BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Dewasa ini, material restorasi resin komposit telah menjadi pilihan bagi para dokter gigi untuk merestorasi lesi karies pada gigi anterior sesuai dengan kualitas estetik dan kemampuan bahan tersebut berikatan dengan struktur gigi. Walaupun telah banyak perbaikan yang dicapai dalam hal warna dan daya tahan terhadap tekanan kunyah, kontraksi polimerisasi masih menjadi masalah terbesar pada bahan restorasi resin komposit. 4,5,6 Dalam usaha untuk mengurangi kontraksi polimerisasi, para peneliti di bidang kedokteran gigi mengembangkan suatu resin komposit dengan komponen matriks resin baru. 6,10 2.1. Resin Komposit Resin komposit merupakan tumpatan sewarna gigi yang merupakan gabungan atau kombinasi dua atau lebih bahan kimia berbeda dengan sifat-sifat unggul atau lebih baik dari pada bahan itu sendiri. 3 Resin komposit terdiri atas tiga komponen utama, yaitu: komponen organik (resin) yang membentuk matriks, bahan pengisi (filler) anorganik dan bahan interfasial untuk menyatukan resin dan filler yang disebut coupling agent. Oleh sebab itu, resin komposit dapat didefinisikan pula sebagai material yang tersusun dari matriks organik dan partikel bahan pengisi anorganik yang dihubungkan oleh coupling agent. 21 Selain mengandung tiga komponen utama tersebut, resin komposit juga mengandung pigmen warna agar resin
komposit dapat menyerupai warna struktur gigi dan inisiator serta aktivator untuk mengaktifkan mekanisme pengerasan. Suksesnya restorasi komposit secara klinis bergantung pada polimerisasi yang sempurna. Polimerisasi merupakan proses pembentukan polimer dari gabungan beberapa monomer. Polimerisasi pada komposit menggunakan gugus radikal yang diperoleh melalui aktivasi dengan cahaya (light-cured composite) atau senyawa kimia (self-cured composite). Pada resin komposit dengan aktivasi cahaya, harus diperhatikan kedalaman dan warna (keopakan) resin komposit, serta jarak, kualitas, dan arah sinar. Penetrasi sinar efektif sampai kedalaman 2 mm, sehingga dianjurkan teknik aplikasi berlapis (layer by layer) dengan ketebalan resin komposit maksimal 2 mm. Warna resin komposit yang lebih gelap, memerlukan penyinaran yang lebih lama. Resin komposit yang diaktivasi sinar akan mengalami pengerutan polimerisasi ke arah sumber sinar. Pengerutan polimerisasi berhubungan dengan faktor konfigurasi (C-factor). C-factor merupakan perbandingan antara permukaan yang berikatan dengan permukaan bebas. Semakin tinggi C-factor maka semakin tinggi potensi terjadinya stress pengerutan polimerisasi. 3 Lutz dan Phillips (1983) mengklasifikasikan resin komposit berdasarkan ukuran partikel filler dan distribusinya, yaitu: a. Resin komposit makrofil Resin komposit makrofil mempunyai ukuran filler 1-5 µm. Resin komposit tipe ini mempunyai daya tahan yang baik terhadap fraktur, dapat dipolish tetapi hasilnya tidak begitu baik (semipolishable). Bahan ini diindikasikan untuk gigi posterior dan pembuatan core. 2 3, 21-23
b. Resin komposit mikrofil Resin komposit mikrofil mempunyai ukuran filler 0,04 µm. Resin komposit tipe ini mempunyai daya tahan yang rendah terhadap fraktur, dapat dipolish dengan sangat baik serta mengkilat dan warnanya stabil. Bahan ini diindikasikan untuk restorasi kavitas klas III, kavitas klas V, kavitas klas IV yang kecil dan untuk labial veneers. c. Resin komposit hybrid Resin komposit hybrid mempunyai ukuran filler 0,04-5 µm. resin komposit tipe ini mempunyai daya tahan yang lebih baik terhadap fraktur, dapat dipolish dengan baik dan warnanya stabil. Resin komposit hybrid mengandung dua macam filler yaitu partikel makrofil dengan penambahan partikel mikrofil. Kategori terbaru dari resin komposit adalah resin komposit tipe Nanofilled Composite. Resin komposit ini mengandung dua jenis partikel filler yaitu nanomer dan nanocluster. Partikel nanomer mengandung silika dengan ukuran yang sangat kecil yaitu 25 70 nm dengan penambahan silane dan secara sempurna dapat berikatan dengan matriks resin, dan partikel nanocluster berukuran 0,4 1 µm. Kombinasi kedua partikel dapat mengurangi celah interstitial dari partikel filler sehingga dapat meningkatkan muatan filler, sehingga memiliki sifat fisik yang lebih baik dan dapat dipolish lebih baik.
Pembagian resin komposit berdasarkan perbandingan banyaknya volume matriks resin dan bahan pengisi yang mempengaruhi daya alirnya (viskositas): 1. Resin komposit flowable Bahan resin komposit flowable diperkenalkan pertama kali pada pertengahan tahun 1990 dengan indikasi sebagai bahan tumpatan dalam prosedur restorasi adhesif. Bahan restorasi ini diformulasikan dengan ukuran partikel yang hampir sama dengan ukuran partikel resin komposit hybrid. Resin ini mempunyai volume filler lebih sedikit dari pada resin komposit biasa. Karena itu bahan ini mempunyai viskositas yang lebih rendah dan kemampuan flow yang tinggi sehingga merupakan pilihan yang baik untuk restorasi pit dan fisur, dan juga dapat dengan mudah mengisi atau menutupi celah kavitas yang kecil dan dapat beradaptasi lebih baik sehingga menghasilkan perbaikan ketahanan penyatuan gigi dengan restorasi, namun bahan ini juga mengalami pengerutan yang lebih besar dan mudah aus karena kurangnya kekuatan. 21,24 2. Resin komposit packable Pada akhir tahun 1996 diperkenalkan resin komposit packable atau resin komposit condensable. Memilki filler yang tinggi yang dapat menyebabkan viskositas atau kekentalan bahan ini meningkat sehingga sulit untuk mengisi celah kavitas yang kecil, tetapi dengan semakin besarnya komposisi filler juga menyebabkan bahan ini dapat mengurangi pengerutan selama polimerisasi, memiliki koefisien ekspansi termal yang hampir sama dengan struktur gigi, dan adanya perbaikan sifat fisik terhadap adaptasi marginal. 25 22
2.1.1 Resin Komposit Berbasis Methacrylate Resin komposit berbasis methacrylate diperkenalkan sebagai tumpatan sewarna gigi dalam profesi kedokteran gigi oleh R.L. Bowen pada tahun 1960. Bahan dasar matriks resin (Gambar 1) yang umum digunakan adalah bisfenol A-glisidil metachrylate (Bis-GMA), urethan dimetachrylate (UDMA), dan trietilen glikol dimetachrylate (TEGDMA). Resin komposit mengandung 15% sampai 25% bahan resin dari keseluruhan bahan. Kedua resin Bis-GMA dan UDMA digunakan sebagai basis resin sementara TEGDMA digunakan sebagai pengencer untuk mengurangi kekentalan resin basis, khususnya Bis-GMA. Penambahan TEGDMA atau dimetakrilat dengan molekul rendah lainnya meningkatkan pengerutan polimerisasi, suatu faktor yang membatasi jumlah dimetakrilat berat molekul rendah yang dapat digunakan dalam komposit. UDMA Gambar 1. Ikatan matriks resin Bis-GMA, TEGDMA, dan UDMA 3
Bahan pengisi (filler) yang ditambahkan ke dalam matriks resin methacrylate akan meningkatkan sifat bahan matriks bila partikel pengisi benar-benar berikatan dengan matriks resin. Bila tidak, partikel bahan pengisi dapat melemahkan bahan. Filler juga berguna untuk mengurangi kontraksi polimerisasi, mengurangi koefisien muai termis komposit, meningkatkan sifat mekanis komposit antara lain kekuatan dan kekerasan, mengurangi penyerapan air,. Bahan pengisi (filler) yang biasa digunakan adalah crystalline quartz, lithium glass ceramic, borosilicate glass atau lithium alumunium silicate. Ikatan antara kedua fase komposit inilah yang dibentuk oleh coupling agent. Aplikasi coupling agent yang tepat (silane), dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanis serta memberikan stabilitas hidrolitik untuk mencegah air berpenetrasi di antara permukaan resin dan filler. Resin komposit dengan monomer metachrylate dapat mengeras melalui mekanisme tambahan yang diawali oleh radikal bebas yang dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu diaktivasi kimiawi dan diaktivasi sinar. 3 2.1.2 Resin Komposit Berbasis Silorane Penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisik resin komposit terus berkembang, terutama untuk mengatasi masalah pengerutan yang mendukung perlekatan yang baik. Silorane diperkenalkan pada kedokteran gigi pada tahun 2007 oleh Weinman. 26 Silorane merupakan resin komposit yang telah terbukti mampu mengurangi pengerutan. 11 Resin komposit silorane melibatkan mekanisme resin kimia yang berbeda dari resin komposit metachrylate. Komponen lainnya terdiri dari komponen yang sama dengan resin komposit methacrylate. 8,14
Gambar 2. Komposisi resin komposit berbasis 6 silorane Komposisi resin komposit berbasis silorane terdiri dari partikel filler (76%) yaitu fine quartz particle dan yttrium fluoride, matriks resin (23%) yaitu siloxane dan oxirane, komponen initiator (0,9%) yaitu camphorquinone yang dapat mengaktifkan mekanisme pengerasan dengan spektrum cahaya, komponen stabilizer (0,13%) pada silorane berupa iodonium salt, dan komponen pigmen warna (0,005%) pada resin komposit silorane yang dapat menyerupai warna struktur gigi(gambar2). Matriks resin silorane dihasilkan dari reaksi penggabungan monomer siloxane dan oxirane. Siloxane merupakan bahan yang memiliki sifat hidrofobik dan oxirane sangat dikenal karena penyusutannya yang rendah dan stabilitasnya yang sangat baik terhadap pengaruh reaksi fisik dan kimia. 6,10,13 Weinmann et al (2005) menyatakan bahwa silorane merupakan bahan resin berbasis sistem monomer baru yang sangat menjanjikan. Mekanisme untuk mengurangi stress pada sistem ini diperoleh dengan terbukanya cincin oxirane selama polimerisasi (Gambar 3). 11 6
Gambar 3. Ikatan matriks resin silorane 8 Berdasarkan ukuran partikel filler, silorane termasuk ke dalam kategori resin komposit microhybrid dengan bahan pengisi dasar berukuran partikel 0,1-1 µm dikombinasikan dengan bahan pengisi mikro 3-5% berat. Keuntungan dari penambahan partikel bahan pengisi ini adalah dapat menguatkan matriks resin, mengurangi penyusutan saat polimerisasi, mengurangi thermal ekspansi dan kontraksi, meningkatkan viskositas, mengurangi reasorbsi air serta meningkatkan radiopacity (Tabel1). 3, 21 Silorane dapat disinari dengan halogen light curing maupun light-emitting diode (LED) light curing unit. Proses polimerisasi menggunakan halogen light curing 2 dengan panjang gelombang 400-500 nm dengan intesitas 500-1400 mw/cm selama 40 detik. Proses polimerisasi menggunakan light-emitting diode (LED) light curing unit dengan panjang gelombang 430-480 nm dengan intesitas 500-1000 mw/cm 2 selama 40 detik.
Tabel1. KOMPOSISI RESIN KOMPOSIT SILORANE DAN METHACRYLATE 34 Resin Komposit Silorane (Filtek P90) Microhybride (0.1-2 μm, 55 vol %) Matriks Resin : Siloxane, Oxirane Filler : Quartz, Yttrium fluoride Initiator : Camphorquinone, Iodonium salt Resin Komposit Methacrylate (Filtek P60) Packable (0.01 3.5 μm, 61 vol%) Matriks Resin : Bis-GMA,UDMA, TEGDMA Filler : Zirconia/silica Initiator : Camphorquinone 2.2 Sistem Adhesif Sehubungan dengan karakteristik resin komposit yaitu adanya pengerutan selama polimerisasi, maka keberhasilan restorasi resin komposit pada dasarnya juga tergantung pada adhesif atau perlekatan yang efektif dan tahan lama pada struktur enamel dan dentin. 27 Secara terminologi, adhesi adalah proses perlekatan dari suatu substansi ke substansi lainnya. Permukaan atau substansi yang berlekatan disebut adherend. Bahan perekat atau adhesif, atau bonding agent/ adhesive system adalah bahan yang bila diaplikasikan pada permukaan suatu benda dapat melekat, dapat bertahan dari pemisahan, dan dapat menyebarluaskan beban melalui perlekatannya. 27,28
Gambar 4. Definisi terminologi sistem adhesif Sejak Buonocore (1955) memperkenalkan teknik etsa asam, banyak penelitian telah mencoba metode-metode untuk mempertahankan adhesi antara resin dan struktur gigi. Etsa asam mengubah permukaan enamel yang licin menjadi permukaan yang sangat tidak beraturan dan juga meningkatkan energi permukaannya. Ketika suatu bahan berbasis resin diaplikasikan ke permukaan yang teretsa, resin berpenetrasi ke dalam permukaan tersebut. Monomer-monomer dalam bahan tersebut berpolimerisasi dan menyatu dengan permukaan enamel merupakan mekanisme adhesi dari resin ke enamel (Gambar 4). 29 Dewasa ini, sistem adhesif self-etch telah mendapatkan peningkatan popularitas di kalangan dokter gigi. Sistem adhesif ini menjadi terkenal karena mudah 28 digunakan dan menjanjikan kekuatan perlekatan yang konsisten. Pada sistem ini, smear layer tidak disingkirkan, kemungkinan untuk terjadi sensitivitas post operative yang disebabkan infiltrasi resin yang tidak sempurna pada tubulus dentin dapat
dikurangi. 32 Selain itu, air merupakan komponen paling penting dari sistem ini untuk mengadakan ionisasi dari monomer asam untuk demineralisasi jaringan keras gigi dan sensitivitas teknik dalam tahap hidrasi matriks kolagen yang terdemineralisasi dapat dieliminasi. Berdasarkan jumlah tahapan dalam aplikasi klinisnya, sistem adhesif self-etch dibagi atas dua kategori yaitu: 2 9 a. Two-step self-etch adhesive Sistem adhesif generasi ke-6 self-etching primer atau two-step self-etch adhesive merupakan kombinasi antara etsa dan primer dalam satu botol diikuti dengan resin adhesif. Kombinasi ini dapat mengurangi waktu kerja, mengurangi sensitifitas dan untuk mencegah kolapsnya kolagen. b. One-step self-etch adhesive (all in one) Semua unsur bahan bonding dikombinasikan dalam satu botol, sehingga hanya terdiri dari satu tahap aplikasi (single application). Pada sistem adhesif total-etch, seluruh smear layer akan disingkirkan dan serat kolagen akan terpapar akibat etsa asam sehingga dapat menciptakan kondisi yang baik untuk retensi mikromekanis melalui infiltrasi monomer resin, tetapi penyingkiran seluruh smear layer dari permukaan dentin menyebabkan jaringan kolagen yang terpapar menjadi kolaps. Untuk mengatasi hal tersebut, dikembangkan sistem adhesif self-etch. Sistem adhesif self-etch menggunakan asam primer untuk memodifikasi smear layer, mendemineralisasikan permukaan dentin dan mengekspos kolagen. Aplikasi bahan adhesif akan berikatan dengan kolagen yang terekspos dan
membentuk lapisan hybrid. Selain itu, asam primer akan menginfiltrasi smear plug dan mempersiapkan jalur bagi penetrasi bahan adhesif ke dalam smear plug dan kemudian berpolimerisasi membentuk resin tag (Gambar 5). Oleh karena terhalang oleh smear layer, maka asam primer tidak dapat merembes lebih dalam sehingga lapisan hybrid yang terbentuk lebih pendek jika dibandingkan dengan sistem totaletch. 32 Gambar 5. Mekanisme perlekatan self-etching primer A. smear layer yang melekat pada permukaan dentin B. Aplikasi bahan primer (biru) dan akan berpenetrasi ke dalam smear layer dan smear plug C. Aplikasi bahan adhesif Sistem adhesif yang digunakan untuk resin komposit silorane adalah sistem adhesif generasi ke-6 yaitu two-step self-etch adhesive. Sistem adhesif ini terdiri dari dua bagian, bagian yang pertama adalah bahan etsa dan primer dengan ph ±2,7 dan bagian kedua adalah resin adhesif. Pada prinsipnya, monomer asam yang melekat pada jaringan gigi akan menciptakan pola retensi untuk kemudian menghasilkan perlekatan mikromekanis pada gigi. Bahan primer dan etsa silorane terdiri dari fosforilasi metachrylate. monomer lain seperti Bis-GMA dan HEMA, sistem pelarut terdiri dari air dan ethanol untuk melembabkan dan penetrasi ke jaringan gigi, dan
champorquinone untuk menginduksi mekanisme pengerasan. Partikel filler dalam sistem adhesif silorane adalah lithium alumunium silicate yang ukuran partikelnya ±7 nm. Bahan filler ini berguna untuk menambah kekuatan mekanis (Tabel 2). Bagian yang kedua adalah resin bonding yang bersifat hydrophobic. Resin bonding memiliki monomer hydrophobic guna menyesuaikan dengan resin komposit silorane yang bersifat hydrophobic juga (gambar6). Komponen lainnya, monomer asam yang memulai pembukaan cincin dari resin komposit silorane sehingga menghasilkan ikatan kimia. Resin bonding memiliki partikel filler yaitu lithium aluminium silicate yang berguna untuk menambah kekuatan mekanis dan mempertahankan viskositas bahan bonding. 6,14 Gambar 6. Mekanisme perlekatan sistem adhesif silorane 6 Dalam penelitian ini, akan diuji tensile bond strength antara resin komposit berbasis methacrylate (Filtek P60) dan silorane (Filtek P90) dalam bentuk packabel atau condensable dengan menggunakan sistem adhesif Silorane dan Adper SE Plus. Kedua sistem adhesif tersebut termasuk dalam kategori two-step self-etching.two-
step self-etching telah dirancang khusus untuk menyediakan ikatan yang tahan lama dan kuat dari resin komposit ke email dan dentin, serta menyediakan basis yang baik guna mencegah adanya kebocoran marginal dari restorasi serta masalah penyusutan dan stress polimerisasi dari restorasi. Tabel 2. KOMPOSISI SISTEM ADHESIF SILORANE DAN METHACRYLATE 35 Silorane System Adhesive 3M ESPE Self-etching, prime, bond Primer: phosphorylated methacrylates, Vitrebond copolymer, bis-gma, HEMA, water, ethanol, silane-treated silica filler, initiators, stabilizers. Bond: hydrophobic dimethacrylate, phosphorylated methacrylates, TEG- DMA, silane-treated silica filler, initiators, stabilizers Adper SE Plus 3M ESPE Self-etching, prime, bond Liquid A: water, HEMA, rose bengal dye, surfactant Liquid B: methacrylate resins (UDMA/ TEG- DMA), HEMA phosphate dan MHP, bonded zirconia nanofiller, photoinitiators.