparan zat yang bersifat asam akan melunakkan permukaan email. Hal ini dapat terjadi karena apabila terjadi kerusakan pada kristal, maka ikatan atom menjadi longgar dan kristal membentuk partikel polihedral dengan ukuran yang lebih kecil (Glusker, et al., 1994; McCabe dan Walls, 2008). Pengujian kekerasan email gigi merupakan hal penting untuk mengetahui dan menguji demineralisasi dan remineralisasi pada gigi (Gutiérrez-Salazar dan Reyes-Gasga, 2003). Kristal hidroksiapatit email berbentuk heksagonal dengan lebar 60 70 nm dan ketebalan 25 30 nm atau 30 lebih besar dibandingkan dengan dentin. Ukuran kristal ini menyebabkan kekerasan email jauh lebih besar dibandingkan dengan dentin (Avery dan Chiego, 2006; Nanci, 2012). Kristal ini merupakan komponen mekanis yang menggambarkan kekerasan permukaan (Glusker, et al., 1994). Email merupakan jaringan avaskular dan tidak terdapat inervasi sehingga tidak terjadi remodelling atau daya reparative apabila mengalami kerusakan.
3 Email perlu dipertahankan keberadaannya dengan cara pencegahan terhadap karies. Strategi pencegahan merupakan hal penting dalam manajemen karies untuk menekan resiko terjadinya karies pada anak-anak (AAPD, 2014; Bath- Balogh dan Fehrenbach, 2012; Putri, et al., 2012). Biji kakao (Theobroma cacao L.) yang diekstraksi memiliki kandungan senyawa aktif theobromine dengan rerata 20,3 mg/g. Senyawa ini umum dijumpai pada cokelat bubuk, cokelat batang, dan juga digunakan dalam suplemen makanan (Craig dan Nguyen, 1984 cit. Amaechi, et al., 2013; FDA, 2011). Senyawa theobromine dapat meningkatkan formasi dan ukuran kristal hidroksiapatit sehingga mampu meningkatkan kekerasan permukaan email gigi. Theobromine memungkinkan kalsium dan fosfat dari saliva pada proses remineralisasi bersatu membentuk unit kristal hidroksiapatit dengan ukuran empat kali lebih besar dibandingkan dengan kondisi normal (Amaechi, et. al., 2013; Sadeghpour, 2007). Peningkatan ukuran kristal ini terjadi karena reaksi interstisi ion-ion theobromine yang berukuran lebih kecil ke dalam porus mikro kristal. Hal ini akan meningkatkan densitas kristal dan menyebabkan peningkatan microstrain kristal apatit sehingga terjadi peningkatan ukuran kristal. Peningkatan regangan di dalam kristal tersebut akan menyebabkan gaya tarik antar atom dan membuat apatit lebih sulit untuk dipecah (Gunawan, 2006). Menurut Amaechi et al. (2013), konsentrasi efektif theobromine dalam meningkatkan kekerasan dan ukuran kristal email permukaan gigi yaitu 1,1 mmol/l dalam perlakuan selama 2 menit. Kargul et al. (2012) menemukan bahwa terjadi proteksi permukaan email lebih baik pada kelompok perlakuan
4 theobromine konsentrasi 200 mg/l selama 5 menit dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok perlakuan dengan konsentrasi 100 mg/l. Syafira et al. (2012) menyebutkan bahwa konsentrasi efektif theobromine dalam meningkatkan kekerasan gigi yaitu 500 mg/l dan 1000 mg/l dengan perendaman selama 15 menit. Terdapat perbedaan pendapat mengenai konsentrasi dan lama perendaman dalam larutan yang mengandung theobromine. Maka dari itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai variasi konsentrasi larutan yang mengandung theobromine dan lama perendaman dalam senyawa tersebut. Hal ini mengingat pentingnya pertimbangan dosis serta waktu yang efektif dan efisien untuk hasil yang maksimal terhadap email gigi khususnya terhadap kekerasan dan struktur apatit email gigi. B. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang tersebut, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: Bagaimana pengaruh konsentrasi dan lama perendaman dalam larutan estrak biji kakao (Theobroma cacao L.) terhadap kekerasan permukaan dan kristal apatit email gigi?
5 C. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi dan lama perendaman dalam larutan estrak biji kakao (Theobroma cacao L.) terhadap kekerasan permukaan dan kristal apatit email gigi D. Manfaat Penelitian 1. Untuk Ilmu Pengetahuan Dari hasil penelitian ini akan menambah informasi mengenai kandungan biji kakao (Theobroma cacao L.) serta pengaruhnya terhadap kekerasan permukaan dan kristal apatit email gigi berdasarkan konsentrasi dan lama perendaman dalam larutan untuk pencegahan karies. 2. Untuk Klinisi Sebagai salah satu pilihan bahan dalam pencegahan karies gigi khususnya pada pasien anak dan remaja. E. Keaslian Penelitian Penelitian ini meneliti mengenai pengaruh konsentrasi dan lama perendaman dalam larutan ekstrak biji kakao (Theobroma cacao L.) yang mengandung theobromine sebesar 15% dengan konsentrasi larutan 1400 mg/l, 3300 mg/l, dan 6600 mg/l (mengandung theobromine sebesar 200 mg/l, 500 mg/l, dan 1000 mg/l) dalam waktu 5 menit, 10 menit, dan 15 menit terhadap kekerasan permukaan dan kristal apatit email gigi. Uji kekerasan yang digunakan yaitu dengan Vickers microharndess tester dan untuk mengetahui struktur kristal
6 apatit email gigi menggunakan X-Ray Diffraction. Penelitian ini belum pernah dilakukan sebelumnya. Penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya adalah mengenai pengaruh konsentrasi theobromine 100 mg/l, 500 mg/l, dan 1000 mg/l selama 15 menit terhadap kekerasan permukaan email gigi dengan menggunakan uji kekerasan berbeda yaitu Knoop microhardness tester (Syafira, et al., 2012). Amaechi, et al. (2013) melakukan peneltian secara in vitro dengan simulasi ph cycling mengenai remineralisasi lesi artifial email dengan theobromine konsentrasi 0,0011 mol/l. Kargul, et al. (2012) meneliti permukaan email manusia dengan pemberian larutan theobromine konsentrasi 100 mg/l dan konsentrasi 200 mg/l secara mikroskopis untuk melihat morfologi kristal hidroksiapatit. Penelitian lain yang digunakan sebagai acuan penelitian ini yaitu pengaruh karbamid peroksida dan stannous fluoride terhadap ukuran kristal email gigi dengan pengukuran difraksi sinar-x (Tjandrawinata dan Hikam, 1997).