Bayangkan sebuah tambalan gigi yang tidak hanya menutup lubang, tetapi juga aktif membantu tubuh membentuk jaringan keras baru di sekitarnya. Itulah mimpi di balik penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Biomaterials pada 2003 ini. Prof. drg. Ika Dewi Ana, M.Kes., Ph.D., bersama tim dari Departemen Biomaterial Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Kyushu, Jepang, menguji apakah kaca bioaktif bisa dicampurkan ke dalam semen ionomer kaca berbasis resin untuk menghasilkan material tambal gigi yang lebih baik, baik dari sisi kekuatan mekanis maupun kemampuannya berinteraksi dengan jaringan tubuh. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kyushu University, Fukuoka, Jepang, dan dipublikasikan sebagai upaya menjawab keterbatasan material restorasi gigi yang sudah ada saat itu.
Masalah Lama di Kursi Dokter Gigi
Semen ionomer kaca adalah salah satu material tambal gigi yang paling populer di klinik. Kelebihannya tidak sedikit: ia bisa melekat langsung pada permukaan gigi, melepaskan fluoride yang membantu mencegah karies sekunder, dan relatif tidak toksik terhadap pulpa gigi. Namun material ini punya kelemahan yang cukup mengganggu, terutama dalam hal sensitivitas terhadap air. Jika tambalan yang baru dipasang terkena saliva sebelum mengeras sempurna, kekuatan mekanisnya bisa turun drastis.
Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan mengembangkan varian yang disebut resin-modified glass ionomer cement (RMGIC), atau semen ionomer kaca berbasis resin. Penambahan komponen resin seperti HEMA (2-hydroxyethylmethacrylate) membuat semen ini bisa dikeraskan dengan sinar tampak, sehingga proses pengerasan lebih cepat dan tahan terhadap kelembaban. Kekuatan tekannya pun jauh lebih tinggi dibanding semen ionomer kaca konvensional.
Namun ada satu hal yang masih belum dimiliki RMGIC: bioaktivitas. Material tambal yang benar-benar bioaktif idealnya mampu memicu pembentukan lapisan apatit, mineral utama pembentuk gigi dan tulang, di permukaannya ketika berkontak dengan cairan tubuh. Di sinilah kaca bioaktif masuk sebagai kandidat bahan tambahan yang menjanjikan.
Mencampur Dua Dunia: Kaca Bioaktif dan Semen Berbasis Resin
Tim peneliti yang dipimpin Prof. Ika Dewi Ana menyiapkan empat jenis kaca bioaktif dengan komposisi berbeda dari sistem CaO-P₂O₅-SiO₂, yang diberi nama CSP10, CSP15, CSP20, dan AWG. Masing-masing kaca ini memiliki kadar fosfor pentoksida (P₂O₅) yang berbeda, yakni 10, 15, dan 20 persen berat, serta satu formulasi berbasis apatit-wollastonit tanpa penambahan kalsium fluorida.
Kaca-kaca tersebut kemudian dicampurkan ke dalam serbuk RMGIC komersial merek Fuji II LC dengan dua proporsi: 33 persen dan 50 persen berat. Hasilnya diuji untuk tiga hal utama: waktu pengerasan, kekuatan tekan (compressive strength), dan mekanisme reaksi kimia selama pengerasan menggunakan spektroskopi FT-IR serta solid-state NMR.
Hasilnya mengejutkan di beberapa titik. Waktu pengerasan berubah tergantung jenis kaca yang ditambahkan. Penambahan CSP10 sebanyak 50 persen justru memperlambat pengerasan hingga hampir tujuh menit, sementara AWG dengan proporsi yang sama mempercepatnya menjadi kurang dari dua menit. Meski demikian, sebagian besar formulasi masih berada dalam rentang yang dapat diterima secara klinis.
Kekuatan yang Turun, Tapi Tetap Unggul
Kekuatan tekan memang menurun dibanding RMGIC murni yang mencatat 203 MPa. Formulasi terbaik, yaitu CSP20 dengan 33 persen campuran, mencatat kekuatan tekan sekitar 148 MPa. Angka ini memang lebih rendah, tetapi masih jauh di atas semen ionomer kaca konvensional yang mengandung kaca bioaktif serupa, yang kekuatannya hanya sekitar 18 MPa atau bahkan terlalu lemah untuk diukur.
“Meskipun kekuatan mekanis semen baru yang mengandung kaca bioaktif lebih rendah dibanding semen ionomer kaca berbasis resin tanpa kaca bioaktif, nilainya jauh lebih tinggi dibanding semen ionomer kaca konvensional yang mengandung kaca bioaktif. Hal ini disebabkan oleh ikatan kovalen kuat dari matriks resin.”
Penurunan kekuatan ini bisa dijelaskan secara kimiawi. Kaca bioaktif bersifat sangat basa, sehingga ion kalsium (Ca²⁺) yang dilepaskannya bereaksi lebih cepat dengan gugus karboksilat dalam asam poliakrilik. Akibatnya, ion aluminium (Al³⁺) yang seharusnya membentuk ikatan silang tiga dimensi untuk memperkuat struktur semen justru berkurang perannya. Analisis spektroskopi ²⁷Al MAS-NMR mengonfirmasi bahwa ikatan silang oleh Al³⁺ memang lebih sedikit terjadi pada semen yang mengandung kaca bioaktif.
Di sisi lain, kelebihan ion kalsium justru menjadi modal penting untuk bioaktivitas. Kalsium adalah komponen utama apatit biologis, dan keberadaannya dalam jumlah lebih banyak membuka peluang pembentukan lapisan mineral di permukaan semen ketika berkontak dengan cairan tubuh.
Antara Janji dan Pekerjaan Rumah
Penelitian ini membuktikan bahwa hibridisasi antara RMGIC dan kaca bioaktif secara teknis layak dilakukan. Semen yang dihasilkan memiliki waktu kerja yang memadai, kekuatan mekanis yang masih bisa diterima, dan secara teoretis membuka jalan bagi material tambal gigi yang juga bersifat bioaktif. Formulasi CSP20 tampil sebagai kandidat paling menjanjikan karena kandungan P₂O₅-nya yang tinggi menurunkan basisitas kaca, sehingga laju pelepasan ion logam lebih terkontrol dan kekuatan tekan lebih terjaga.
Meski begitu, para peneliti mengakui bahwa evaluasi bioaktivitas secara langsung, yakni pengujian apakah semen ini benar-benar bisa membentuk lapisan apatit dalam cairan yang menyerupai cairan tubuh, belum dilakukan dalam studi ini dan menjadi agenda penelitian berikutnya. Itulah pekerjaan rumah yang ditinggalkan penelitian ini untuk dunia ilmu material kedokteran gigi: sebuah material yang kuat dan bioaktif sekaligus masih menjadi tantangan yang belum sepenuhnya terpecahkan, dan justru di sanalah penelitian seperti ini menemukan maknanya.
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, Hazra Alifia Muharam
Photo: Freepik
Sumber DOI: https://doi.org/10.1016/S0142-9612(03)00151-0
