Biomaterial
Transcript of Biomaterial
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Umum Biomaterial
Definisi biomaterial secara umum 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.
Ide untuk menggantikan organ manusia yang rusak dengan material tak-hidup
telah ada sejak lebih dari dua ribu tahun yang lalu dimulai oleh Bangsa Romawi,
Chinadan Aztec yang memiliki peradaban kuno tercatat menggunakan emas untuk
perawatan gigi. Pada masa itu perkembangan biomaterial diuji coba secara trial and error
terhadap tubuh manusia ataupun binatang namun tingkat kesuksesannya tidak maksimal.
2.2 Biomaterial Dalam Kedokteran Gigi
Biomaterial adalah bidang yang menggunakan ilmu dari berbagai disiplin ilmu
yang membutuhkan pengetahuan dan pemahaman mendasar dari sifat-sifa tmaterial pada
umumnya, dan interaksi dari material dengan lingkungan biologis. Bidang biomaterial
didesain untuk memberikan pemahaman dan pengajaran dibidang 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. Ketika pemahaman
mahasiswa mengenai prinsip dasar dariilmu material teraplikasikan, pemahaman penuh
dari biomaterial dan aplikasinya dengan lingkungan biologis juga membutuhkan derajat
yang lebih tinggi dari spesialisasi ilmu yang ada.
Bidang biomaterial mengarah pada ilmu material dan bidang ilmu biologi serta
kimia. Material buatan manusia meningkat sesuai dengan penggunaan aplikasinya seperti
pada drug-delivery dan terapi gen (gene therapy), perancah untuk rekayasa jaringan
(tissue engineering), penggantian bagian tubuh (bodyreplacement), serta alat biomedis
dan bedah. Peningkatan ini sejalan dengan meningkatnya kebutuhan manusia akan
tingkat kehidupan yang lebih baik.
Biomaterial berkenaan dengan aspek bidang material dari peralatan medis.
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 material mempengaruhi tubuh.
Pembelajaran mengenai keterkaitan tersebut sangat penting untuk dipelajari dan
sangat berkembang pesat saat ini. Biomaterial memperbaiki kualitas hidup sekaligus
menyelamatkan nyawa banyak orang tiap tahunnya. Area aplikasi dari biomaterial ini
sangat luas dan meliputi beberapa bagian seperti joint dan limb replacement, arteri dan
kulit buatan, lensa kontak dan gigi buatan. Permintaan akan material ini meningkat dari
para manula dengan harapan kualitas hidup yang tinggi. Komunitas biomaterial
menghasilkan dan meningkatkan material implantasi dan tekniknya untuk memenuhi
permintaan ini, tetapi juga dapat membantu perlakuan dari pasien muda dimana sifat
yang ini diperlukan dan sangat banyak diminati. Akibat dari kemajuan teknologi ini
adalah meningkatnya tingkat peraturan dan ancaman dari perkara hukum mengenai
keterkaitannya terhadap material implantasi pada tubuh manusia dan diatur dalam
perundang-undangan. Untuk menindaklanjuti hal ini maka sangat sesuai dilakukan
investigasi metoda yang dapat dipercaya dari karakterisasi material dan interaksinya.
Defenisi dari biomaterial adalah semua material sintetik yang digunakan untuk
menggantikan atau memperbaiki fungsi jaringan tubuh secara berkelanjutan atau sekedar
sekedar bersentuhan dengan cairan tubuh. Definisi inikadang terbatas karena tidak
melibatkan material yang digunakan untuk alat seperti instrumen bedah dan alat dental.
Walaupun alat ini digunakan pada cairan tubuh instrumen ini tidak akan menggantikan
atau memperbaiki fungsi dari jaringan tubuh manusia.
Harus diperhatikan pula bahwa terdapat beberapa material yang digunakan pada
instrumen bedah, yaitu beberapa tipe baja tahan karat. Hampir sama dengan sebelumnya,
Baja tahan karat dan paduan ingat bentuk (shape memory alloys) yang digunakan untuk
instrumen dental atau endodontic juga tidak dilibatkan dari definisi yang tersebut diatas
sebagai material yang digunakan untuk eksternal prostheses, seperti lengan buatan atau
alat seperti alat bantu pendengaran.
Perkembangan biomaterial di bidang kedokteran gigi saat ini terbagi dalam
biomaterial sintetis dan biomaterial rekayasa jaringan. Keduanya terkait material seperti
logam, keramik, polimer, dan komposit. Sedangkan biomaterial rekayasa jaringan
meliputi pengembangan scaffolds, sel, dan sinyal dalam pembuatan jaringan pengganti
gigi.
Hal pertama dan yang terpenting adalah biomaterial tersebut harus cocok—
biomaterial ini harus tidak memperlihatkan respon yang merugikan dari tubuh, atau
kebalikannya, harus tidak beracun dan non-carcinogenic. Persyaratan ini mengeliminasi
banyak material teknik yang dapat digunakan. Selain itu,biomaterial harus memiliki sifat
fisik dan mekanik yang memadai untuk berfungsi sebagai pengganti atau pengganda dari
jaringan tubuh. Untuk penggunaan secara praktis, biomaterial tersebut harus dapat
dengan mudah dibentuk atau dilakukan proses pemesinan kedalam beberapa bentuk,
mempunyai harga yang relatif murah dan bahan bakunya banyak tersedia di pasaran.
Material yang ideal atau kombinasi material tersebut harus menunjukkan sifat-
sifat seperti berikut :
• Komposisi kimia yang cocok untuk menghindari reaksi merugikan yang
terjadipada jaringan tubuh;
• Ketahanan yang baik terhadap degradasi (contoh : ketahanan korosi untuk logam
atau ketahanan dari degradasi biologis pada polimer) ;
• Ketahanan yang baik untuk mempertahankan siklus daya tahan pembebanan
dengan tulang sendi ;
• Modulus yang rendah untuk meminimalisasi bone resorption ;
• Ketahanan pemakaian yang tinggi untuk meminimalisasi wear-debris generation
2.3 Jenis Biomaterial
2.3.1 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
komposit.
2.3.1.1 Logam
Sebagai bagian dari material, logam merupakan material yang sangat banyak
digunakan untuk implantasi load-bearing. Misalnya, beberapa dari kebanyakan
pembedahan ortopedi pada umumnya 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.
2.3.1.2 Polimer
Berbagai jenis polimer banyak digunakan untuk terapi sebagai. 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.
2.3.1.3 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).
2.3.1.4 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.
2.3.2 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 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
(dermaltissue) 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).
2.4 Sifat-Sifat Umum Biomaterial
Beberapa sifat bahan harus dipertimbangkan ketika bahan kedokteran gigi
dipilih untuk digunakan secara klinis. Pertimbangan ini termasuk:
(1)biokompatibilitas
(2)sifat fisik-kimia
(3)Karakteristik penanganan
(4)estetika dan
(5)ekonomis (Philips Ilmu bahan kedokteran gigi edisi 10)
Untuk memahami bahan kedokteran gigi kita memerlukan pengetahuan
dasar mengenai unsur,khususnya bahan padat,dan sifatnya selama penanganan
dan penggunaanya dalam lingkungan mulut karena factor lingkungan amat
berpengaruh bagi keberhasilan klinis.Dapat disimpulkan bahwa kinerja dari
semua bahan kedokteran gigi baik keramik,plastic,ataupun logam,didasari oleh
struktur atomnya.Reaksi keseluruhan dari atom,baik secara fisik atau
kimia,mementukan sifat bahan itu sendiri.
2.4.1.Sifat Kimia
Gaya yang membuat atom berikatan satu sama lain disebut dengan gaya
kohesi. Kekuatan ikatan ini serta kemampuannya untuk berubah bentuk setelah
ikatan tersebut terputus menetukan sifat fisik suatu bahan Ikatan atom primer
dibedakan 3 macam (1)Ionik (2)kovalen (3)metalik
Ikatan Ionik
Ikatan primer ini adalah jenis ikatan kimia sederhana ,akibat daya tarik
menarik antar muatan positif dan negatif.Contoh klasiknya adalah Natrium
klorida (Na+Cl-).Karena atom natrium mengandung elektron bervalensi 1
dibagian luarnya,dan atom klor memiliki 7 elektron dibagian luarnya,perpindahan
elektron valensi natrium ke klorida menghasilkan senyawa stabil Na+Cl- .Ikatan
ionik menghasilkan kristal yang memiliki konfigurasi atomik berdasarkan pada
keseimbangan muatan dan ukuran.Dalam kedokteran gigi ,ikatan ionik ada dalam
fase kristalin tertentu seperti gipsum dan semen fosfat.
Ikatan Kovalen
Pada banyak senyawa kimia,elektron bervalensi 2 dibagi dengan atom
didekatnya.molekul hidrogen,H2 adalah contoh ikatan kovalen.Elektron
bervalensi tunggal dari masing masing atom hidrogen saling berbagi dengan atom
lain dan selubung valensi menjadi stabil.
Ikatan Metalik
Ikatan metalik dapat dipelajari dengan baik dengan mempelajari kristal
metalik seperti emas murni.Seperti semua logam lainnya atom atom emas dapat
dengan mudah menyumbangkan elektron dari kulit luarnya dan membentuk suatu
elektron bebas “gas“.
Ion logam positif dikelilingi oleh elektron gas.Struktur ini yang
bertanggung jawab terhadap konduksi elektrik dan termal yang baik dan juga
kemampuannya untuk berubah bentuk menyerupai plastik.
Ikatan Antar-Atom Sekunder
Ikatan sekunder tidak berbagi elektron,variasi muatan diantara molekul
atau kelompok atom menyebabkan gaya polarisasi yang menarik molekul
molekul.
Ikatan Hidrogen
Ikatan ini dapat dipahami dengan mempelajari molekul air.berlekatan
dengan atom oksigen adalah 2 atom hidrogen.Ikatan ini adalah kovalen,karena
atom oksigen dan hidrogen berbagi elektron.Sebagai akibatnya proton dari atom
hidrogen mengarah pada atom oksigen yang tidak terlindungi dengan baik oleh
elektron sehingga sisi proton dari molekul air menjadi bermuatan positif .pada sisi
lawannya,molekul air,elektron yang mengisi orbit luar oksigen memberikan
muatan positif sehingga terjadi 2 kutub permanen dengan molekul asimetri.Ikatan
hidrogen yang disertai dengan muatan positif dari hidrogen akibat polarisasi
adalah contoh yang penting dari jenis ikatan sekunder.
Struktur Kristal
Sejauh ini umumnya kita hanya menganggap keberadaan 2 atom atau
molekul.padahal jelas,bahan kedokteran gigi terdiri atas berjuta juta unit seperti
itu.Tetapi pertanyaannya adalah bagaimana unit struktur tersusun dalam benda
padat dan bagaimanakah mereka disatukan.Atom atom sudah tentu terikat oleh
ikatan primer sekunder tetapi atom atom tersebut membentuk konfigurasi berjarak
teratur yang dikenal sebagai pola ruang geometris atau struktur kristal
Pola ruang geometris dapat didefinisikan sebagai pengaturan atom atom
dalam ruangan dimana setiap atom memiliki situasi serupa dengan atom lainnya.
Struktur Bukan Kristal
Sebagai contoh beberapa malam digunakan oleh seorang dokter
gigi ,malam mungkin mengeras sebagai bahan amorf sedemikian rupa sehingga
molekul molekul didistribusikan secara acak.
Difusi
Molekul atau atom juga berdifusi dalam wujud padat dalam usaha untuk
mencapai keseimbangan .kecepatan difusi untuk substansi tertentu amat
bergantung pada temperatur.Semakin tinggi temperatur semakin besar kecepatan
difusi.Sifat konstan dari difusi,karakteristik unik dari elemen,senyawa,kristal dan
lain lain dalam substrat(medium) dikenal dengan istilah koefisien difusi.
Adhesi
Fenomena adhesi bisa ditemukan pada banyak situasi kedokteran
gigi.Misalnya kebocoran di dekat bahan restorasi gigi.perlekatan plak dan
kalkulus juga bisa dijelaskan dengan mekanisme adhesi.
Bila 2 zat berkontak erat satu sama lain,molekul molekul dari 1 zat
berlekatan atau ditarik ke molekul dari zat lainnya.gaya ini disebut adhesi,bila
molekul zat yang tidak sama saling bertarikan dan kohesi apabila molekul zat
yang sama saling bertarikan(Philips Ilmu bahan kedokteran gigi edisi 10)
2.4.2.Sifat Fisik
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 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.
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
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, 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 lempeng-lempeng 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 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 bahan kedokteran gigi menentukan ketepatannya untuk
aplikasi tertentu. Sifat kurva tekanan geser-tegangan dapat manjadi hal yang
penting dalam menentukan cara terbaik untuk memanipulasi suatu bahan.
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 sistem
tersebut tidak dalam keseimbangan. Hal yang sama berlaku untuk struktur amorf,
yaitu 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 tekanan
dikenal 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.
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 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 temperatur
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 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.
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 tertentu menjadi berkurang besarnya.
Fenomena penglihatan, dan istilah tertentu, dapat digambarkan dengan
mempertimbangkan respon mata manusia terhadap cahaya yang 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. Sel-sel ini
mempunyai intensitas yang diperlukan untuk 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 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 akan dibuat oleh teknisi laboratorium. Dengan menggunakan contoh-
contoh warna ini dokter 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
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.
Wettability
Perhitungan afinitas cairan terhadap benda padat diindikasikan penyebaran
setetes cairan pada permukaan benda padat.
Derajat pembasahan tergantung surface energi relatif dari benda
padat,cairan dan daya tarik intermolecular,mis:pembasahan basis gigi tiruan
plastik oleh saliva, pembasahan enamel gigi oleh material pit & fissure
sealants ,pembasahan material cetak elastomer oleh campuran gips+air,
pembasahan model malam oleh material tanam.
Profil tetesan cairan pada benda padat:
A. Sudut kontak kecil benda padat dengan mudah terbasahi cairan
(cairan = air hydropilic)
B.Sudut kontak lebih besar 900 pembasahan jelek (cairan = air
hydrophobic)
Sudut kontak bisa diturunkan dengan penambahan material pembasah.
Misalnya penambahan detergen ke air menurunkan surface tension atau
surface energi.
2.4.3. Sifat Termofisika
Konduktivitas Termal
Penyaluran panas melalui senyawa padat biasa terjadi dengan bantuan
konduksi. Konduksi panas terjadi melalui interaksi getaran-getaran ruang
geometri dan dengan gerakan elektron serta interaksinya dengan dengan atom.
Konduktivitas termal (κ) adalah pengukuran termofisika mengenai seberapa baik
panas disalurkan melalui suatu bahan dengan aliran konduksi. Koefisien
konduktivitas termal adalah besarnya aliran panas dalam kalori perdetik yang
melewati suatu benda berketebalan 1 cm, memiliki luas daerah 1 cm² dengan
perbedaan temperatur antara permukaan tegak lurus benda dengan aliran panas
adalah 1ºC. Menurut hukum kedua termodinamika, aliran panas dari titik
bertemperatur lebih tinggi ke temperatur yang lebih rendah.
Bahan-bahan yang mempunyai konduktivitas termal tinggi di sebut
konduktor, sedang bahan-bahan yang memiliki konduktivitas termal rendah di
sebut isolator. Unit sistem internasional yang biasa digunakan untuk konduktivitas
termal adalah watt/meter/ºK (Wmֿ¹Kֿ¹).
Dibandingkan dengan komposit berbasis resin yang memiliki
konduktivitas termal yang rendah, bila air dingin berkontak dengan restorasi
logam, panas disalurkan lebih cepat menjauhi gigi karena konduktivitas termalnya
lebih tinggi. Peningkatan konduktivitas logam dibandingkan dengan resin,
menyebabkan sensitivitas pulpa lebih besar, yang mungkin dirasakan sebagai
ketidaknyaman yang dapat diabaikan, sedang, ringan atau berat, tergantung pada
trauma gigi sebelumnya serta respon sakit seorang pasien.
Difusi Termal
Nilai difusi termal suatu bahan mengendalikan besarnya waktu perubahan
temperatur begitu suatu panas melewati suatu bahan. Besarnya dapat diukur pada
saat suatu benda dengan temperatur yang tidak sama mencapai keadaan
keseimbangan termal.
Rumus matematika yang menghubungkan difusi termal (h) terhadap
konduktivitas termal adalah:
κ h = ─ Срρ
dimana κ konduktivitas termal, Cр adalah temperatur yang bergantung
pada kapasitas panas tertentu, dan ρ adalah temperatur yang bergantung pada
kepadatan. Beberapa nilai-nilai difusi tipikal yang sudah dikenal diantaranya ialah
emas murni sebesar 119; amalgam sebesar 9,6; komposit 0,68; email 0,47; semen
seng fosfat 0,29; dan dentin 0,18. Jadi bagi seorang pasien yang minum air es,
reduksi panas spesifik dari amalgam dan tingginya konduktivitas termal
menunjukkan bahwa difusi termal yang lebih tinggi mendukung situasi syok
termal yang lebih besar daripada yang biasa terjadi jika hanya struktur gigi asli
yang terkena cairan dingin.
Konduktivitas email dan dentin yang rendah membantu mencegah syok
termal dan sakit pulpa bila makanan dingin atau panas dimasukkan ke mulut.
keberadaan bahan tambal dalam mulut akan mengubah situasi ini.
Koefisien Ekspansi Termal
Koefisien ekspansi termal linier didefinisikan sebagai perubahan panjang
per unit panjang asal dari suatu benda bila temperatur dinaikkan 1ºC.
Restorasi gigi mungkin mengalami ekspansi atau kontraksi yang lebih
besar daripada gigi asli selama ada perubahan temperatur. Hal ini memungkinkan
restorasi menjadi bocor atau terlepas ikatannya dari gigi.
2.4.4. Sifat Mekanis
Pengertian dan Ruang Lingkup
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,
3. 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 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 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 bisa
terlepas karena kegagalan tekanan geser dari bahan perekat resin. Tekanan geser
di hitung dengan membagi gaya dengan daerah sejajar terhadap arah gaya.
2.4.4.1 Sifat Mekanis Berdasarkan Perubahan Elastis
Modulus Elastik (modulus young/modulus elastisitas)
Istilah modulus elastik menggambarkan kekerasan atau kekakuan relatif
dari suatu bahan yang di ukur dengan lereng miring deareh elastik dari diagram
tekanan-regangan.
Modulus elastik suatu bahan adalah konstan dan tidak terpengaruh oleh
besarnya tekanan elastik atau plastis yang mengenai suatu bahan. Karenanya nilai
tersebut tidak bergantung pada dapat dibengkokkannya suatu bahan, dan bukan
ukuran kekuatan.
Karena modulus elastik mewakili rasio tekanan elastik terhadap regangan
elastik, sebanarnya semakin rendah regangan untuk tekanan tertentu, semakin
besar nilai modulus. Modulus elastisitas dinyatakan dalam satuan gaya per unit
daerah, umumnya giga newton/m²(GN/M²) atau Gigapascal ( GPa). Sifat ini
secara tidak langsung berkaitan dengan sifat mekanis lainnya.
Modulus elastis dapat diperhitungkan melalui perumusan berikut:
E = tekanan = σ = P /A
regangan Є Δ1/1o
E = Modulus elastik
P = gaya atau beban yang diaplikasikan
A = Penampang melintang bahan di bawah tekanan
Δ1= Pertambahan panjang
1o= Panjang awal
Modulus Young Dinamis
Modulus young dapat diukur dengan metode dinamis serta tehnik statis
seperti telah dibahas diatas. Hal ini didasarkan karena alasan kecepatan suara
melalui benda padat dapat di ukur dengan gelombang transduser ultrasonik
longitudinal dan transversal dengan penerima yang tepat. Metode penentuan
modulus young dinamis tidak begitu rumit di bandingkan dengan uji kompresi
dan uji tarik konvensional. Tetapi nilai tersebut seringkali lebih tinggi
dibandingkan nilai yang diperoleh dari pengukuran statis.
Bila diinduksikan tekanan geser, bukan tekanan kompresi atau tarikan satu
sumbu, regangan geser yang dihasilkan dapat digunakan untuk menjelaskan
modulus geser suatu bahan.
Fleksibilitas
Untuk restorasi dan piranti kedokteran gigi, nilai yang tinggi untuk
batasan elastik (batas tekanan yang dapat diterima suatu bahan dimana bila
tekanan di tambahkan bahan tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula ketika
gaya di bebaskan) merupakan persyaratan penting bagi bahan-bahan pembuatnya,
karena struktur diharapkan kembali ke bentuknya semula setalah tertekan.
Biasanya modulus elastisitas yang cukup tinggi juga diharapkan karena hanya
suatu deformasi kecil akan terjadi dibawah tekanan tertentu, seperti pada inlai.
Meskipun demikian, ada keadaan yang membutuhkan regangan atau
deformasi yang lebih besar pada tekanan sedang atau kecil. Sebagai contoh, pada
piranti ortodonsi, sebuah pegas seringkali di bengkokkan cukup jauh dibawah
pengaruh tekanan kecil. Pada keadaan tersebut, struktur di anggap fleksibel dan
mempunyai sifat fleksibilatas. Fleksibilitas maksimal di definisikan sebagai
regangan yang terjadi ketika bahan di tekan sampai batas kesetimbangannya.
Resilien
Begitu jarak antar atom meningkat, maka energi internal juga akan
meningkat. Sejauh tekanan tidak melebihi batas kesetimbangannya, energi ini di
sebut resilien. Atau dapat dikatakan, resilien adalah besarnya energi yang diserap
oleh suatu struktur bila ditekan sampai batas kesetimbangannya.
Bila suatu restorasi gigi berubah bentuknya, bahan tersebut akan menyerap
energi. Bila tekanan yang diinduksikan tidak lebih besar dibandingkan batas
kesetimbangannya, dan struktur dalam mulut tidak berubah bentuk secara
permanen, hanya terjadi penyerapan energi yang berhubungan dengan deformasi
elastik.
Bila restorasi kedokteran gigi berubah bentuk selama pengunyahan, gaya
kunyah bekerja pada struktur gigi, restorasi, atau keduanya dan besarnya
deformasi struktur ditentukan oleh tekanan yang diinduksikan.
Rasio Poison
Bila suatu gaya tarik diaplikasikan pada suatu benda, benda tersebut
menjadi lebih panjang dan lebih tipis. Sebaliknya gaya kompresi dapat membuat
benda lebih pendek tetapi lebih tebal. Bila suatu tekanan tarik aksial, Sz, pada
arah z (sumbu panjang vertikal) dari suatu sistem koordinasi tegak lurus xyz
menghasilkan suatu regangan tarik elastik, dan menyertai kontraksi elastik pada
arah x dan y (Îx dan Îy), rasio dari Îx/Îz atau Îy/Îz adalah sifat teknis suatu bahan
yang disebut rasio poison (n).
Sifat Kekuatan
Kekuatan adalah tekanan yang dapat menyebabkan fraktur atau sejumlah
deformasi plastis tertentu. Bila kita menggambarkan kekuatan suatu benda atau
suatu bahan, kita seringkali mengacu pada tekanan puncak yang dibutuhkan
supaya terjadi fraktur. Kedua jenis sifat deformasi dapat dijelaskan melalui sifat
kekuatan, tetapi kita harus menggunakan istilah kekuatan yang tepat untuk
membedakan antara tekanan maksimal yang menyebabkan deformasi permanen
dengan tekanan maksimal yang dibutuhkan untuk menyebabkan fraktur.
Kekuatan suatu bahan dapat dijelaskan dengan satu atau lebih sifat
berikut:
1. Batas kesetimbangan, yaitu tekanan yang bila melebihi nilai tersebut tidak lagi
seimbang dengan regangan.
2. Batas elastik, tekanan maksimal yang dapat ditahan suatu bahan sebelum bahan
tersebut mengalami deformasi plastis.
3. Kekuatan luluh atau tahan tekanan, tekanan yang dibutuhkan untuk
menghasilkan suatu regangan plastis tertentu.
4. Kekuatan tarik puncak, kekuatan geser, kekuatan kompresi dan tekanan
fleksural, masing-masing adalah ukuran tekanan yang diperlukan untuk
mematahkan suatu bahan.
2.4.4.2 Sifat Mekanik Yang Lain
1. Kekerasan
Kekerasan di definisikan sebagai banyaknya energi deformasi elastik atau
plastis yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan dan merupakan ukuran
dari ketahanan terhadap fraktur.
2. Fraktur Kekerasan
Fraktur kekerasan adalah suatu sifat mekanik yang menggambarkan
ketahanan suatu bahan rapuh terhadap penyebaran goresan dibawah tekanan yang
diaplikasikan.
3. Kerapuhan
Kerapuhan adalah ketidakmampuan relatif dari suatu bahan untuk
menahan deformasi plastik sebelum bahan tersebut menjadi patah.
4. Kelenturan dan kemampuan tempa
Kelenturan menunjukkan kemampuan suatu bahan untuk menahan
deformasi permanen yang cukup besar dibawah beban tarik tanpa menjadi pecah.
Kemampuan tempa adalah kemampuan bahan untuk menahan deformasi
permanen tanpa pecah dibawah beban kompresi, seperti pada menumbuk atau
menggiling menjadi lembaran.
Ada tiga metode umum untuk mengukur kelenturan:
1. Persentase pemanjangan setelah patah
2. Penurunan daerah pada ujung regio fraktur
3. Uji tekuk dingin
5. Sifat Elektris
Calvanism adalah adanya arus elektrik yang dapat dirasakan
penderita.Penderita merasa ngilu atau terasa logam disebabkan karena ada logam
jenis berbeda dalam mulut dan saliva berfungsi sebagai elektrolit (mengandung
ion).
Misalnya mahkota sementara aluminium dalam saliva memiliki potensial
elektroda +1,33 volts.
Mahkota emas potensial elektroda -1,36 volts .Ketika kedua restorasi
bersentuhan,aliran arus listrik yang disebabkan perbedaan potensial 2,69
menyebabkan penderita merasa ngilu atau terasa logam.
Korosi adalah pelarutan logam dan mulut
Adanya aksi gulvanism karena ada restorasi logam jenis berbeda dalam
mulut menyebabkan material logam larut dalam saliva,restorasi jadi kasar dan
berlubang
Carnis adalah korosi, dimana reaksi permukaan logam dalam mulut
disebabkan komponen saliva atau makanan, misalnya tumpatan amalgam
bereaksi dengan sulfid dan klorid dalam mulut.
Amalgam yang sudah diproses sejalan dengan waktu menjadi buram dan
berubah warna.
2.4.5. Sifat Biokompatibilitas
Istilah biokompatibilitas didefinisikan sebagai selaras dengan kehidupan
dan tidak memiliki efek toksik atau efek merugikan pada fungsi biologis. Secara
umum biokompatibilitas diukur berdasarkan sitoksisitas setempat ( seperti respon
pulpa dan mukosa), respon sistemik, kemampuan menimbulkan alergi dan
karsinogen.
Berdasarkan kriteria ini, persyaratan untuk sifat biokompatibilitas bahan-
bahan kedokteran gigi mencakup hal berikut:
1. Bahan tersebut tidak boleh membahayakan pulpa dan jaringan lunak.
2. Bahan tersebut tidak boleh mengandung substansi toksik yang larut dalam air
yang dapat dilepaskan dan diserap ke dalam sistem sirkulasi sehingga
menyebabkan respon toksik sistemik
3. Bahan tersebut harus bebas dari bahan berpotensi menimbulkan sensitifitas
yang dapt menyebabkan suatu respon alergi.
4. Bahan tersebut harus tidak mempunyai potensi karsinogen.
2.4.6 Sifat Estetis
Selain pertimbangan terhadap sifat-sifat yang telah di bahas sebelumnya,
dalam pemilihan bahan-bahan kedokteran gigi juga penting untuk
mempertimbangkan sisi estetis suatu bahan. Hal ini disebabkan karena peran
dokter gigi sebagai tenaga kesehatan saat ini berubah secara perlahan seiring
dengan perubahan zaman. Dokter gigi tidak hanya dituntut untuk mengobati, akan
tetapi juga melayani kebutuhan klien untuk dapat tampil dengan keadaan gigi
yang lebih indah.
Sampai saat ini bahan kedokteran gigi estetik terus disempurnakan untuk
memenuhi kriteria sewarna dengan gigi asli, kuat, tidak mudah berubah warna
dan mudah dalam pemakaiannya.
2.5 Etika Pemilihan Biomaterial
2.5.1 Pertimbangan Etis
Seiring meningkatnya kesadaran publik akan ketersediaan estetika dental
yang baik, operator bisa ditempatkan dalam situasi dimana keuntungan-
keuntungan prosedur estetik harus ditekankan terhadap kerugian potensialnya dan
kegagalan potensial atau berkurangnya daya tahan. Misalnya, karakteristik
pemakaian sebab bahan yang diletakkan pada permukaan yang menahan beban
pada gigi posterior harus dinilai secara hati-hati.
Banyak prosedur estetika menggunakan teknik-teknik yang tidak
menjalani percobaan klinis jangka panjang, dan para pasien harus sadar akan
persoalan ini. Kegagalan untuk memberitahu pasien bisa menimbulkan dampak
hokum yang merugikan. Disamping itu, Operator harus sadar akan kemungkinan
kerusakan iatrogenik pada pergigian.
2.5.2 Pertimbangan Ekonomis
Menurut dental profesional, need adalah penetapan kuantitas perawatan
secara professional yang wajib diterima atau pemeliharaan kesehatan secara
optimal pada pasien tertentu. Merasa need (ingin) adalah perasaan bahwa
seseorang membutuhkan kuantitas perawatan menurut persepsi dirinya sendiri,
dokter gigi ataupun dental profesional. Need dapat dibagi menjadi perceived need
dan evaluated need. Perceived need diartikan sebagai kebutuhan terhadap
kuantitas perawatan menurut persepsi individu. Evaluated need adalah kebutuhan
terhadap kuantitas perawatan yang ditentukan melalui pemeriksaan dokter gigi.
Need dalam perawatan dental dapat diukur dan ditandai dengan beberapa cara dan
need dalam dental service banyak disalahartikan dengan demand untuk
perawatan. Seseorang dapat menyadari need tetapi tidak memiliki demand untuk
perawatan, atau seseorang tidak memiliki kemampuan untuk mendapatkan dental
service untuk memenuhi need.
Demand adalah kerelaan atau kemampuan diri untuk mencari,
menggunakan dan melakukan pembayaran untuk mendapatkan pelayanan,
terkadang demand dibagi lagi menjadi potencial demand. Potencial demand
diartikan sebagai keinginan pasien terhadap perawatan maloklusi dan memiliki
biaya untuk memenuhi keinginan tersebut.
Dengan pertimbangan ini,seorang dokter gigi harus mampu mengambil
pilihan tengah yang paling bijaksana untuk menentukan jenis material yang akan
diaplikasikan kepada pasien sesuai dengan kekuatan ekonominya tanpa
mengabaikan tujuan uatama perawatan.
2.6 Pemilihan Bahan / Biomaterial Kedokteran Gigi
URUTAN PEMILIHAN MATERIAL
Dalam memilih material kedokteran gigi, harus dipertimbangkan syarat-
syarat sebagai berikut:
1. Efek Material Terhadap LingkunganMisalnya apabila amalgam menguap, uap yang dikeluarkan adalah uap merkuri yang beracun. Contoh yang lain adalah debu alginat yang mengandung Pb (Timbal).
2. Sifat Permukaan Yang Berhadapan Antara Material Sintetis Dan Jaringan Mulut.Misalnya sifat enamel dan dentin untuk perlekatan restorasi gigi.
3. Efek Lingkungan Mulut Terhadap MaterialSifat Kimia: tidak larut dalam saliva, tidak tarmis dan korosi.Sifat Mekanik: strength, rigidity, hardnes, dan abrasion resistance yang cukup.
4. Pertimbangan Estetik- Efek estetik baik translusen (menyebar sinar)- Warna material ditentukan pabrik pilih dengan shade guide gigi
palsu, porselen, tumpatan anterior- Material transluen tampak lebih muda daripada opaque
(menyerap/absorbsi sinar)
5. Sifat Fisik LainTermasuk density dan termal serta sifat-sifat fisik yang telah dijelaskan diatas.
6. Material Mudah Digunakan Dan SesuaiTergantung rheological dan sifat flow material yang tersedia, setelah pencampuran, selama proses pengerasan dan setelah keras.