Peneliti dari Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada menerbitkan temuan menarik di Jurnal Teknosains edisi Desember 2025: ketika gigi berlubang ditambal dengan resin komposit yang diperkaya kitosan, ukuran kavitas (lubang gigi) ternyata jauh lebih berpengaruh terhadap kekuatan struktural gigi dibanding konsentrasi bahan antibakteri yang ditambahkan. Penelitian ini dilakukan oleh drg. Andina Widyastuti, Sp.KG(K) bersama tim dari Departemen Ilmu Konservasi Gigi FKG UGM, menggunakan metode simulasi komputer tiga dimensi yang dikenal sebagai Finite Element Analysis (FEA), untuk menjawab pertanyaan yang selama ini sulit diuji secara langsung pada pasien: bagaimana distribusi tekanan di dalam gigi yang ditambal?
Karies gigi masih menjadi salah satu penyakit paling umum di dunia. Lebih dari dua miliar orang hidup dengan karies pada gigi permanen yang belum ditangani. Di Indonesia maupun secara global, tambalan resin komposit menjadi pilihan utama karena warnanya yang menyerupai gigi asli dan sifatnya yang minim pengambilan jaringan gigi sehat.
Namun ada masalah yang terus berulang, tambalan resin komposit tidak memiliki sifat antibakteri. Bakteri tetap bisa menempel dan berkembang di sela-sela tambalan, memicu karies sekunder, yaitu lubang baru yang tumbuh di sekitar tambalan lama. Kejadian karies sekunder pada tambalan komposit bahkan dua kali lebih tinggi dibanding tambalan amalgam pada pasien dengan risiko karies tinggi.
Kitosan, senyawa alami turunan kitin yang banyak ditemukan pada cangkang udang dan kepiting, telah lama diteliti sebagai kandidat agen antibakteri yang bisa ditambahkan ke dalam resin komposit. Sifatnya yang tidak beracun, biokompatibel, dan dapat terurai secara biologis menjadikannya menarik.
Tim peneliti menggunakan gigi molar pertama rahang bawah manusia yang diekstraksi, bebas karies, tanpa retak, dan dengan pembentukan akar yang sempurna. Gigi tersebut dipindai dengan alat micro-CT scanner untuk menghasilkan model tiga dimensi yang akurat secara anatomis. Model digital ini kemudian direkonstruksi dan dirancang ulang menggunakan perangkat lunak SolidWorks dan ANSYS untuk mensimulasikan dua jenis kavitas: konservatif (lubang kecil, diameter 2 mm, kedalaman 2 mm) dan ekstensif (lubang besar, diameter 4 mm, kedalaman 3 mm).
Pada masing-masing kavitas, simulasi dilakukan dengan empat variasi konsentrasi kitosan dalam resin komposit: 0%, 0,5%, 1,0%, dan 2,0%. Gigi kemudian diberi beban oklusal (tekanan gigitan) sebesar 565 Newton, sesuai rata-rata kekuatan gigitan pada gigi molar. Total 48 simulasi dijalankan dengan tiga kali pengulangan setiap kelompok.
“Analisis FEA menunjukkan pengaruh geometri kavitas yang jelas terhadap biomekanika: pada kavitas yang luas, material restoratif memberikan penguatan struktural yang unggul, menghasilkan unit komposit yang lebih kaku tegangan tinggi, regangan rendah dan deformasi cusp yang terbatas.” drg. Andina Widyastuti, Sp.KG(K), peneliti utama
Hasil statistik menunjukkan perbedaan yang signifikan antar kelompok perlakuan, baik pada distribusi tegangan (stress) maupun regangan (strain). Namun saat ditelusuri lebih dalam, faktor yang paling dominan bukanlah konsentrasi kitosan, melainkan ukuran kavitas. Pada kavitas ekstensif (lubang besar), resin komposit mengisi volume yang jauh lebih besar. Material tambalan menjadi komponen struktural utama yang menanggung dan menyebarkan beban. Hasilnya: tegangan tinggi, regangan rendah, dan deformasi cusp yang minimal. Artinya, gigi yang berlubang besar justru menjadi lebih kaku setelah ditambal karena komposit mengambil alih fungsi struktural jaringan gigi yang hilang.
Sebaliknya, pada kavitas konservatif (lubang kecil), sebagian besar struktur gigi asli masih utuh. Komposit hanya mengisi ruang kecil, sehingga sistem gigi-tambalan berperilaku lebih fleksibel: tegangan rendah, regangan tinggi. Ini bukan kondisi buruk, tetapi menunjukkan bahwa tambalan pada kavitas kecil bergerak lebih bebas saat menerima beban.
Yang mengejutkan, dalam kavitas ekstensif, perubahan konsentrasi kitosan sama sekali tidak menghasilkan perbedaan yang bermakna secara statistik pada distribusi tegangan. Pengaruh ukuran kavitas yang besar “mengalahkan” efek apapun yang bisa diberikan kitosan. Sebaliknya, pada kavitas konservatif, perubahan konsentrasi kitosan selalu menghasilkan perbedaan signifikan — menunjukkan bahwa tambalan pada lubang kecil lebih sensitif terhadap perubahan komposisi bahan.
Satu temuan konsisten di semua kelompok simulasi, konsentrasi tegangan tertinggi selalu terjadi di area servikal gigi, tepatnya pada cementoenamel junction (CEJ), yaitu batas pertemuan antara email dan dentin di leher gigi. Area ini secara anatomis memang rentan karena terjadi perubahan geometri yang tiba-tiba antara dua struktur dengan sifat kekakuan yang berbeda. Kondisi ini dikenal sebagai pemicu potensial lesi abfraksi dan kerusakan margin restorasi.
Temuan ini memiliki pesan praktis yang jelas, dalam merancang kavitas untuk tambalan komposit, dokter gigi perlu mempertimbangkan bahwa ukuran dan bentuk lubang gigi yang dibuat akan menentukan perilaku biomekanis jangka panjang restorasi, bahkan lebih dari pilihan material yang digunakan.
Bagi peneliti yang tengah mengembangkan formula komposit antibakteri berbasis kitosan, hasil ini menjadi pengingat bahwa uji mekanis in vitro perlu dilengkapi dengan simulasi kondisi fungsional di dalam rongga mulut. Kitosan tetap menjanjikan sebagai agen antibakteri, tetapi kontribusinya terhadap kekuatan mekanis bergantung pada konteks klinis tempat material itu bekerja.
Penelitian ini didanai oleh Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) Kementerian Keuangan Republik Indonesia, dan telah mendapatkan persetujuan etik dari Komisi Etik Penelitian FKG UGM. Para peneliti juga mencatat bahwa simulasi FEA adalah penyederhanaan realitas klinis karena tidak memperhitungkan penyusutan polimerisasi dan variasi mikrostruktur material. Langkah selanjutnya adalah validasi temuan ini melalui uji eksperimental dan penelitian klinis.
Penulis : drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes., Annisa Dwi Noviyanti
Foto : FreePik
Sumber DOI : https://doi.org/10.22146/teknosains.111732
