PENGGUNAAN KLINIS SILORANE COMPOSITE RESIN

BAB I

PENDAHULUAN

Kedokteran gigi adhesive telah mengalami evolusi semenjak awal diperkenalkannya material komposit. Perkembangan yang signifikan adalah kekuatan, ketahanan pakai, warna dan sistem bonding, namun kasus shrinkage dan efek integritas marginal nya belum dapat dikembangkan dengan baik. Selama beberapa tahun, polimerisasi shrinkage telah menjadi kekurangan yang utama dari material komposit. Terdapat suatu cara untuk mengurangi shrinkage yaitu meningkatkan jumlah filler dan mengurangi jumlah resin methacrylate. Namun, polimerisasi shrinkage terkait dengan faktor intrinsik resin. Saat curing, satu molekul resin methacrylate saling bergerak satu sama lain dan berikatan dengan bahan pengikat untuk membentuk jaringan polimer. Reaksi ini mengarah kepada terjadinya kontraksi volume yang signifikan (Joshi dan Chitnis, 2008).

Baru-baru ini, Weinmann dkk. (2005) melaporkan  sebuah sistem monomer baru untuk resin komposit yang disebut dengan “silorane”, yaitu kombinasi siloxane hidrofobik dan cincin-terbuka oxirane yang memiliki low-shrinkage. Komposit berbasis silorane memiliki shrinkage lebih rendah daripada tipe resin berbasis dimethacrylates, karena reaksi curing epoxide nya, yang melibatkan pembukaan cincin oxirane. Resin komposit baru ini telah menunjukkan sifat-sifat yang menguntungkan, seperti contohnya low shrinkage (Weinmann dkk., 2005), kontraksi stress rendah, (Ernst dkk., 2004) penyerapan air rendah dan kelarutan airnya (Palin dkk., 2005) juga baik dalam polishing. (Furuse dkk., 2008)

BAB II

ISI

II.1    Komposisi

Matriks                    : Siloksane + Oxirane (Lien, 2010).

Filler                         : Partikel quartz 0,1-0,2 µm dan radiopaque yttrium fluoride (Zimmerli, 2010).

Coupling Agents      : Silane (Barcellos dkk, 2012; Naho dkk., 2012).

Initiating System      : Champorquinone, donor elektron, dan garam idonium (Zimmerli, 2010).

II.2    Polimerisasi

Polimerisasi Sistem Ring-Opening

Berbagai macam monomer cyclic dapat dipolimerisasi dengan sistem ring-opening polimerisasi (ROP) yang dipengaruhi oleh faktor termodinamik dan kinetik.

Polimerisasi ring-opening (ROP) adalah rantai polimerisasi, yang terdiri atas rangkaian berikut inisiasi, propagasi, danterminasi. Pada tahap propagasi, hanya monomer yang ditambahkan pada rantai. Umumnya ROP berlangsung seperti polimerisasi alami yaitu berat molekul polimer akan bertambah secara linear dengan konversi dan rasio monomer untuk inisiator, dan kopolimer yang terblok dapat disintesis. (Odian, 2004)

Polimerisasi ring-opening menggunakan reagen nukleofilik sebagai inisiator yang dikategorikan kedalam ROP anionic. Reagen nukleofilik yang dapat menginisiasi pada umumnya termasuk golongan organometal, sedangkan monomer yang mengandung ROP anionic seperti ester, amide, dan karbonat. Kelompok terpolarisasi fungsional pada monomer cyclic berstruktur X-Y, dimana atom X (biasanya atom karbon). Reaksi ROP akan dipicu oleh nukleofilik yang muncul sebagai inisiator terhadap atom X, sehingga atom Y akan terlepas. Kemudian akan terbentuk nukleofilik yang baru yang akan menyerang atom X lain di molekul monomer yang berbeda. (Dubois, 2006)

Pada mekanisme ring-opening polimerisasi (ROP) terdapat dua mekanisme yaitu mekanisme active chain ends (ACE) yang terletak di akhir rantai makromolekuler pada spesies aktif. Mekanisme keduaya itu activated monomer (AM), dimana monomer memiliki bentuk rantai oxonium dan proses polimerisasi berlangsung dengan pengembangan akhir rantai netral (Weinmann, 2005).

Banyak penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisik resin komposit terus berkembang terutama masalah kontraksi polimerisasi resin komposit. Perbaikan dari resin komposit ini dilakukan dengan mengoptimalkan bahan pengisi sedangkan bahan dasar matriks organiknya tetep sama. Hampir semua resin komposit memiliki matriks resin dimethacrylates seperti Bis-GMA , TEGDMA, atau UDMA yang umum digunakan dalam komposit gigi. Dari perbaikan yang telah dilakukan, penyembuhan masalah kontraksi polimerisasi belum dapat dicapai. Strategi utama untuk mengatasi masalah kontraksi polimerisasi difokuskan pada peningkatan bahan filler, sehingga mengurangi proporsi dari resin methacrylate. Karena masalah penyusutan ini disebabkan oleh matriks resin, semakin rendah proporsi resin dalam komposit semakin rendah penyusutan yang terjadi. Oleh karena itu, dengan mengubah matriks resin komposit yang telah ada akan dapat mengatasi masalah kontraksi polimerisasi. Dalam usaha untuk mengurangi kontraksi polimerisasi, para peneliti di bidang kedokteran gigi telah mengembangkan suatu resin komposit dengan komponen matriks resin yang berbeda dengan methacrylate, yaitu resin komposit berbasis silorane.

Menurut Weinman et al (2005) menyatakan bahwa silorane merupakan bahan resin yang berbasis sistem monomer matriks baru yaitu siloxane dan oxirane yang memiliki tekanan pengerutan lebih rendah dan warna yang lebih stabil dibandingkan resin komposit berbasis methacrylate. Silorane dihasilkan dari reaksi molekul oxirane dan siloxane, yang mekanismenya dapat mengurangi stress dengan cara terbukanya cincin oxirane selama polimerisasi. Amussen et al (2005) menyatakan bahwa resin komposit berbasis silorane memiliki kontraksi polimerisasi yang rendah disebabkan oleh adanya monomer oxirane dan silorane yang saling berikatan kuat. Weinmann et al (2005) menyatakan bahwa silorane merupakan bahan resin berbasis sistem monomer baru yang sangat menjanjikan. Mekanisme untuk mengurangi stress pada sistem ini diperoleh dengan terbukanya cincin oxirane selama polimerisasi.

Polimerisasi Sistem Inisiator

Terdiri dari camphorquinone, iodonium salt & donor elektron dan spesies kation reaktif. (Joshi dan Chitnis, 2008). Generasi spesies radikal untuk kuring metakrilat diproduksi menggunakan dua komponen system yang terdiri dari camphoroquinone, yang sebenarnya adalah fotoinisiator, dan amina tersier yang bertanggung jawab atas reaksi transfer hidrogen.

Sistem ini terurai segera karena paparan cahaya dengan panjang gelombang antara 410 dan 500 nm, menghasilkan spesies radikal untuk memulai proses polimerisasi.

Pengembangan dari komposit berbasis silorane photoactivated terjadi dengan tiga komponen sistem inisiasi yang terdiri dari Camphorquinone, iodonium salt dan donor elektron (Weinmann, dkk., 2005).

Salah satu komponen dari sistem inisiator resin komposit silorane adalah camphorquinone yang dapat mengaktifkan mekanisme pengerasan dengan spektrum cahaya dari sumber cahaya konvensional polimerisasi gigi.  Silorane dapat disinari dengan halogen light curing maupun light-emitting diode (LED) light curing unit. Proses polimerisasi menggunakan halogen light curing dengan panjang gelombang 400-500 nm dengan intesitas 500-1400 mW/cm² selama 40 detik. Proses polimerisasi menggunakan light-emitting diode (LED) light curing unit dengan panjang gelombang 430-480 nm dengan intesitas 500-1000 mW/cm² selama 40 detik (Ilie,  2006). Camphorquinone terpilih sebagai fotoinisiator untuk mencocokkan spektrum dari lampu dental yang saat ini digunakan. Dalam jalur reaksi ini, donor elektron bertindak dalam proses redoks dan mengurai iodonium salt menjadi kation asam yang memulai proses polimerisasi ring opening. Hal ini bermanfaat untuk menggunakan non-koordinatif kontra-anion A-seperti SbF6- Atau B [(C6F5) 4] – untuk meningkatkan reaktivitas. Sistem 3-komponen memberikan keseimbangan optimal antara reaktivitas polimerisasi tinggi dan stabilitas cahaya.(Weinmann, dkk., 2005)

Salah satu komponen dari sistem inisiator resin komposit silorane adalah camphorquinone yang dapat mengaktifkan mekanisme pengerasan dengan spektrum cahaya dari sumber cahaya konvensional polimerisasi gigi.  Silorane dapat disinari dengan halogen light curing maupun light-emitting diode (LED) light curing unit. Proses polimerisasi menggunakan halogen light curing dengan panjang gelombang 400-500 nm dengan intesitas 500-1400 mW/cm ² selama 40 detik. Proses polimerisasi menggunakan light-emitting diode (LED) light curing unit dengan panjang gelombang 430-480 nm dengan intesitas 500-1000 mW/cm² selama 40 detik.  (Siswandi dan Iskandar, 1999)

II.3    Keuntungan

Resin komposit silorane memiliki beberapa keuntungan, yaitu:

a.   Komposit pertama yang mengalami penyusutan kurang dari 1%

b.   Kuat dan tahan lama

c.   Penyerapan air rendah yang mengacu kepada penurunan perubahan warna ekstrinsik

d.   Radiopaque

e.   Stabilitas sinar operator sampai 9 menit

f.    Mudah digunakan, tidak lengket & memiliki kemampuan untuk mempertahankan bentuk

g.   Memiliki dedikasi untuk self-etch adhesive dengan kekuatan bonding yang sangat bagus

h.   Integritas marginal yang sangat bagus.

(Joshi dan Chitnis, 2008)

II.4    Indikasi

Sistem restorasi posterior low shrinkage, merupakan restorasi gigi posterior dengan sistem direct. Dapat digunakan pada restorasi Kelas I dan Kelas II. Sistem ini dapat digunakan bersama dengan semen ionomer kaca atau SIK modifikasi resin sebagai liner kavitas atau basis (Joshi dan Chitnis, 2008).

II.5    Prosedur Klinik

Peosedur ini menggunakan low-shrinking Filtek Silorane composite dan Silorane System Adhesive. Untuk mendapatkan kekuatan optimal, maka light cure pada self-etch Primer dan Silorane System Aadhesive Bond.

a.   Preparasi kavitas

b.   Pilih warna. Efek chameleon dapat memudahkan mencocokan warna terhadap email.

c.   Aplikasi Silorane Self Etch Primer. Biarkan primer didalam kavitas selama 15 detik.

d.   Light cure 10 detik setelah mengeringkan dengan udara bebas minyak.

e.   Bahan thixotropic menjadikan aplikasi lebih tepat pada Silorane Bond.

f.    Light cure selama 10 detik setelah mencampur Silorane Bond menjadi film homogen dengan udara bebas minyak.

g.   Inisial adaptasi yang bagus mempengaruhi kemudahan meletakan tambahan bahan pada kavitas.

h.   Penggunaan yang tidak lengket dan kemampuan dalam mempertahankan bentuk yanhg bagus memudahkan kita untuk membentuk kontak yang kuat dan membentuk bentuk oklusal yang alami.

i.    Light cure selama 20 detik (LED, intensitas 1000-1500 mW/cm² atau halogen 500-1400 mW/cm²). Kedalaman curing: 2,5mm.

j.    Permukaan dibebaskan dari kelebihan lapisan agar mudah dan cepat di polish.

k.   Tumpatan komposit silorane yang kuat dan tahan lama juga dapat mengembalikan fungsi alami gigi. Tampakan alami yang estetik yang didapatkan hanya dengan teknik single-shade.

(Filtek™ Silorane, 3M ESPE Dental Products)

II.6    Contoh Produk

Kemajuan terkini pada komposit meliputi perkembangan “shrink-free” dari resin komposit. Komposit silorane mempunyai shrinkage yang rendah (<1%) dan biokompabilitas yang baik, dan sifat mekanisnya sebanding dengan resin methacrylate-based konvensional. Pengkerutan yang rendah pada polimerisasi menjamin adaptasi marginal yang baik. (Devlin, 2006) dan juga dapat mencegah terjadinya karies sekunder.  (Geissberger, 2010)

Komposit jenis ini direkomendasikan hanya untuk gigi posterior sebab sifat opak yang rendah, dan pilihan warna yang tebatas. (Geissberger, 2010)

Komposit silorane membutuhkan spesial bonding dan coupling agents untuk dapat terjadinya copolimerisasi antara bonding agent dan matrix resin, dan juga antara silanized reinforcing glass filler dan matrix resin. (Ratner,2013)

Filtek™ Silorane Low Shrink Posterior Restorative dan Silorane System Adhesive Self-Etch Primer dan Bond merupakan sistem yang lengkap untuk restorasi direct Kelas I dan II gigi posterior.

Filtek Silorane menawarkan 4 radiopaque shades (A2, A3, B2, C2) dengan satu opasitas. Restorasi ini berbasis resin baru dalam struktur kimiawinya—teknologi Silorane—yang memiliki shrinkage paling rendah. Penurunan shrinkage mengarah pada mengurangan stress polimerisasi.

II.7    Sifat Fisik

Kekerasan

Kekerasan suatu material restoratif merupakan penanda duktilitas dan kemampuan material tersebut untuk dipoles serta seringkali digunakan untuk memprediksi wear resistancenya. Studi ini menunjukkan bahwa komposit berbasis silorane, Filtek LS, memiliki surface microhardness yang lebih rendah daripada kompomer, Dyract eXtra maupun micro-hybrid, Esthet-X. Perbedaan pada nilai Knoop hardness antara Filtek LS dan komposit yang berbasis metakrilat dapat dihubungkan dengan penurunan jumlah filler berbanding volume (55%) pada komposit berbasis silorane. Pada studi sebelumnya, peningkatan konten partikel inorganik dan peningkatan derajat konversi pada komposit bebasis metakrilat dapat menghasilkan surface hardness yang lebih tinggi, meskipun meningkatkan derajat konversi dapat berakibat pada volumetric shrinkage yang lebih tinggi dengan tekanan kontraksi yang lebih tinggi pula. Selanjutnya, tipe, struktur kimia, morfologi dan ukuran filler dapat memengaruhi kekerasan suatu material. Terlepas dari jumlah filler berbanding volume yang paling rendah dibandingkan lima komposit berbasis metakrilat, komposit berbasis silorane menunjukkan volumetric shrinkage yang paling rendah karena reaksi photo-cationic, terbukanya cincin molekul oxirane dan siloxane yang mengakibatkan jaringan cross-linking polymer meluas. Akan tetapi, bagaimana derajat konversi dari polimer berbasis silorane memengaruhi surface hardness, shrinkage polimerisasi dan tekanan kontraksi masih belum diketahui.  (Vandewalle ,2010)

Diskolorisasi

Struktur siloxane digunakan untuk memberikan sifat hidrofobik yang menyebabkan berkurangnya diskolorisasi eksternal dan absorbsi air (Illie et al, 2007). Aromi et al (2012) melakukan penelitian untuk mengetahui perbedaan stabilitas warna antara resin komposit berbasis silorane dan resin komposit berbasis metakrilat. Kedua macam resin tersebut direndam di dalam larutan berwarna yaitu kopi, wine merah, porcine esterase dan air suling selama 7 hari. Dari hasil yang didapat, terlihat bahwa resin komposit berbasis silorane yang direndam di dalam kopi dan wine merah memiliki perubahan warna yang lebih rendah dibanding dengan resin komposit berbasis metakrilat. Sedangkan resin komposit yang direndam dalam larutan pornice liver esterase dan air suling tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan diantara resin komposit berbasis silorane dan metakrilat. Pada kesimpulannya, resin komposit berbasis silorane menunjukkan stabilitas warna yang lebih baik dibandingkan resin komposit berbasis metakrilat (aromi et al, 2012). Furuse et al (2008) juga dalam penelitiannya menyatakan bahwa silorane memiliki kestabilan warna yang lebih baik dan hanya sedikit mengalami perubahan warna setelah pemakaian yang lama.

Kekasaran Permukaan

Pada penelitian yang lain ditemukan pula bahwa resin komposit berbasis silorane memiliki polishability yang lebih baik dibandingkan dengan resin komposit hibrid. Namun, baik pada resin komposit berbasis silorane maupun resin komposit berbasis hibrid memiliki kekasaran permukaan yang hampir sama (Jamini et al, 2011).

Shrinkage

Resin komposit silorane memiliki shringkage atau penyusutan yang rendah (<1%), biokompatibilitas yang baik. Sifat shrinkage yang rendah pada polimerisasi sangat  baik untuk adaptasi tepi resin. (Devlin, Hugh. 2006)

Kekuatan fisik

Struktur siloxane digunakan untuk memberikan sifat hidrofobik (Illie et al, 2007). Sifat ini sangat penting pada bahan restorasi karena penyerapan air yang terlalu  tinggi dapat mengurangi kekuatan fisik jangka panjang pada bahan restorasi resin komposit.

Solubilitas

Illie et al (2007) dalam penelitiannya menyatakan bahwa silorane lebih sedikit menyerap air dan memiliki solubilitas yang tinggi sehingga menghasilkan kestabilan hidrolitik.

II.8    Sifat Mekanik

Secara umum sifat mekanik dari silorane komposit mirip dengan komposit konvensional (Dumitiru dan Popa, 2013). Silorane dihasilkan dari reaksi molekul oxirane dan siloxane, yang mekanismenya dapat mengurangi stress dengan cara terbukanya cincin oxirane selama polimerisasi. Silorane memiliki bahan pengisi dasar berukuran partikel 0,1-1 μm dikombinasikan dengan bahan pengisi mikro 3-5% berat. Keuntungan dari penambahan partikel bahan pengisi ini adalah dapat menguatkan matriks resin (Weinman  et  al, 2005).

Menurut Lien et al (2010) dalam penelitiannya menyatakan bahwa silorane memiliki  flexural strength/modulus dan fracture toughness yang lebih tinggi, namun sekaligus memiliki compressive strength dan microhardness yang lebih rendah dibandingkan dengan kelima jenis resin komposit berbasis methacrylate yaitu compomer, giomer, nanocomposite, hybrid dan micro-hybrid. Dalam sumber lain yakni menurut Prachi Joshi et al (2008) menyatakan bahwa silorane merupakan resin komposit yang kuat dan tahan lama serta diindikasikan untuk kavitas klas I dan II posterior dengan sistem adhesif self-etch untuk mendapatkan tensile bond strength yang baik.

Adapun dari segi tensile bond strength Garcia et al (2011) dalam penelitiannya mengevaluasi sifat ini antara  self-etch two-step dengan resin komposit yang berbeda (Adper SE Plus / Filtek Z350 dan silorane system adhesive / Filtek P90). Dari penelitiannya, diperoleh hasil yang menunjukkan bahwa kedua jenis resin komposit berbasis silorane dan methacrylate memiliki tensile bond strength  yang secara signifikan tidak berbeda (sama).

BAB III

KESIMPULAN

Low Shrink Posterior Restorative System mewakili generasi baru sebagai bahan tumpatan, yang menggabungkan estetika dengan sifat mekanik yang baik. Terobosan ilmiah baru ini adalah solusi yang menggabungkan penyusutan volumetrik terendah dengan biokompatibilitas. Material tumpat ini digunakan untuk terapi tumpatan direct yang memiliki matriks baru berdasarkan bahan kimia Silorane.

DAFTAR PUSTAKA

Asmussen E, Peutzfeldt. Polimerization contraction of a silorane-based resin          composite and four methacrylate-based composites. European cell and    materials 2005: Vol 10.

Barcellos DC, Pleffken PR, Pucci CR, Goncalves CPSEP, Torres CRG. Effectiveness of Silorane-based Composite as a Repair Filling for Dimethacrylate-or Silorane-based Composite Restorations. World Journal of Dentistry, April-June 2012;3(2): 161-165.

Devlin H. 2006. Operative dentistry : a practical guide to recent innovations. Springer: Germany.

Dumitiru S dan Popa V. 2013. Polymeric Biomaterials: Structure and Function. USA: CRC Press Taylor & Francis Group.

Ernst C P, Meyer G R, Klöcker K, Willershausen B. Determination of polymerization shrinkage stress by means of a photoelastic investigation. Dent Mater 2004;20:313–321.

Furuse AY, Gordon K, Rodrigues FP, Silikas N, Watts DC. Colourstability and gloss-retention of silorane and dimethacrylate composite with accelerated aging. J Dent 2008;36:945–952.

Garcia RN, Alvarez AEG, Dias CE, dkk. Bond strength of contemporary restorative systems to enamel and dentin. RSBO. 2011 Jan-Mar;8(1):54-60.

Geissberger, Marc. 2010. Esthetic Dentistry in Clinical Practice. Wiley Blackwell: USA.

Ilie N and Hickel R. 2006.Silorane-based Dental Composite : Behavior and Abilities. Dental Materials Journal.25 :3

Ilie N, Jelen E, Clementino-Luedemann T, Hickel R. 2007. Low-shrinkage composite for dental application. Dental Material Journal.  Vol 26: 149–55.

Jamini N; Gayatri N; Geena Mary G; Usha C. 2011. Polishability of Silorane Based Composite Resin – A Pilot Study. Journal of Scientific Dentistry, vol1(2):p.19-22.

Joshi P, Chitnis R. 2008. Silorane Composite System – Review Article. Scientific Journal. Vol. II. 1-5

Kang, Aromi; Son, Sung-ae; Hur, Bock; Kwon, Young Hoon; Ro, Jung Hoon; Park, Jeong-Kil. 2012. The Color Stability of Silorane and Methacrylate-Based Resin Composites. Dental Materials Journal. 31(5): 879–884

Lien W, Vandewalle KS. 2010. Physical Propertes of A New Silorane-Based Restoration System. Journal of Dental Materials, Vol 26: 337-344

Naho H,Yu-Chih C, Indra N, Hiroaki Y,Satoshi I, Reinhard H, Karl-Heinz K. Repair of Silorane-based Dental Composites: Influence of Surface Treatments. Dental Materials, Vol: 28 (2012): 894–902.

Odian, G. 2004.Principles of Polymerization, 4^th edition.New York : A John Wiley             & Sons, Inc.

Palin WM, Fleming GJ, Burke FJ, Marquis P M, Randall RC. The influence of short and medium- term water immersion on the hydrolytic stability of novel low-shrink dental composites. Dent Mater 2005;21:852–863.

Ratner, Buddy D. 2013. Biomaterial Science, an Introduction to Materials in Medicine 3^rd edition. Elsevier: USA.

Siswandi YLS, Iskandar B. 1999. Aplikasi tumpatan resin komposit dengan tepat. M. I. ked Gigi FKG Usakti. 14(38): 95-103.

Vandewalle, S. Kraig and Lien, Wen. Physical Properties of a New Silorane-baseed Restorative System. Dental Materials 26 (2010) 337-344.

Weinmann W, Thalacher C, Guggenberger R., 2005. Siloranes in dental composites. Dent Mater. 21:68-78.

Zimmerli B, Strub M, Jeger F, Stadler O, Lussi A. 2010. Composite Materials: Composition, Properties and Clinical Applications. Schweiz Monatsschr Zahnmed, Vol 120: 972-979.