Biokeramik pada Dental Implant Latar Belakang Perkembangan ilmu kedokteran tak lepas dari peranan dan kerjasama engineer dalam menciptakan berbagai peralatan canggih yang menunjangnya. Bisa dikatakan bahwa ilmu kedokteran tidak akan berkembang sepesat sekarang tanpa adanya campur tangan engineer dalam menciptakan berbagai peralatan mutakhir dalam bidang kedokteran. Salah satu contoh yang dapat kita ambil adalah penggunaan X-ray dalam usaha diagnosis di bidang kedokteran. Selain itu salah satu peranan engineer dalam bidang kedokteran yang masih terus diminati dan berkembang adalah biomaterial. Pengertian Biomaterial dan Biokeramik Definisi biomaterial menurut John Park adalah material sintesis yang digunakan untuk mengganti bagian dari sistem yang hidup dan berfungsi dengan cara kontak langsung dengan jaringan hidup. Sedangkan menurut William D.F. adalah suatu material tak-hidup yang digunakan sebagai perangkat medis dan mampu berinteraksi dengan sistem biologis Jika dirangkum dari kedua pendapat tersebut maka dapat kita simpulkan bahwa biomaterial adalah suatu material tak hidup yang digunakan dalam bidang kedokteran untuk berinteraksi dengan jaringan hidup. Jika dihubungkan dengan material keramik dapat disimpulkan biokeramik adalah keramik yang digunakan untuk kesehatan pada tubuh manusia Klasifikasi biomaterial implant dalam advanced ceramics Klasifikasi biomaterial dalam advanced ceramics dapat dibagi menjadi 3 yaitu, Reaksi sel - implant Akibat Contoh Bioinert Sel membentuk kapsul serabut yang tidak menempel pada disekitar implant Alumina (Al 2 O 3 ), Zirconia (ZrO 2 ) dan karbon
Bioaktif Sel membentuk ikatan antar muka dengan implant Hidroksi apatit, bio-glass, A-W glass Bioresorable Sel mengganti implant β-tricalsium fosfat, hidroksi apatit karbonat, kalsium karbonat Sifat dan Syarat Biomaterial pada Material Implant Pesyaratan umum biomaterial adalah faktor biokompabilitas dari suatu material. Biokompabilitas merupakan suatu sifat dimana biomaterial tidak memberikan respon yang merugikan dan respon yang bersifat toksik terhadap tubuh begitu pula sebaliknya, tubuh tidak memberikan reaksi yang merugikan bagi material. Untuk biomaterial yang pemasangannya di luar tubuh biasanya mempersyaratkan biokompabilitas dan strength atau fleksibilitas tertentu. Sedangkan untuk material yang diimplan ke dalam tubuh biasanya harus dapat berintegrasi dengan jaringan dimana ia ditempatkan atau dapat beroseointegrasi. Dalam hal ini sifat beroseointegrasi adalah suatu material yang memiliki kemiripan dengan jaringan tubuh dan dapat aktif berinteraksi pada jaringan sekitarnya. Khusus untuk material implant orthopedik atau material yang kerjanya memerlukan kekuatan mekanik persyaratannya dapat dilihat pada bagan di bawah ini. Gambar 1. Bagan persyaratan untuk material implant Untuk dental implant sendiri syarat yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut: Bersifat biokompatibel Mampu menahan beban-beban mekanik yang tinggi saat sedang berfungsi, terutama beban pengunyahan Tahan terhadap korosi saat bereaksi dengan cairan-cairan di dalam mulut
Aktif dengan jaringan sehingga terjadi oseointegrasi yaitu penyatuan material implan dengan jaringan sekitar Dental Implant Material Dental merupakan salah satu hasil dari pengembangan dan aplikasi ilmu biomaterial dan tentunya umum digunakan dan dikembangkan dalam bidang kedokteran gigi. Sebenarnya penggunaan material dental sudah ada sejak tahun 2000 sebelum masehi. Penggunaan material anorganik untuk penggantian organ manusia dimulai oleh Bangsa Romawi, China, dan Aztec yang tercatat menggunakan emas untuk perawatan gigi. Pada masa itu perkembangan biomaterial diuji coba secara trial and error terhadap tubuh manusia. Seiring berkembangnya teknologi pada zaman sekarang, perkembangan material dental pun jauh berkembang dari hanya sekedar penggunaan emas untuk perawatan gigi. Secara garis besar sampai saat ini penggunaan material dental paling umum terbagi menjadi tiga yaitu: Penggunaan material dental untuk gigi palsu Penggunaan material dental dalam bidang penambalan gigi dan Penggunaan material dental dalam bidang dental implan. Dental implant adalah gigi buatan dari bahan sintetik yang dipasang ke dalam mulut pasien melalui tindakan pembedahan sehingga gigi palsu ini tertanam ke dalam tulang rahang. Dental implant dapat dikatakan tertinggal jauh dari implan tubuh bagian lainnya, ambil saja pembanding secara acak yaitu implan katup jantung, begitu pula dengan perkembangan material implan untuk pinggul dan sendi mengalami perkembangan jauh lebih cepat daripada dental implan. Adapun material yang digunakan pada dental implant terbagi berdasarkan 3 bagian utama dari struktur dental implan, dimana 3 struktur utama dental implant adalah crown, abutment, dan implan dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Gambar 2. Struktur dental implant
Crown adalah bagian kepala gigi yang bentuknya menyerupai mahkota gigi. Selanjutnya bagian tengah merupakan bagian penghubung antara crown dan implan yang disebut abutment. Bagian implan adalah material yang ditanamkan di dalam tulang mandibula (rahang bawah) yang berinteraksi langsung dengan jaring tulang. Untuk masing-masing bagian, material yang umum dipakai adalah sebagai berikut. Gambar 3. Material penyusun dental implan Untuk material implan, titanium merupakan pilihan yang paling sering digunakan. Selain sifatnya yang inert titanium memiliki sifat mekanik yang cukup baik sebagai implan walaupun dalam kasus dental implan ini titanium kurang bisa beroseointegrasi dengan jaringan tulang dimana ia ditanamkan. Untuk itu biasanya titanium dilapisi dengan suatu jenis keramik hidroksiapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) atau disingkat HA. Sedangkan untuk pilihan material lainnya adalah komposit yang terdiri dari implant keramik dan karbon yang dipasang dalam tulang bersama kristal tunggal safir dan grafit pirolitik. Untuk jenis titanium yang dilapisi hidoksiapatit, metode pelapisannya merupakan salah satu dari aplikasi teknologi keramik yang berbasiskan sputtering. Beralih pada material abutment. Dua variasi material penyusun abutment adalah zirkonia dan titanium, namun untuk hasil yang menarik secara penampilan biasanya dipilih material titanium yang dilapisi dengan zirkon oksida (ZrO 2 ), dimana oksida zirkon akan memberikan suatu hasil lapisan yang memiliki warna sealami warna enamel gigi. Teknik yang digunakan untuk menghasilkan lapisan zirkon oksida pada logam titanium adalah plasma spray coating. Sedangkan untuk crown sendiri biasanya terbuat dari komposit berupa campuran metal, keramik, dan porselen untuk material sintetik. Untuk material alami biasanya terbuat dari tulang hewan. Keistimewaan pemakaian keramik hidroksiapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) pada abutment di dental implant adalah dapat membentuk ikatan fisik dengan tulang setelah diimplant ke dalam tubuh dan memungkinkan pertumbuhan tulang pada sepanjang permukaannya.
Gambar 4. batangan hidroksiapatite Metode Coating pada Abutment Teknologi Plasma Spray Coating dalam Aplikasi Pelapisan abutment dengan Zircon Oksida Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, material yang paling banyak diminati untuk komponen abutment adalah titanium yang dilapisi dengan zircon oksida. Proses pelapisan yang paling umum digunakan adalah plasma spray coating. Prinsip dasar dari proses pelapisan ini adalah material pelapis dilelehkan oleh plasma dari listrik kemudian disemprotkan pada substrat dengan kecepatan tinggi. Material pelapis atau ZrO 2 disiapkan dalam ukuran 74-125µm. Untuk mendapatkan ukuran tersebut, serbuk ZrO 2 digiling dalam ball mill dan ditambahkan stabilizer Y 2 O 3 dimana serbuk digiling dalam medium etilealkohol. Setelah penggilingan didapatkan slurry ZrO 2 yang kemudian dikeringkan dalam vakum. Serbuk tersebut disebut feedstock. Alat penyemprot atau Plasma spray gun sendiri terdiri dari komponen logam tungsten (W) sebagai katoda dan tembaga (Cu) sebagai anoda. Kedua anoda tersebut didinginkan oleh air agar tidak terjadi perubahan struktur komponen karena suhu plasma yang dihasilkan sangat tinggi yaitu sekitar 32000 K pada busur plasma keluarannya. Gambar 5. Distribusi temperatur dan geometri plasma Plasma gas yang terdiri dari gas argon, helium, nitrogen, dan hidrogen mengalir di sekitar katoda dan melalui anoda membentuk pola nozzle yang menyempit. Pembentukan plasma diawali dengan adanya tegangan tinggi dari listrik yang menyebabkan ionisasi lokal dan
menghasilkan busur konduktif di antara anoda dan katoda. Pemanasan gas oleh busur menyebabkan gas mengalami ionisasi membentuk plasma. Plasma yang keluar dari nozzle anoda merupakan plasma netral yang tidak memiliki muatan. Kemudian feedstock diinjeksikan melalui sebuah nozzle bain dari satu mataupun dua arah (atas dan bawah). Feedstock berupa ZrO 2 serbuk dilelehkan oleh plasma kemudian dihambur dengan kecepatan tinggi menuju substrat. Jarak penyemprotan umumnya sekitar 25-150mm. Untuk lebih jelasnya, proses tersebut dapat dilihat pada gambar 6. Gambar 6. Skema Plasma Spray Coating Gun