BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Bahan cetak dapat dikelompokkan sebagai reversible atau ireversible, berdasarkan pada cara bahan tersebut mengeras. Istilah ireversible menunjukkan bahwa reaksi kimia telah terjadi, sehingga bahan tidak dapat diubah kembali ke keadaan semula. Misalnya, hidrokoloid alginat, pasta cetak oksida seng eugenol dan plaster of paris mengeras dengan reaksi kimia, sedangkan bahan cetak elastomerik mengeras dengan polimerasi. Sebaliknya, reversible berarti bahan tersebut melunak dengan pemanasan dan memadat dengan pendinginan, tanpa terjadi perubahan kimia. 2. Alginat Alginat adalah material cetakan gigi yang paling banyak digunakan. Bahan utama alginat adalah salah satu soluble alginat. Alginat merupakan kopolimer linier yang mengandung banyak asam uronat yaitu β-d asam mannuronat dan α-l asam guluronat. Asam anhydro-β-d mannuronic disebut juga asam alginik, yang rumus strukturnya terlihat dalam gambar. Alginat digunakan sebagai cetakan awal untuk membuat sendok cetak individual, model ortodontik, membuat studi model yang membantu dalam pembuatan rencana perawatan, serta sebagai bahan cetak mahkota dan jembatan sementara. 3 Gambar. Rumus bangun struktur asam alginik
2.. Komposisi Alginat Komponen aktif utama dari bahan cetak hidrokoloid ireversible adalah salah satu alginat yang larut air, seperti natrium, kalium atau alginat tritanolamin. Bila alginat larut air dicampur dengan air, bahan tersebut membentuk sol. Sol sangat kental meskipun dalam konsentrasi rendah. Berat molekul dari campuran alginat sangat bervariasi, tergantung pada buatan pabrik. Semakin besar berat molekul, semakin kental sol yang terjadi. Bubuk alginat yang diproduksi pabrik mengandung sejumlah komponen. Tabel menunjukkan suatu formula untuk komponen bubuk 4 bahan cetak alginat dengan fungsi dari masing-masing komponen. Tabel. Komposisi Bahan Cetak Alginat dan Fungsinya KOMPONEN JUMLAH FUNGSI ( % ) Potassium alginate 8 Untuk melarutkan powder dalam air Calcium sulfate dihydrate 4 Untuk bereaksi melarutkan powder alginat dari bentuk tidak larut calcium alginat Potassium sulfate atau 0 Untuk menetralkan efek potassium zinc fluoride penghambat kekerasan selama pembuatan model gips atau die material. Sodium phospate 2 Untuk bereaksi dengan calcium Diatomaceous earth atau silicate powder 4 sulfate dan sebagai perlambat 56 Untuk kontrol konsistensi pencampuran dan fleksibilitas bahan cetak Organic glycol Kecil Untuk melapisi partikel-partikel powder untuk meminimalkan debu selama pengadukkan Wintergreen, peppermint,anise Pigment s Sedikit Sedikit Untuk memberikan rasa yang enak Untuk memberikan warna. Quaternary compounds chlorhexidine ammonium atau -2 Untuk memberikan self desinfection
2..2 Manipulasi Alginat Dalam pemanipulasiannya, bahan cetak alginat yang berupa bubuk dicampur dengan air akan membentuk gel. Komponen yang reaktif dari bahan cetak alginat adalah garam natrium atau kalium dari asam alginat dan kalsium sulfat yang ketika dicampur dengan air membentuk sebuah sol. Kalsium mengganti monovalen kation natrium dan kalium, membentuk rantai silang dari garam alginat sehingga menghasilkan gel. 5 2..2. Perbandingan bubuk alginat dengan air Setiap alginat mempunyai P/W rasio standar yang telah dibuat pabrik. Idealnya bubuk alginat harus ditimbang dan bukan diukur secara volumetrik dengan sendok penakar, seperti yang banyak dianjurkan oleh pabrik. Namun bila petunjuk pabrik tidak dilakukan dengan baik, sifat manipulasi dari dari campuran alginat akan terpengaruh. Misalnya, variasi perbandingan bubuk alginat dan air sebesar 5% sudah dapat mempengaruhi waktu pengerasan dan konsistensi secara nyata. 2..2.2 Mixing Time Waktu pengadukan sangatlah penting, misalnya kekuatan gel dapat berkurang sampai 50% bila pengadukan tidak sempurna. Waktu pengadukan 45 detik sampai menit umumnya sudah cukup, tergantung pada merek dan jenis alginat. Hasilnya harus berupa campuran seperti krim yang halus serta tidak menetes dari spatula ketika diangkat dari rubber bowl. Pengadukan bahan alginat yang tidak tepat dapat merusak kualitas hasil cetakan. Gerakan angka delapan dengan cepat adalah yang terbaik, dengan adukan dihentakkan dan ditekan pada dinding rubber bowl dengan putaran intermiten (80 dari spatula untuk mengeluarkan gelembung udara. Ini adalah cara efektif dalam mengatasi gelembung udara dan meningkatkan kesempurnaan adukan. o )
2..2.3 Setting Time ANSI/ADA Spesifikasi No. 8 (ISO 563) menyatakan bahwa waktu pengerasan telah ditentukan oleh pabrik dan sedikitnya 5 detik lebih lama dari waktu kerja. Waktu pengerasan berkisar dari sampai 5 menit. 4 2..2.3. Tipe Fast Setting Alginat Tipe I (Fast-Setting) dengan waktu pengerasan -2 menit, waktu pencampuran 30-45 detik, dan waktu kerja 5 detik. 4,5 Alginat tipe fast setting biasanya digunakan untuk mencetak rahang anak-anak atau penderita yang mudah mual. 6 2..2.3.2 Tipe Normal Setting Alginat Tipe II (Normal-Setting) dengan waktu pengerasan 2-4,5 menit, waktu pencampuran 45 detik, dan waktu kerja 2,5 menit. 4,5 Waktu pencampuran harus diperhatikan, baik undermixing dan overmixing karena apabila tidak diperhatikan akan mempengaruhi bahan cetak tersebut. Alginat tipe normal setting biasanya digunakan untuk pemakaian rutin. 6 2..3 Reaksi Kimia Alginat 2..3. Struktur Gel Molekul-molekul dasar mewakili garam natrium dari asam alginik, dengan atom H dari kelompok karboksil digantikan oleh atom natrium. Dengan pengecualian kelompok polar, semua rantai samping dihilangkan untuk penyederhanaan. Beberapa ion natrium belum bereaksi, tetapi akan digantikan oleh ion kalsium seperti terlihat dalam kelompok polar lainnya. Jadi, molekul natrium alginat tunggal dapat diikat untuk membentuk molekul yang lebih besar atau secara teoritis disebut satu molekul besar. Reaksi ini bisa dikelompokkan sebagai bentuk polimerisasi karena terjadi ikatan silang. Bila suatu garam larut air seperti kalsium klorida digunakan sebagai reaktor, ikatan akan selesai terbentuk dalam beberapa detik dan keseluruhan sol diubah
menjadi kalsium alginat tidak larut secara cepat, sehingga menghasilkan massa yang tidak berguna. Kalsium sulfat yang kurang larut dibandingkan kalsium klorida, memasok ion kalsium dengan waktu kerja yang lebih lama sehingga hanya sebagian dari molekul alginat yang menjadi saling terikat. Sol yang tertinggal akan terbungkus dalam suatu selubung kalsium alginat tidak larut. Akibatnya, reaksi tidak berlanjut sampai sempurna. 2..3.2 Proses Gelasi Gelasi adalah perubahan cairan menjadi padat melalui pembentukan ikatan kimia atau fisik jaringan antar molekul-molekul cairan. Gelasi merupakan suatu kejadian dimana ketika larutan tiba-tiba kehilangan cairan dan berubah menjadi padat.,7 Reaksi khas sol-gel dapat digambarkan secara sederhana sebagai reaksi alginat larut air dengan kalsium sulfat dan pembentukan gel kalsium alginat yang tidak larut. Kalsium sulfat bereaksi dengan cepat untuk membentuk kalsium alginat tidak larut dari kalium atau natrium alginat dalam suatu larutan cair. Untuk mencegah waktu kerja kalsium alginat agar tidak begitu cepat terjadi maka ditambahkan trinatrium fosfat ditambahkan pada larutan untuk memperpanjang waktu kerja. Strateginya adalah kalsium sulfat akan lebih suka bereaksi dengan garam lain dibanding alginat larut air. Jadi, reaksi antara kalsium sulfat dan alginat larut air dapat dicegah asalkan ada trinatrium fosfat yang tidak bereaksi. Sebagai contoh, bila sejumlah kalsium sulfat dan kalium alginat dengan proporsi yang tepat, reaksi berikut terjadi pertama kali : 2Na 3 PO 4 + 3 CaSO 4 Ca 3 (PO) 4 + 3 Na 2 SO 4 Bila pasokan trinatrium fosfat menipis, ion kalsium mulai bereaksi dengan kalium alginat untuk membuat kalsium alginat sebagai berikut : K 2n Alg + ncaso 4 nk 2 SO 4 + Ca n Alg Garam yang ditambahkan dikenal sebagai bahan retarder. Ada sejumlah garam larut air yang dapat digunakan, seperti natrium atau kalium fosfat, kalsium
oksalat, atau kalium karbonat, trinatrium fosfat, natrium tripolifosfat dan trinatrium pirofosfat. Dua nama yang terakhir adalah yang paling sering digunakan sekarang. Jumlah bahan retarder (natrium fosfat) harus disesuaikan dengan hati-hati untuk mendapatkan waktu gelasi yang tepat. Umumnya, bila kira-kira 5 gr bubuk dicampur dengan 40 ml air, gelasi akan terjadi dalam waktu sekitar 3-4 menit pada temperatur ruangan. Waktu gelasi lebih baik diatur oleh jumlah bahan retarder yang ditambahkan selama proses pembuatan di pabrik. Efek temperatur air pada waktu gelasi bahan cetak alginat dapat dilihat pada grafik di gambar 2. Gambar 2 menunjukkan adanya penurunan waktu gelasi sebesar menit untuk setiap kenaikan temperatur 0 o C. Beberapa bahan yang dipasarkan menunjukkan perubahan waktu gelasi sebesar 20 detik untuk setiap derajat Celcius perubahan temperatur. Pada keadaan tersebut, temperatur air harus dikendalikan dengan hati-hati sekitar o atau 2 o dari temperatur standar (biasanya 20 o C), Sehingga dapat diperoleh waktu gelasi yang konstan dan dapat diandalkan. Gambar 2. Efek temperatur air terhadap waktu pengerasan bahan cetak alginat.
2.2 Imbibisi Hidrokoloid sebagian besar terdiri atas air. Jika kandungan air pada gel berubah, volume akan mengkerut atau melebar, dan mempengaruhi kestabilan dimensi. Alginat biasanya mengandung 60-70 % air. 2 2.2. Pengertian Imbibisi Jika gel direndam dalam air maka gel akan menyerap air dan terjadi ekspansi, proses ini disebut proses imbibisi dimana dapat mempengaruhi distorsi bentuk hasil cetakan.,2 2.2.2 Reaksi kimia Rahman (995) menyatakan bahwa air yang diserap berupa air yang terikat atau tidak terikat. Telah dihipotesa oleh Chinachoti (993), bahwa hidrogel dengan proporsi air terikat lebih stabil walaupun mekanismenya belum diketahui. Air dapat terikat secara spesifik melalui ikatan hidrogen langsung atau air terletak pada molekul inter yang kosong. ( Citasi Nichols PV, Tahun 2006 ) 2.2.3 Faktor Imbibisi Anseth (995) menyatakan bahwa kemampuan alginat dalam mengikat air tergantung pada beberapa faktor seperti ph (dibawah 3,5), berat molekul, kekuatan ion, dan sifat dasar ion. ( Citasi Nichols PV, Tahun 2006 ) 2.2.4 Stabilitas Dimensi Gel yang terpapar perubahan dimensi oleh proses sineresis, penguapan dan imbibisi. Bahan cetak alginat kehilangan air bila dibiarkan di udara terbuka sehingga terjadi pengerutan (shrinkage). Bahan cetak jika dibiarkan di udara selama 30 menit menjadi tidak akurat sehingga diperlukan pencetakan ulang lagi. 2,8 Dan jika bahan cetak alginat direndam dalam air maka terjadi proses penyerapan air (imbibisi) sehingga cetakan mengembung (swelling). 9 Untuk mencapai keakuratan yang maksimal maka bahan cetak alginat harus diisi sesegera mungkin, sebaiknya tidak lebih dari 5 menit setelah pengambilan cetakan. 6,20 7 7
2.2.5 Pencegahan terjadinya Imbibisi Merendam cetakan dalam air untuk jangka waktu cukup lama akan menyebabkan imbibisi sehingga cetakan akan mengembang. Pada gambar 3, grafik menunjukkan bahwa kelembaban relatif 00% adalah lingkungan penyimpanan terbaik untuk mempertahankan kandungan air yang normal dari cetakan. 2 Untuk mencapai keakuratan yang maksimal maka bahan cetak alginat harus secepat mungkin diisi. Gambar 3. Persentase perubahan kandungan air per berat bahan cetak agar hidrokoloid dalam berbagai medium penyimpanan. 2