BLOK 7 BIOLOGI MOLEKULER MODUL 5 BIOMATERIAL KEDOKTERAN GIGI
Disusun oleh : Kelompok 1 Khemal Ilham Rinaldy
1310015102
Jamilah Ibrahim
1310015110
Devi Sarfina
1310015105
Irmawati
1310015091
Cynthia Clarissa
1310015104
Jumiati
1310015097
Dini Sylvana
1310015107
Shalahuddin Al Amin
1310015113
Betrik Sefyana M
1310015120
Tutor : drg. Masyhudi, M.Si FAKULTAS KEDOKTERAN PROGRAM STUDI PENDIDIKAN DOKTER GIGI UNIVERSITAS MULAWARMAN SAMARINDA 2014
1
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena terselesaikannya laporan DKK (Diskusi Kelompok Kecil) mengenai Biomaterial Kedokteran Gigi. Laporan ini dibuat sesuai dengan gambaran jalannya proses DKK kami, lengkap dengan pertanyaan pertanyaan dan jawaban yang disepakati oleh kelompok kami. Kami mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu kami dalam proses pembuatan laporan DKK ini. Pertama, kami berterima kasih kepada drg. Masyhudi, M.Si selaku tutor kami yang telah dengan sabar menuntun kami selama proses DKK.Terima kasih pula kami ucapkan atas kerja sama rekan sekelompok di Kelompok 1. Tidak lupa juga kami berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam mencari menc ari informasi maupun membuat laporan lapo ran DKK. Akhir kata, kami sadar bahwa kesempuranaan tidak ada pada manusia oleh sebab itu, kami mohon kritik dan saran dari pembaca untuk perbaikan di kemudian hari. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca, baik sebagai referensi atau perkembangan pengetahuan.
Hormat Kami,
Kelompok
2
DAFTAR ISI
Kata pengantar ........................................................... ............................................... i Daftar isi ............................................................ ......................................................... ii
BAB 1 Pendahuluan 1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2. Tujuan.................................................... ............................................................................................................. ......................................................... 2 1.3. Manfaat............................................................ ............................................... 2
BAB 2 Pembahasan 2.1 Step 1 : Identifikasi Istilah Asing ............................................................. ...... 3 2.2 Step 2 : Identifikasi Masalah ......................................................... .......................................................................... ................. 4 2.3 Step 3 : Curah Pendapat ................................................................................. 4 2.4 Step 4 : Peta Konsep ............................................................. .......................... 7 2.5 Step 5 : Learning Objective ........................................................... ................. 8 2.6 Step 6 : Belajar Mandiri……………………… Mandiri………………………………………………… …………………………… … .8 2.7 Step 7 : Sintesis .......................................................... .................................... 8
BAB 3 Penutup 3.1. Kesimpulan .................................................................................................... 27 3.2. Saran ............................................................................................................... 27
Daftar Pustaka ............................................................ ............................................... 28
3
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Biomaterial adalah suatu material tak-hidup yang digunakan sebagai perangkat medis dan mampu berinteraksi dengan sistem biologis. Adanya interaksi ini mengharuskan setiap biomaterial memiliki sifat biokompatibilitas, yaitu kemampuan suatu material untuk bekerja selaras dengan tubuh tanpa menimbulkan efek lain yang berbahaya. Bidang biomaterial didesain untuk memberikan pemahaman dan pengajaran di bidang fisika, kimia dan biologi dari material, dan juga dengan berbagai bidang dari teknik secara umum seperti matematika, kemasyarakatan, dan ilmu sosial. Sebagai tambahan, mahasiswa yang berurusan dengan bidang ini harus mencapai pemahaman yang mendalam dan berusaha untuk memperoleh pengalaman pada penelitian biomaterial. Material buatan manusia meningkat sesuai dengan penggunaan aplikasinya seperti pada drug-delivery dan terapi gen,
perancah untuk rekayasa jaringan
(tissue engineering), penggantian bagian tubuh (Brody replacement), serta alat biomedis dan aplikasi terhadap bidang kedokteran gigi. B i o m a t e r i a l b e r k e n a a n d e n g a n a s p e k b i d a n g m a t e r i a l d a r i p e r a l a t a n m e d i s . Seorang ilmuwan biomaterial berurusan dengan sifat kimia dan fisika dari material dan kecocokannya untuk perangkat khusus. Hal tersebut berkaitan dengan bagaimana sifat ini berubah dengan lingkungan biologis dan bagaimana keterkaitan
material tersebut
mempengaruhi sangat
tubuh.
penting
Pe mbe laj ar an
untuk
dipelajari
menge nai dan
sangat
ber ke mbang pesa t sa at in i. Bi oma ter ial me mp er bai ki ku al it as hi dup sekaligus menyelamatkan nyawa banyak orang tiap tahunnya.
4
1.2 Tujuan
1. Mengetahui sifat mekanis dan fisik pada dental material kedokteran gigi. 2. Mengetahui material yang digunakan dalam bidang kedokteran gigi. 3. Mengetahui fungsi dental material dalam bidang kedokteran gigi. 4. Mengetahui penerapan dari sifat mekanis dan fisik dalam material kedokterangigi. 1.3 Manfaat
Dapat memahami syarat serta sifat dari biomaterial serta cara pengujian dan manfaat atau fungsi daripada biomaterial itu sendiri.
5
BAB II PEMBAHASAN SKENARIO
Bahan tambalan gigiku bermasalah ? Zainab mengalami alergi berupa bintik kemerahan pada mukosa mulut sekitar gigi yang ditambal oleh seorang dokter gigi beberapa jam yang lalu, dokter gigi tersebut mengatakan bahan tambalan yang dia pakai merupakan produk baru yang telah mendapat lisensi dari US Food and Drug Administration (FDA). Bahan tambalan tersebut mempunyai sifat fisik dan mekanik biomaterial yang baik dan telah melalaui uji primer, uji sekunder, pre klinik melalui tahap uji in vitro dan in vivo.Tetapi kenyataannya jenis bahan tambalan tersebut tidak dapat diterima dengan baik oleh kondisi mulut atau tidak biokompatibilitas.
2.1 IDENTIFIKASI ISTILAH ASING
Identifikasi kata/kalimat yang asing dan sulit : 1.
Alergi
: Sebuah kondisi dimana tubuh memiliki respon yang berlebih terhadap zat/hipersensitivitas
2.
Biokompatibilitas
: kemampuan suatu bahan untuk menimbulkan respon biologi
dalam pemakaian di dalam tubuh serta
kemampuan material untuk bekerja selaras dengan tubuh tanpa menimbulakan efek lain 3.
Biomaterial
: Materi sintesis yang dipakai untuk mengganti bagian dari sistem hidup / berfungsi secara terikat dengan jaringan hidup dan suatu material tidak hidup yang digunakan sebagai perangkat medis dan mampu berinteraksi dengan sistem
6
biologis 4.
Lisensi
: memberi izin
5.
Mukosa
: lapisan epitel yang menutupi/melapisi rongga mulut
6.
In vitro
:Penelitian yang dilakukan di dalam tabung uji/kultur di labolatorium
7.
In vivo
: Penelitian yang dilakukan menggunakan subjek manusia atau hewan
2.2 STEP 2 (IDENTIFIKASI MASALAH)
Identifikasi Masalah 1. Bahan apa saja yang digunakan untuk bahan tambalan? 2. Apa saja kriteria bahan tambal yang dapat diterima kondisi tubuh? 3. Apa saja sifat fisik bahan tambal? 4. Apa saja sifat mekanik biomaterial? 5. Bagaimana cara menguji mekanik biomaterial? 6. Bagaimana pengaruh biomaterial terhadap lingkungan rongga mulut? 7. Apa yang menyebabkan bahan tersebut tidak biokompatibel?
2.3 STEP 3 (CURAH PENDAPAT)
Analisis Masalah 1. Bahan yang digunakan untuk tambalan adalah : a. Amalgam : berwarna keperakan, mengandung merkuri yang tidak baik untuk tubuh, tidak baik dalam estetika, campuran beberapa logam dan merkuri. Amalgam mempunyai komponen utama liquid yang berupa merkuri, powder yang berupa timah, tembaga, perak. Menurtu WHO amalgam aman selama tidak tertelan tetapi ketahanannya lebih lama. b. Komposit merupakan bahan tambal yang aman untuk digunakan karena 7
tidak mengandung merkuri, perak, tembaga yang berbahaya untuk tubuh. Komposit juga menghasilkan estetika yang baik dan bagus.
2. Kriteria bahan tambal yang dapat diterima kondisi tubuh sebagai berikut: Bahan tersebut tidak boleh membahayakan pulpa dan jaringan lunak
Bahan tersebut tidak boleh mengandung substansial toksik yang larut dalam air, yang dapat dilepaskan dan diserap ke dalam sistem sirkulasi
Bahan tersebut harus bebas dari bahan berpotensi menimbulkan sensitivitas yang
dapat menyebabkan alergiBahan tersebut tidak
memiliki potensi karsinogen
3.
Sifat fisik bahan tambal antara lain : a. Abrasi : kekerasan bahan tersebut dari abrasi membandingkan dengan klasifikasi tertentu b. Kekentalan : kosistensi bergantung pada perubahan wujudnya sebelum jadi
cairan
c. Struktur dan reaksi tekanan menetukan ketepatan aplikasi bahan d. Crepp dan aliran e. Warna dan persepsi warna f. Sifat solubility
4.
Sifat mekanik biomaterial a. Brinell hardness test digunkan untuk menentukan kekerasan logam uji berinell dalam kedokteran gigi ialah dapat menentukan kekerasan bahan bersifat logam yang digunakan dalam kedokteran gigi. b. Rockwll berguna untuk mengevaluasi kekerasan permukaan bahan
8
plastik di kedokteran gigi c. Kekuatan fatik, kekuatan dimana ketika sebuah material mengalami kelelahan akibat tegangan berkali-kali atau dapat disebut juga batas kelelahan d. Tensile stress, kekuatan untuk mempertahankan diri terhadap deformasi atau perubahan e. Kompresi, terjadi bila benda di tempatkan di bawah beban yang cenderung menekan dan mengarah pada pemendekan materia f. Adehsi, perlekatan bahan biomaterial ke dalam jaringan tubuh g. Tekanan strenght, tarik ; disebabkan benda yang memegangkan kompresi, geser;cenderung menahan pergeseran dari satu ke yang lain, elastis; beban dilepas kembali ke semula, plastis; perubahan b entuk yang permanen
5. Ada beberapa uji kekerasan : berdasarkan kadar kemampuan permukaan suatu bahan untuk menahan pentrasi benda tajam dibawah beban tertentu yaitu : a. Brinell : digunakan untuk menentukan kekerasan logam contohnya amalgam b. Rockwell : berguna untuk mengevaluasi kekerasan permukaan bahan shore plastik c. Barcol d. Vickersknop
6. Pengaruh biomaterial terhadap lingkungan rongga mulut dilihat dari segi biologinya tidak mengandung racun, baik untuk pasien dokter dan perawat yang bersangkutan, selain itu tidak mengiritasi rongga mulut dan tidak bersifat alrergi dan karsinogen. Sedangkan dari segi biokompatibilitas adalah
9
berkonntak dengan jaringan lunak dalam mulut, mengisi saluran akan dan mempengaruhi jaringan keras
7. Yang menyebabkan bahan tersebut tidak biokompatibel adalah bahan yang tidak cocok untuk rongga mulu. Kondisi seorang pasien juga menyebabkan bahan tidak biokompatibel dan juga kondisi seseorang berpengaruh terhadap reaksi yang terjadi pada bahan dental
2.4 STEP 4 (PETA KONSEP)
BIOMATERIAL
JENIS-JENIS
SIFAT
SYARAT
UJI BAHAN
RESPON TUBUH
ALERGI
10
2.5 STEP 5 (LEARNING OBJECTIVE)
Identifikasi sasaran belajar 1. Jenis-Jenis Biomaterial 2. Syarat-Syarat atau Kriteria Biomaterial 3. Sifat-Sifat Biomaterial a. Fisik b. Mekanik 4. Pengujian dari Biomaterial a. Mekanisme b. Evaluasi 5. Respon Tubuh terhadap Biomaterial
2.6 STEP 6 (BELAJAR MANDIRI)
Pada step ini, kami melakukan pembelajaran mandiri secara individu dan kelompok serta mencari jawaban learning objective dari berbagai referensi.
2.6 STEP 7 (SINTESIS MASALAH)
1. Jenis Biomaterial a. Biomaterial sintetik Kebanyakan biomaterial sintetik yang digunakan untuk implantasi adalah material umum yang sudah lazim digunakan oleh para insiyur dan ahli material. Pada umumnya, material ini dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu : logam, keramik, polimer dan komp osit. i. Logam Sebagai bagian dari material, logam merupakan material yang sangat banyak digunakan untuk implantasi load-bearing . Misalnya, beberapa dari kebanyakan pembedahan ortopedi pada umumnya 11
melibatkan implantasi dari material logam. Mulai dari hal sederhana seperti kawat dan sekrup untuk pelat yang bebas dari patah sampai pada total joint prostheses (tulang sendi buatan) untuk pangkal paha, lutut, bahu, pergelangan kaki dan banyak lagi. Dalam ortopedi, implantasi bahan
logam
digunakan
pada
pembedahan
maxillofacial ,
cardiovascular, dan sebagai material dental. Walaupun banyak logam dan paduannya digunakan untuk aplikasi peralatan medis, tetapi yang paling sering digunakan adalah baja tahan karat, titanium murni dan titanium paduan, serta paduan cobalt-base ii. Polimer Berbagai jenis polimer banyak digunakan untuk obat-obatan sebagai biomaterial. Aplikasinya mulai dari wajah/muka buatan sampai pada pipa tenggorokan, dari ginjal dan bagian hati sampai pada komponen-komponen dari jantung, serta material untuk gigi buatan sampai pada material untuk pangkal paha dan tulang sendi lutut. Material polimer untuk biomaterial ini juga digunakan untuk bahan perekat medis dan penutup, serta pelapis yang digunakan untuk berbagai tujuan. iii.Keramik Keramik juga telah banyak digunakan sebagai material pengganti dalam ilmu kedokteran gigi. Hal ini meliputi material untuk Mahkota gigi, tambalan dan gigi tiruan. Tetapi, kegunaannya dalam bidang lain dari pengobatan medis tidak terlihat begitu banyak bila dibandingkan dengan logam dan polimer. Hal ini dikarenakan ketangguhan retak yang buruk dari keramik yang akan sangat membatasi penggunaannya untuk aplikasi pembebanan. Material keramik sedikit digunakan untuk pengganti tulang sendi ( joint replacement ), perbaikan tulang (bone repair ) dan penambahan tulang (augmentation).
12
iv. Komposit Biomaterial komposit yang sangat cocok dan baik digunakan di bidang kedokteran gigi adalah sebagai material pengganti atau tambalan gigi. Walaupun masih terdapat material komposit lain seperti komposit karbon-karbon dan komposit polimer berpenguat karbon yang dapat digunakan pada perbaikan tulang dan penggantian tulang sendi karena memiliki nilai modulus elastis yang rendah, tetapi material ini tidak menampakkan adanya kombinasi dari sifat mekanik dan biologis yang sesuai untuk aplikasinya. Tetapi juga, material komposit sangat banyak digunakan untuk prosthetic limbs (tungkai buatan), dimana terdapat kombinasi dari densitas/berat yang rendah dan kekuatan yang tinggi sehingga membuat material ini cocok untuk aplikasinya. b. Biomaterial alam Beberapa material yang diperoleh dari binatang atau tumbuhan ada pula yang penggunaannya sebagai biomaterial yang layak digunakan secara luas. Keuntungan pada penggunaan material alam untuk implantasi adalah material ini hampir sama dengan material yang ada pada tubuh. Menyikapi hal ini, maka terdapat bidang lain yang cukup berkembang dan baik untuk dipahami yaitu bidang biomimetics. Material alam biasanya tidak memberikan adanya bahaya racun yang sering dijumpai pada material sintetik. Dan juga, material ini dapat membawa protein spesifik yang terikat didalamnya dan sinyal biokimia lainnya yang mungkin dapat membantu proses penyembuhan, pemulihan dan integrasi dari jaringan (tissue). Selain itu, material alam dapat juga digunakan untuk mengatasi masalah immunogenicity. Masalah lain yang berkaitan dengan material ini adalah kecenderungannya
untuk
berubah
sifat
atau
terdekomposisi
pada
temperatur dibawah titik lelehnya. Hal ini tentu akan membatasi proses
13
fabrikasinya menjadi material implantasi menjadi beragam bentuk dan ukuran. Contoh dari material alam adalah kolagen, yang hanya terdapat dalam bentuk serat, mempunyai struktur triple-helix, dan merupakan protein yang sangat banyak terdapat pada binatang diseluruh dunia. Sebagai contoh, hampir 50 % protein pada kulit sapi adalah kolagen. Hal tersebut membentuk komponen yang signifikan dari jaringan penghubung seperti tulang, tendon, ligament dan kulit. Terdapat kurang lebih sepuluh jenis berbeda dari kolagen dalam tubuh, yaitu :
Tipe I ditemukan terutama pada kulit, tulang dan tendon
Tipe II ditemukan pada tulang rawan arteri pada tulang sendi dan
Tipe III merupakan unsur utama dari pembuluh darah. Kolagen sudah banyak dipelajari untuk digunakan sebagai
biomaterial. Material implantasi ini biasanya dalam bentuk sponge yang tidak memiliki kekuatan mekanik atau kekakuan yang signifikan. Material ini sangat menjanjikan sebagai perancah untuk pertumbuhan jaringan-baru (neotissue growth) dan tersedia juga sebagai produk untuk penyembuh luka. Injectable collagen (kolagen yang disuntikkan atau dimasukkan ke dalam tubuh) sangat banyak digunakan untuk proses augmentasi (penambah) atau pembangun dari jaringan dermal (dermal tissue) untuk bahan kosmetik. Material alam lain yang ditinjau masih dalam tahap pertimbangan, termasuk karang, chitin (dari serangga dan binatang berkulit keras seperti udang, kepiting dan lain-lain), keratin (dari rambut), dan selulosa (dari tumbuhan). 2. Syarat Biomaterial dalam kedokteran gigi Syarat-syarat bahan biomaterial dalam kedokteran gigi mencakup hal berikut: a. Bahan tersebut tidak boleh membahayakan pulpa dan jaringan lunak.
14
b. Bahan tersebut harus bebas dari bahan berpotensi menimbulkan sensitivitas yang dapat menyebabkan suatu respons alergi . c. Bahan tersebut tidak boleh mengandung substansi toksik yang larut dala air, yang dapat dilepaskan dan diserap ke dalam sistem sirkulasi sehingga menyebabkan respons toksik sistemik. d. Bahan tersbut harus tidak mempunyai potensi karsinogen. e. Bahan tersebut harus biokompabilitas artinya kemampuan suatu bahan bisa menyesuaikan diri dengan lingkungan dimana bahan tersebut tidak membahayakan. f. Berikatan secara permanen pada struktur gigi dan tulang. g. Memiliki estetik yang baik sehingga tidak merubah struktur gigi dan jaringan lainnya yang tampak. h. Memiliki sifat yang sama dengan email, dentin, dan jaringan lainnya. i. Dapat memicu terjadinya proses regenerasi pada jaringan yang rusak. j. Memiliki ketahanan yang baik untuk mempertahankan siklus daya tahan pembebanan tulang dan sendi.
3. Sifat Fisik dan Mekanis Biomaterial a. Sifat fisik i. Abrasi Dan Ketahanan Abrasi Kekerasan sering kali digunakan sebagai petunjuk dari kemampuan suatu bahan menahan abrasi atau pengikisan. Namun, abrasi merupakan mekanisme kompleks pada lingkungan mulut yang mencakup interaksi antara sejumlah faktor. Untuk alasan ini, peran kekerasan sebagai suatu prediktor ketahanan abrasi adalah terbatas. Seringkali abrasi digunakan untuk membandingkan bahan bahan dengan klasifikasi tertentu, seperti satu merek logam tuang dengan merek lain jenis logam tuang campuran yang sama. Tapi
15
kekerasan kurang sahih bila digunakan untuk mengevaluasi kelas bahan yang berbeda, seperti bahan logam dengan resin sintetik. Keterandalan pengujian in vitro terhadap ketahanan abrasi adalah sesuatu yang dirangcang untuk mensimulasi sedekat mungkin jenis abrasi tertentu dimana bahan akan digunakan secara in vivo. Meskipun demikian, pengujian keausan secara in vitro tidak selalu memprediksi
keausan in vivo secara akurat
karena besarnya
kerumitan di bidang klinis. Pengikisan email oleh keramik dan bahan restorasi lainnya tidak di ketahui. Namun, kekerasan suatu bahan hanyalah satu dari banyak faktor yang mempengaruhi keausan permukaan email yang berkontak dengan bahan. Faktor utama lain termasuk tekanan gigitan, frekwensi pengunyahan, sifat abrasif makanan, komposisi cairan, perubahan temperatur, kekerasan tiap permukaan, sifat fisik bahan, dan ketidakteraturan permukaaan gigi seoerti adanya alur (groove), ceruk ( Pit) atau lingir (ridge) anatomis yang kecil. Pengikisan email gigi yang berlebihan oleh mahkota keramik lawannya cenderung terjadi pada pasien dengan tekanan gigit yang kuat dan permakaan keramik yang kasar. Meskipun klinisi tidak dapat mengendalikan tekanan gigit seorang pasien, mereka
dapat
memoles
permukaan
keramik
yang
aus
untuk
mengurangi tingkat keausan email yang destruktif.
ii.
Kekentalan Diskusi
mengenai
sifat
fisik
bahan
kedokteran
gigi
terutama dititik beratkan pada sifat bahan padat tersebut yang terpajan berbagai jenis tekanan pada temperatur ruangan atau temperatur
mulut.
Namun,
kebanyakan,
logam-
logam
ini
berwujud cair pada tahap-tahap tertentu dalam aplikasinya dalam
16
bidang kedokteran gigi. Lebih jauh lagi, keberhasilan atau kegagalan dari suatu bahan tertentu bergantung pada sifatnya dalam wujud cair sama seperti sifatnya dalam wujud padat. Produk gipsum yang digunakan dalam pembentukan dent "die", serta logam tuang adalah bahan-bahan berbentuk cairan yang menjadi struktur yang padat diluar mulut. Bahan amorf seperti malam dan resin nampaknya padat tetapi sebenarnya cairan yang didinginkan dibawah titik normal yang mengallir seperti plastik an mudah di bentuk (ireversibel) atau bersifat elastik (reversible) dibawah tekanan rendah. Cara-cara dimana bahan-bahan ini berubah bentuk atau mengalir bila dipajankan pada tekanan adalah penting dalam penggunaannya dalam kedokteran gigi. Penelitian perihal karakteristik aliran merupakan dasar bagi ilmu reologi. Meskipun suatu cairan tidak dapat menahan tekanan geser (gaya geser per unit daerah geser), kebanyakan cairan, bila dibuat bergerak, menahan gaya beban yang membuatnya bergerak. Ketahanan untuk bergerak disebut viskositas atau kekentalan dan dikendalikan oleh gaya friksi internal didalam cairan. Kekentalan adalah
ukuran
konsistensi
suatu
cairan
beserta
ketidakmampuannya untuk mengalir. Cairan dengan kekentalan tinggi mengalir lambat karena viskositasnya yang tinggi. Bahan kedokteran gigi mempunyai kekentalan yang berbeda bila digunakan untuk penerapan klinis tertentu. Perbedaan kekentalan ini dikenal oleh asisten dokter gigi, dokter gig itu sendiri beserta siswa kedokteran gigi yang membandingkan sifat aliran semen ionomer-kaca, yang lebih kental dari semen seng fosfat, bila keduanya dicampur dengan tepat sebagai bahan perekat. Bila suatu cairan berada berada pada ruang diantara dua lempeng metal; maka lempeng bawah tidak dapat bergerak dan lempeng atas digerakkan dalam kecepatan (V) tertentu,
17
maka suatu gaya (F) diperlukan untuk mengatasi tarikan yang dihasilkan oleh friksi (viskositas dari cairan). Tekanan adalah gaya per unit daerah yang terjadi dalam suatu struktur bila di aplikasikan gaya eksternal. Tekanan yang dihasilkan menyebabkan terjadinya suatu perubahan bentuk atau tegangan yang dikalkulasikan sebagai perubahan panjang dibagi dengan panjang awal. Bila lempenglempeng memiliki daerah A, tekanan geser (τ) dapat dirumuskan sebagai τ = F/A. Besarnya tegangan geser atau besarnya perubahan bentuk adalah (ε = V/d, dimana d adalah jarak kedua lempeng dan V adalah kecepatan cairan). Untuk masing-masing perbedaan nilai F, diperoleh nilai baru untuk V, dan suatu kurva dapat diperoleh untuk menggambarkan gaya versus kecepatan analog dengan beban beban versus kurva perpindahan yang berasal dari pengukuran statis pada benda padat. Suatu cairan "ideal" menunjukkan tekanan geser yang sebanding dengan besarnya tegangan, dan karena itu kurvanya adalah garis lurus. Sifat seperti ini disebut newtonian. Karena kekentalan (η) didefinisikan sebagai tekanan geser dibagi besarnya tegangan (σ/ε), suatu cairan newtonian memiliki kekentalan konstan dan menunjukkan kemiringan tekanan geser yang konstan. Viskositas atau kekentalan diukur dalam unit MPa per detik (centipoise[cP]) dan tentu saja semakin tinggi nilainya semakin besar kental bahan tersebut. Misalnya air murni pada suhu 20°C memiliki kekentalan 1,0 cP, sementara kekentalan sirup manis kurang lebih 300.000cP dan kurang lebih sama dengan bahan cetak hidrokoloid bersifat agar (281.000 cP pada temperatur 45°). Banyak bahan kedokteran gigi menunjukkan sifat pseudoplastik. Sifat ini menunjukkan kekentalan yang semakin berkurang dengan meningkatnya besar geseran sampai mencapai nilai
yang
hampir
konstan.
Sifat
yang
berlawanan
dengan
18
pseudoplastik adalah sifat dilatant. Cairan ini menjadi lebih kaku bila tingkat perubahan bentuk meningkat. Sedangkan sifat plastik adalah sifat dari bahan yang bersifat sampai benda padat sampai nilai minimal tekanan geser tercapai. Saus tomat adalah contoh yang umum. Pukulan yang keras pada botol biasanya diperlukan untuk menghasilkan aliran yang pertama.. Kekentalan dari kebanyakan cairan meningkat cepat dengan meningkatnya temperatur. Kekentalan bergantung pada perubahan wujud sebelumnya dari cairan. Suatu jenis cairan yang menjadi kurang kental dan lebih cair dibawah tekanan,
disebut
tiksotropik.
Pasta
profilaksisis
gigi,
plaster,
semen resin, dan beberapa bahan cetak adalah tiksotropik. Sifat tiksotropik dari bahan-bahan ini menguntungkan karena membuat bahan tidak mengalir dari sendok cetak sampai dapat diletakkan diatas jaringan mulut,
sedang pasta profilaksis tidak mengalir dari
mangkuk karet sampai mangkuk berputar terhadap gigi yang akan dibersihkan. Bila bahan-bahan diaduk cepat dan kekentalannya diukur, nilai yang lebih rendah diperoleh bila dibandingkan bahan tersebut tidak
diapa-apakan.
Kekentalan
suatu
menentukan ketepatannya untuk aplikasi
bahan
kedokteran
tertentu.
Sifat
gigi kurva
tekanan geser-tegangan dapat manjadi hal yang penting dalam menentukan cara terbaik untuk memanipulasi suatu bahan.
iii. Struktur Dan Relaksasi Tekanan Setelah suatu senyawa diubah bentuk secara permanen (deformasi plastik), akan ada tekanan internal yang terjebak. Sebagai contoh, dalam suatu senyawa kristal, atom-atom dalam pola ruang geometrik berubah tempat, dan system tersebut tidak dalam keseimbangan. Hal yang sama berlaku untuk struktur amorf, yaitu
19
beberapa molekul menjadi terlalu berdekatan dan yang lain menjadi terlalu berjauhan setelah senyawa tersebut diubah bentuknya secara permanen. Diketahui bahwa ternyata situasi tersebut tidaklah stabil. Atom-atom yang berpindah tidak berada dalam posisi yang seimbang. Melalui proses difusi wujud padat yang diatur oleh energi termal, atom-atom tersebut perlaha-lahan kembali ke posisi seimbangnya. Hasilnya adalah perubahan dalam bentuk dan kontur benda padat sebagai manifestasi besar dari pengaturan kembali posisi atom atau molekul. Bahan tersebut melengkung atau distorsi. Dilepaskannya tekanandikenal sebagai relaksasi. Kecepatan relaksasi meningkat dengan meningkatnya temperatur.Misalnya bila suatu kawat di tekuk, kawat
tersebut cenderung
menjadi lurus kembali bila
dipanaskan sampai temperatur tinggi. Pada temperatur kamar, relaksasi atau difusi seperti itu mungkin diabaikan. Namun sebaliknya, ada bahan kedokteran gigi bukan kristal seperti malam, resin dan gel, yang ketika dimanipulasi dan didinginkan, kemudian dapat mengalami relaksasi atau distorsi pada temperatur yang meningkat.
iv. Creep Dan Aliran Bila suatu logam dipanaskan mendekati titik leburnya dan dipajankan pada tekanan konstan, geseran yang dihasilkan akan meningkat sebanding dengan fungsi waktu. Creep didefinisikan sebagai geseran plastik yang bergantung pada waktu dari suatu bahan dibawah muatan statis atau muatan konstan.
Fenomena yang
berhubungan dengan kelengkungan adalah potensi perubahan bentuk dari struktur logam mahkota jembatan panjang pada temperatur pembakaran porselen di bawah pengaruh masa gigi tiruan. Untuk ketebalan tertentu, massa mahkota tiruan yang lebih tinggi biiasanya
20
mengalami tekanan fleksural yang lebih besar, jadi lebih besar fleksural creepnya. Aliran logam biasanya terjadi begitu temperatur mendekati beberapa ratus derajat dari kisaran temperatur lebur. Logam yang digunakan dalam kedokteran gigi untuk restorasi tuang atau substrat untuk vinir porselen mempunyai titik lebur yang sedikit lebih tinggi dari temperature mulut dan karenanya tidak rentan terhadap deformasi creep, kecuali bila dipanaskan hingga temperatur yang amat tinggi. Pengecualian yang amat penting adalah amalgam yang digunakan dalam kedokteran gigi, yang memiliki komponen dengan titik lebur yang hanya sedikit diatas temperatur ruangan. Karena kisaran leburnya rendah, amalgam kedokteran gigi dapat mengalir perlahan pada
daerah
yang di
restorasi, di bawah
tekanan periodik yang di pertahankan seperti yang akan terjadi pada pasien
yang
mempunyai
kebiasaan
clenching.
Karena
creep
menyebabkan deformasi plastik terus-menerus, proses tersebut akan merusak bahan restorasi. Istilah lain yang hampir sinonim dengan creep adalah aliran. Perlu diingat kembali bahwa 'aliran' digunakan dalam pembahasan sifat reologi dari cairan dan sekarang diterapkan pada bahan amorf, yang tidak mengherankan bila sekarang kita mempertimbangkan strukturnya. Silly Putty adalah contoh yang baik untuk substansi tersebut. Bahan tersebut patah pada tingkat regangan yang cepat, namun bila ditempatkan sebagai suatu bulatan diatas suatu bidang datar dan dibiarkan beberaoa waktu, bahan tersebut akan menjadi gepeng karena beratnya sendiri. Untuk menggambarkan reologi dari bahan amorf seperti malam, umumnya istilah yang digunakan dalam kedokteran gigi adalah 'aliran', bukan 'creep'. Aliran dari malam adalah ukuran dari kemampuannya untuk berubah bentuk di bawah muatan status yang kecil, bahkan dihubungkan dengan
21
massanya sendiri. Meskipun aliran atau creep dapat diukur dibawah berbagai jenis tekanan, namun kompresi lebih sering di gunakan dalam pengujian bahan kedokteran gigi. Sebuah silinder dengan ukuran tertentu dipajankan terhadap tekanan kompresif tertentu untuk waktu dan temperatur tertentu. Creep atau aliran diukur sebagai persentasi pemendekan yang terjadi dalam kondisi pengujian ini. Creep adalah pertimbangan penting bagi bahan kedokteran gigi apapun, yang harus dipertahankan pada temperatur yang mendekati titik leleh untuk periode yang diperpanjang.
v.
Warna Dan Persepsi Warna Tujuan lain dari
perawatan gigi
yang penting adalah
merestorasi warna dan penampilan gigi asli. Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dapat terdeteksi oleh mata manusia. Mata sensitif terhadap panjang gelombang lebih kurang 400 (violet) sampai 700nm (merah gelap). Intensitas cahaya yang dipantulkan dan kombinasi intensitas panjang gelombang yang ada pada pancaran cahaya menentukan sifat penampilan (corak, nilai, dan kroma). Aggar suatu obyek dapat dilihat, obyek harus dapat memantulkan atau meneruskan cahaya yang diterimanya dari sumber diluar. Cahaya yang ada biasanya polikromatik,
yaitu beberapa campuran dari
berbagai panjang gelombang. Cahaya yang ada dihamburkan atau diserap secara selektif stsu keduanya, pada panjang gelombang tertentu.. Distribusi spektrum dan cahaya yang dipantulkan atau diteruskan menyerupai cahaya yang terlihat, meskipun panjang gelombang penglihatan,
tertentu
menjadi
dan istilah
berkurang
tertentu,
dapat
besarnya.
Fenomena
digambarkan
dengan
mempertimbangkan respon mata manusia terhadap cahaya yang
22
datang dari suatu obyek. Cahaya dari suatu obtek yang diterima oleh mata difokuskan pada retina dan di ubah menjadi impuls syaraf yang diteruskan ke otak. Sel yang berbentuk konus pada retina mata, bertanggung jawab atas penglihatan warna. intensitas
yang
diperlukan
untuk
Sel-sel ini mempunyai
melihat
warna
dan
juga
menunjukkan suatu kurva respon yang berhubungan dengan panjang gelombang cahaya yang ada. Karena respon syaraf menyangkut penglihatan warna, maka stimulasi terus menerus dari satu warna bisa menyebabkan kelelahan warna dan penurunananrespon mata. Sinyal dari retina diproses oleh otak untuk menghasilkan persepsi warna
psiko-fisiologis.
Dalam
pengertian
ilmiah,
seseorang
mungkin menyamakan mata manusia dengan kolorimeter yang amat sensitif membedakan warna, yaitu suatu instrumen ilmiah yang mengukur intensitas dan panjang gelombang cahaya. Meskipun kolorometer lebih tajam dari mata manusia dalam mengukur sedikit perbedaan warna pada obyek berwarna, hal ini dapat menjadi tidak akurat bila digunakan pada permukaan kasar atau melengkung. Mata dapat membedakan antara warna yang terlihat berdampingan pada permukaan halus atau tidak teratur, baik melengkung maupun datar. Penggambaran
verbal
warna
tidak
cukup
akurat
untuk
menggambarkan penampilan gigi. Untuk menggambarkan secara akurat
persepsi
kita
terhadap cahaya yang dipantulkan dari
permukaan gigi atau restorasi, ada 3 variabel yang harus di ukur,yaitu corak,
nilai
dan
kroma.
Corak,
digambarkan
sebagai
warna
dominan dari suatu obyek, misalnya merah, hijau atau biru. Ini mengacu pada panjang gelombang dominan yang ada di distribusi spektrum. Nilai, adalah terang atau gelap suatu warna yang dapat di ukur diluar corak. Corak meningkat semakin keatas lebih putih atau
23
terang dan menurun ke bawah semakin gelap atau hitam. Sedangkan kroma, mewakili derajat kejenuhan suatu corak tertentu. Semakin tinggi kroma, warna semakin tajam. Kroma tidak berdiri sendiri, tetapi selalu dihubungkan dengan corak dan nilai. Dalam laboratorium gigi, penyesuaian warana dikerjakan dengan petunjuk warna (shade Guide) untuk memilih warna vinir keramik, inlai atau mahkota tiruan
yang
menggunakan
akan
dibuat
oleh
contoh-contoh
teknisi
warna
laboratorium.
ini
dokter
Dengan
gigi
dapat
menunjukkan warna yang dikehendakinya pada teknisi yang akan membuat warna tersebut dilaboratorium. Karena distribusi spektrum cahaya yang di pantulkan atau diteruskan melalui suatu obyek bergantung
pada
kandungan
spektrum
cahaya
yang
ada,
penampilan suatu obyek amat bergantung pada sifat cahaya dimana obyek tersebut dipandang. Obyek yang nampak berwarna sama dilihat dengan satu jenis cahaya, mungkin nampak berbeda dibawah
sumber
cahaya
yang
lain.
Fenomena
ini
disebut
metamerisme. Struktur gigi alami menyerap cahaya pada panjang gelombang yang terlalu pendek untuk dilihat dengan mata manusia. Panjang gelombang ini antar 300-400nm, disebut sebagai radiasi mendekati ultraviolet. Energi yang diserap oleh gigi diubah menjadi cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang, sehingga sebenarnya gigi itu sendiri sudah menjadi sumber cahaya, Fenomeni ini disebut fluoresensi.
Sifat Solubility dan Sorption Kelarutan dan penyerapan dilaporkan dengan 2 cara: 1. Presentasi berat material yang larut atau diserap
24
2. Berat material yang larut atau diserap per unit luas permukaan (mis:mg/cm2). Solubilitas = kelarutan, misalnya semen zinc phosphat lebih larut dalam saliva dari pada air suling. Absorpsi = penyerapan cairan oleh material padat. Misalnya: keseimbangan absorpsi air oleh akrilik sekitar 2 %. Adsorpsi = konsentrasi molekul pada permukaan material padat atau cair. Misalnya: Adsorpsi komponen saliva pada permukaan struktur gigi, adsorpsi detergen pada permukaan model malam.
b. Sifat mekanis Sifat mekanis adalah respon yang terukur, baik elastik ( reversibel/ dapat kembali ke bentuk semula bila tekanan dilepaskan) dan plastis (irreversibel/ tidak dapat kembali ke bentuk semula atau tidak elastik) dari bahan bila terkena gaya atau distribusi tekanan. Sifat mekanis dibatasi
oleh
hukum-hukum
mekanika,
yaitu
ilmu
fisika
yang
berhubungan dengan tekanan dan energi serta efeknya pada benda. Pembahasan lebih berkisar pada keadaan statik, bukan pada benda dinamis yang bergerak. Sifat mekanis utama yang akan dibahas dalam kajian berikut adalah: 1. Perubahan
bentuk
elastik
atau
reversibel,
meliputi
batas
kesetimbangan, daya lenting (resilience) dan modulus elatisitas, 2. Perubahan bentuk plastis atau ireversibel, seperti persentase elongasi, Gabungan perubahan elastik dan plastis, seperti kekakuan dan kekuatan luluh. Namun sebelum membahas sifat-sifat ini, perlu di pahami
dulu konsep yang mendasarinya yaitu konsep tekanan dan
regangan. Tekanan Dan Regangan Tekanan adalah gaya per unit daerah
25
yang bekerja pada berjuta-juta atom atau molekul pada bidang tertentu suatu bahan.Kekuatan suatu bahan didefinisikan sebagai besar rata-rata tekanan dimana suatu bahan menunjukkan deformasi plastis dalam jumlah tertentu atau terjadi fraktur dari beberapa contoh bahan pengujian dengan bentuk dan ukuran yang sama. Bila suatu gaya eksternal bekerja pada benda padat, terjadi reaksi untuk melawan gaya tadi yang besarnya setara namun arahnya berlawanan dengan gaya eksternal. Gaya yang di aplikasikan di bagi dengan daerah dimana gaya tersebut bekerja pada benda itu adalah nilai tekanan yang dihasilkan pada struktur tersebut. Suatu gaya tarik menghasilkan tekanan tarik (tensille stress), Gaya kompresi menghasilkan tekanan kompresi, dan gaya geser menghasilkan kekuatan geser. Gaya membengkokkan suatu benda dapat menghasilkan ketiga macam tekanan pada struktur tersebut, namun pada kebanyakan kasus, fraktur terjadi karena komponen tarikan. Pada keadaan ini, tekanan tarik dam tekanan kompresi adalah tekanan utama, sedangkan tekanan geser adalah kombinasi komponen terikan dan kompresi. Kapanpun terjadi tekanan, akan menyebabkan deformasi atau regangan. Regangan dapat bersifat elastik atau plastik atau kombinasi keduanya. Regangan elastik dapat kembali ke bentuk semula. Regangan tersebut hilang bila gaya di bebaskan. Regangan plastis merupakan deformasi permanen suatu bahan yang tidak dapat kembali ke bentuk semula bila gaya di bebaskan. Berdasarkan arah aplikasi gaya, dapat di klasifikasikan 3 jenis tekanan. Tarikan, kompresi dan geser. Tekanan tarik disebabkan oleh suatu beban yang cenderung meregangkan atau memperpanjang suatu benda. Tekanan tarik selalu disertai dengan regangan tarik. Ada beberapa tekanan tarik murni pada kedokteran gigi dan komponen-komponen tekanan tarik dapat ditemukan bila struktur-struktur bersifat lentur meskipun beban kompresi di aplikasikan. Tekanan kompresi adalah ketahanan
26
internal suatu benda terhadap beban bila
suatu
benda
diletakkan
dibawah beban yang cenderung menekan atau memendekkannya. Suatu tekanan kompresi biasanya disertai dengan regangan kompresi. Untuk menghitung
tekanan
tarik
dan
tekanan
kompresi,
gaya
yang
diaplikasikan di bagi dengan potongan melintang tegak lurus dengan arah gaya. Tekanan geser adalah gaya yang cenderung menahan pergeseran dari satu bagian suatu benda ke yang lain.
Tekanan geser dapat
juga
dihasilkan dengan gerak memutar atau memilin suatu bahan. Misalnya bila suatu gaya diaplikasikan sepanjang permukaan email gigi oleh suatu instrumen berujung tajam, sejajar terhadap pertemuan antara email dan braket ortodonsi, braket tersebut bias terlepas karena kegagalan tekanan geser dari bahan perekat resin. Tekanan geser di hitung dengan membagi gaya dengan daerah sejajar terhadap arah gaya. 4. Uji bahan biomaterial Tujuan uji biomaterial adalah untuk menghilangkan produk atau komponen produk potensial yang dapat merugikan atau merusak jaringan mulut atau maksilofasial. a. Uji Primer Uji primer terdiri atas evaluasi sitotoksik dimana bahan kedokteran gigi dalam keadaan segar atau tanpa diproses ditempatkan langsung pada biakan sel jaringan atau membran yang menutupi sel jaringan biakan yang bereaksi terhadap efek dari produk atau komponen tang merebes melalui penghalang. Banyak produk yang awalnya dianggap bersifat sangat sitotoksik dapat dimodifikasi atau penggunanya dapat dikendalikan oleh pabrik pembuat untuk mencegah efek sitotoksik tersebut. b. Uji Sekunder Pada
tingkat
ini,
produk
evaluasi
terhadap
potensinya
menciptakan toksisitas sistemik, toksisitas inhalasi, iritasi kulit dan
27
sensitivitas serta respon implantasi. Dalam uji toksisitas sistemik seperti uji dosis letal rata-rata untuk rongga mulut, sampel bahan yang di ujikan diberikan setiap hari pada tikua selama 14 hari baik secara oral maupun dimasukkan dalam makanannya. Bila 50% tikus-tikus tersebut tetap hidup, produk tersebut lolos uji. Usaha untuk mengembangkan uji toksisitas sistemik yang memerlukan lebih sedikit binatang sedang dikembangkan. c. Uji Penggunaan Pra-klinis Suatu produk dapat disetujui oleh US Food and Drug Administration (FDA) setelah berhasil melalui uji primer dapat sekunder berdasarkan bahwa produk tersebut tidak membahayakan manusia. Berkaitan dengan obat-obatan, FDA amat memperhatikan bahwa uji tersebut digunakan dengan efisien, teliti dan cermat. Namun berkaitan dengan bahan-bahan gigi, pabrik penbuatan memiliki kesempatan sampai 7 tahun untuk membuktikan efisiensinya setelah produk tersebut dipasarkan dengan persetujuan FDA.
5. Respon alergi terhadap bahan kedokteran gigi a. Alergi terhadap Produk Lateks Pada tanggal 29 Maret 1991, FDA menerbitkan suatu buletin sebagai tanggapan terhadap meningkatnya jumlah reaksi alergi terhadap barang yang berhubungan dengan lateks. Thiuram adalah bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan benda-benda lateks, yang juga dilaporkan menyebabkan reaksi alergi. March (1988) mengatakan bahwa komponen polieter dalam sarung tangan karet lateks yang dipakai oleh dokter gigi merupakan bahan penyebab. Reaksi-reaksi tersebut bervariasi dari jenis sederhana seperti kemerahan dan pembengkakkan sampai jenis yang lebih serius seperti sesak nafas dan anafilaksis. Reaksi alergi sistematis yang paling serius
28
terjadi bila produk mengandung lateks, seperti sarung tangan dan isolator karet (rubber dam), berkontak dengan membran mukosa. Untuk mencegah reaksi negatif terhadap produk lateks ini, sarung tangan vinil atau sarung tangan yang dibuat dari polimer sintetik lainnya bisa digunakan. b. Alergi Stomatitis Kontak Alergi stomatitis kontak sejauh ini merupakan reaksi negatif yang paling sering terjadi terhadap bahan kedokteran gigi. Reaksi negatif terlihat berupa lesi lokal atau lesi jenis kontak, tetapi dapat ditemukan pula reaksi yang terjadi pada tempat yang jauh dari tempat bahan berkontak (seperti gatal pada telapak tangan atau telapak kaki). Uji diagnostik yang paling definitif untuk alergi dermatitis kontak atau stomatitis adalah uji tempel (patch). Alergen yang diuji diaplikasikan pada kulit dengan maksud menimbulkan sedikit daerah alergi dermatitis kontak. Bahan kedokteran gigi mngandung banyak banyak komponen yang seringkali dikenal sebagai alergen seperti kromium, kobalt, merkuri, eugenol, komponen dari bahan dasar resin, colophonium dan formaldehid. Reaksi alergi yang berkaitan dengan bahan berbasis renin mempengaruhi tidak hanya pasien tetapi juga tenaga kedokteran gigi yang bekerja dengan bahan-bahan tersebut.
29
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Pada sifat fisik dan mekanis dental material dipengaruhi oleh adanya stress yang akan menimbulkan beberapa aplikasi gaya. Ketiganya memiliki pengaruh besar terhadap kerja suatu benda yangmenimbulkan suatu perubahan ditunjang dengan adanya suatu sifat mekanik :tekanan, modulus young dan dinamis serta elastik, kekerasan, kekuatan dan juga kekentalan dan juga adanya sifat fisik yang berperan dari sifat bahan dan warna bahan yang digunakan.
Pada penggunaan bahan-bahan material sangat bervariasi, dimana bahan bahan tersebut memiliki peranan ditiap-tiap kebutuhan yang berbeda. Fungsi bahan-bahan dental juga sangat bervariasi, tergantung dengan komposisi yang ada.
3.2 Saran
a. Sumber dari pembuatan makalah harus diperluas. b. Penjelasan lebih runtut untuk makalah yang selanjutnya.
30
