PENGARUH BAKTERI STREPTOCOCCUS SOBRINUS DAN …

PENGARUH BAKTERI STREPTOCOCCUS SOBRINUS DAN CANDIDA

ALBICAN TERHADAP MICROBIOLOGY INDUCED CORROSION DAN

BIOCOMPATIBILITY HEAT TREATED STAINLESS STEEL 17-4 PH

Adam Septiyono Arlan1, Bambang Suharno

1

1 Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

E-mail :[email protected] / [email protected]

Abstrak

Maloklusi adalah ketidaksesuaian letak gigi dari lengkung rahang. Berdasarkan hasil survey

WHO pada tahun 2006, maloklusi pada remaja di Indonesia tahun 2006 mencapai 89%.

Maloklusi dapat dikurangi dengan perawatan menggunakan bracket. Penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui pengaruh heat treatment dan bakteri Streptococcus sobrinus dan Candida

albican terhadap ketahanan korosi dan sifat mekanik dari stainless steel 17-4 PH pada

lingkungan rongga mulut. Penelitian dilakukan dengan tiga metode uji, yang pertama adalah

metode heat treatment (annealing, quench, dan temper) dengan menggunakan oven furnace,

metode kedua yaitu uji celup korosi dengan periode pencelupan 17 hari, dan metode ketiga

adalah pengujian ion release. Hasil heat treatment (HT) menunjukan, nilai kekerasan

material stainless steel 17-4 PH meningkat sebesar 1 HRC dan laju korosi material menurun

dari 0.003 mm/year menjadi 0.00004 mm/year pada lingkungan rongga mulut. Hasil uji

korosi menunjukan bahwa bakteri Streptococcus sobrinus dan jamur Candida albicans

meningkatkan laju korosi dari material setelah HT sebesar 0.0021 mm/year dan 0.00048

mm/year. Hasil ion release menunjukan ion nikel yang terlarut sebesar 0.3 mg/L dan ion

chromium sebesar 0.1 mg/L yang berada dibawah batas aman. dapat digunakan sebagai

material orthodontic bracket. Sehingga berdasarkan data laju korosi dan ion release, maka

material stainless steel 17-4 PH dapat digunakan sebagai material orthodontic bracket.

Influenced of Streptococcus sobrinus bacteria and Candida albicans on Microbiology

Induced Corrosion and Biocompatibility of Heat Treated Stainless Steel 17-4 PH

Abstract

Malocclusion is a misalignment or incorrect relation between the teeth of the two dental arches when

the jaws close. Based on the survey results of the WHO in 2006, adolescents who suffered

malocclusion reached 89% in Indonesia. Malocclusion can be reduced by using orthodontic brackets.

This study aims to determine the influence of heat treatment and the influence of Streptococcus

sobrinus bacteria and Candida albicans fungi on corrosion rate and mechanical properties of stainless

steel 17-4 PH. The study was conducted with three test methods. First, heat treatment of SS 17-4 PH,

second is the immersion corrosion test methods for 17 days and third is the ion release test. The results

of heat treatment (HT) show that stainless steel 17-4 PH corrosion rate decrease from 0.003 mm/year

to 0.00004 mm/year in the oral environment. For immersion corrosion test results, corrosion rate

samples are increased by S. Sobrinus is 0.0021 mm/year and C. albicans is 0.00048 mm/year. The

Pengaruh bakteri..., Adam Septiyono Arlan, FT UI, 2015

mailto:[email protected]%20/

mailto:[email protected]

ion release test showed that the dissolved nickel ions is 0.3 mg/L and for chromium is 0.1 mg / L.

Based on this result, stainless steel 17-4 PH can be used as the material for orthodontic brackets based

on the data of the corrosion rate and ion release.

Keywords: malocclusion, Bracket, Streptococcus sobrinus and Candida albicans, 17-4 PH SS, Heat

Treatment, corrosion rate, ion release

Pendahuluan

Dewasa ini semakin banyak masyarakat indonesia yang mengalami maloklusi.

Maloklusi adalah ketidaksesuaian letak gigi atau hubungan yang tidak normal dari lengkung

rahang. Berdasarkan hasil survey WHO tahun 2003 maloklusi pada remaja di Indonesia

mencapai 66,76% dan tahun 2006 mencapai 89%[1]

.

Maloklusi dapat dikurangi dengan dilakukan perawatan ortodontik pada penderita.

Ortodontik merupakan ilmu meratakan gigi yang bertujuan untuk mengembalikan fungsi gigi

yang berdesakan[1]

. Alat cekat merupakan alat penting yang digunakan dalam proses

perbaikan gigi seperti bracket atau orthodontic bracket.

Dalam surat keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor

1415/MENKES/SK/X/2005 tentang Kebijakan Pelayanan Kedokteran Gigi Keluarga,

menyatakan bahwa sumber daya obat dan perbekalan kesehatan gigi dan instrument hampir

semuanya masih diimport oleh pebisnis swasta sehingga masis perlu upaya standarisasi[2]

.

Bracket merupakan alat yang berfungsi untuk menggerakan gigi dengan cara

menerima tekanan dari aktifator yaitu kawat gigi dan mentransfer tekanan tadi ke gigi[3]

.

Desain dan bahan bracket akan memberi pengaruh yang signifikan terhadap kemampuan

bracket[2]

. Bracket dari material logam yang banyak digunakan adalah baja tahan karat atau

Stainless steel (SS). Baja tahan karat didefinisikan sebagai baja paduan kompleks dengan

komposisi minimum dari chromium sebesar 10.5%[3]

.

Namun, bracket dari baja tahan karat memiliki kelemahan yaitu korosi lokal yang

umum terjadi yaitu korosi sumuran (pitting) dan MIC (Microbiology induced corrosion). Di

dalam mulut terdapat ion-ion agresif seperti chloride yang dapat menyebabkan masalah diatas

karena ion-ion agresif ini akan merusak lapisan pasif yang dimiliki oleh Stainless steel

sehingga membentuk korosi sumuran[3


Stainless steel AISI 17-4 PH merupakan salah satu jenis baja tahan karat tipe

martensitik precipitation hardening yang digunakan sebagai braket ortodonti komersil.

Stainless steel tipe ini dapat ditingkatkan sifat mekaniknya dengan cara melakukan perlakuan

panas. Atas dasar tersebut akan diteliti ketahanan korosi dari SS 17-4 PH sebelum dan

sesudah heat treatment untuk meningkatkan ketahanan korosi, serta pengaruh bakteri

streptococcus sobrinus dan jamur candida albicans yang merupakan mikroorganisme yang

dapat ditemukan dalam mulut terhadap laju korosi dan morfologi bentuk korosi yang

dihasilkan bakteri dan jamur.

Tinjauan Teoritis

Perkembangan biomaterials terus menerus mengalami perkembangan secara cepat.

Dibuktikan dengan tahun 1960 Universitas Clemson melakukan symposium mengenai

biomaterials akibatnya banyak pengembangan material biomaterials secara signifikan.

Contohnya; Bioglass 45S5, yang memiliki kemampuan untuk mengikat tulang dengan

membentuk permukaan hydroxyapatite[4]

. Biomaterials yang digunakan untuk perbaikan

jaringan tubuh dibagi menjadi beberapa jenis bergantung fungsinya

Biokompabilitas adalah keadaan atau kondisi dari material yang tidak mengalami

interaksi berbahaya antara system biologis tubuh dengan material dan sebaliknya.

Biokompabilitas merupakan sifat yang harus dimiliki oleh biomaterial karena sifat ini

berhubungan langsung dengan dampak yang dapat ditimbulkan dari biomaterial tersebut di

dalam tubuh. Namun biokompabilitas dari suatu material bergantung fungsi dan aplikasi

tertentu yang berbeda-beda[7]

Bracket merupakan alat yang berfungsi untuk menggerakan gigi dengan cara

menerima tekanan dari aktifator yaitu kawat gigi dan mentransfer tekanan tadi ke gigi[2]

.

Terdapat 3 material yang umumnya digunakan sebagai bahan dasar bracket, yaitu logam,

keramik dan polimer.

Logam digunakan sebagai karena memiliki sifat penghantar listrik yang baik, punya

konduktifitas thermal yang baik dan memiliki sifat mekanik yang baik. Selain itu, adanya

elektron bebas yang berfungsi sebagai gaya ikat yang mengikat ion positif didalam logam

agar tetap bersama[8]

. Namun, kelemahan dari metal adalah mudah untuk terdegradasi atau

terkorosi. Untuk meningkatkan kemampuan logam umunya dilakukan

Material keramik umunya merupakan ikatan antara molekul inorganic dengan

beberapa variasi ikatan ion atau ikatan kovalen[9]

. Keramik merupakan Keramik merupakan


material yang sangat getas, sehingga pada saat pengaplikasiannya keramik memiliki

keterbatasan kondisi pemakaian untuk mencegah terjadinya kegagalan.

Polimer berasal dari Bahasa Yunani yaitu kata poly dan meros. Arti kedua kata

tersebut poly artinya banyak dan meros (mer) artinya part. Jadi polimer merupakan material

dengan sebuah senyawa yang memiliki rantai molekul yang panjang dan berulang yang saling

terikat saru sama lain[9]

. Sifat dari polimer adalah low density, good strength to weight ratio,

high corrosion resistance dan low electrical dan thermal conductivity.

Stainless steel atau corrosion resistance steel, ditemukan pada tahun 1913 oleh Harry

Brearly[3]

. Chromium memberikan efek tahan karat terhadap material baja akibat

pembentukan lapisan chromium oksida (Cr2O3) yang bersifat protektif. . Chromium akan

menimbulkan efek anti karat saat kadar didalam baja minimum 10wt%Cr[10]

. Ketahanan

korosi yang diberikan oleh chromium bergantung dari kestabilan lapisan oksida Cr2O3. Untuk

lingkungan tertentu kestabilan ini dioptimalkan oleh paduan lain seperti Ni, Mo, dan Cu[3]

.

Saat ini, sebagaian besar alat orthodontic yang terbut dari stainless steel merupakan

tipe austenitik yang mengandung 8-12 wt% Ni dan 17-22 wt% Cr [10]

. Keberadaan nikel pada

stainless steel diketahui memberikan reaksi alergi terhadap makhluk hidup. Finnish

menyatakan bahwa kemungkinan terjadinya alergi pada wanita 30% dan 3% pada pria yang

disebabkan oleh reaksi dari sistem imun tubuh. Sel yang bertanggung jawab atas respon

tersebut adalah T-lymphocytes[11]

.

Material yang digunakan didalam tubuh manusia harus memliki sifat

biokompatibilitas. Biokompatibilitas adalah kemampuan suatu material untuk tidak

menimbulkan respon biologis yang merugikan jika bahan tersebut digunakan didalam tubuh

makhluk hidup[8]

. Pengujian biokompatibilitas dilakukan dengan dua metode yaitu in vitro

dan in vivo. In vitro merupakan pengujian biokompabilitas diluar tubuh makhluk hidup,

umumnya pengujian ini dilakukan pada enzim, sel, atau sistem biologis yang diisolasi atau

dikultur. Uji material dengan in vitro dibagi menjadi pengujian untuk mengetahui sitoksitas

dan pertumbuhan sel, serta mengukur efek mutagenesis material terhadap sel[10]

. Sedangkan,

pengujian in vivo dilakukan didalam tubuh makhluk hidup dengan menempelkan atau

mengaplikasikan material yang akan diuji langsung pada jaringan makhluk hidup. Pengujian

in vivo memerlukan waktu yang relative jangka panjang, umumnya lebih dari satu tahun.

Bahan yang dapat berfungsi tanpa menimbulkan reaksi negatif dari tubuh manusia ketika

berkontak langsung dengan cairan biologis atau sel dan jaringan hidup dikategorikan sebagai

bahan yang biokompatibel [10]

.


Metode Penelitian

Gambar 1. Diagram alir penelitian

Pengujian Komposisi Kimia

Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan alat OES (Optical Emission

Spectrometer). Material yang digunakan adalah Stainless Steel 17-4 PH yang menurut

data literatur memiliki komposisi sebagai berikut:

Tabel 1. Komposisi kimia Stainless steel 17-4 PH[7]

C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%)

0,07 max 1,00 max 0,538 0,040 max 0,030 max

Cr (%) Mo (%) Ni (%) Cu (%) Nb + Ta (%)

15,00 – 17,50 1,00 max 3,00-5,00 3,00-5,00 0,15-0,45

Heat Treatment Sampel

Sampel SS 17-4 PH dilakukan solution annealing menggunakan oven furnace di suhu

1080°C selama 1,5 jam kemudian didiginkan secara cepat (quenching) menggunakan

media oli ke temperarur ruang untuk menghasilkan struktur martensitik. Tahap

terakhir adalah melakukan aging di suhu 590°C selama 4 jam kemudian sampel

dikeluarkan dari furnace dan diamplas untuk menghilangkan oksida.


Pembiakan Bakteri

Kedua jenis bakteri sudah dilengkapi dengan medium yang sesuai dalam bentuk agar

dalam tabung reaksi, kemudian dipindahkan ke medium broth/cair agar dapat dikultur

dan dibuat stock bakteri-nya. Bakteri anaerobik harus dimasukkan ke dalam toples dan

disemprotkan gas yang berisi kandungan nitrogen 80%, hidrogen 10% dan CO2 10%.

Bakteri anarobik dan aerobik harus disimpan dalam inkubator dengan suhu 370C.

Persiapan Larutan Uji

Pengujian dilakukan dalam larutan air ludah (saliva) yang telah dipreparasi yang

didapatkan dari pengumpulan saliva dari mulut pasien ke dalam falcon tube lalu

dilakukan pengenceran 5 ml saliva murni dengan aquabides hingga 50 ml dan di

filtrasi hasil pengenceran saliva agar saliva bersih dari bakteri.

Persiapan Sampel Uji

Sampel yang telah di heat treatment dan diamplas di sterilkan menggunakan

perendaman dalam alkohol selama 90 menit sebelum melakukan pengujian. Khusus

untuk sampel pada pengujian morfologi permukaan, sampel di coating atau dilapisi

dengan larutan saliva dengan cara memasukkan sampel ke dalam falcon tube yang

diisi dengan saliva, lalu di masukkan ke inkubator selama 90 menit. Setelah 90 menit

sampel dalam falcon tube dikeluarkan dari inkubator dan saliva dibuang kemudian

dimasukkan dengan Pbs murni, lalu dibuang lagi agar sampel bersih.

Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan makro pada penelitian ini dilakukan pada sampel sebelum dan

sesudah dilakukan heat treatment menggunakan metode Rockwell C.

Pengujian Corrosion Rate

Sampel di timbang beratnya dan dicatat sebelum dicelupkan. Mencelupkan sampel SS

17-4 PH ke dalam larutan saliva yang sudah difilter dan dibuat masing-masing

material dengan waktu celup untuk tiga kondisi berbeda, yaitu: tanpa bakteri sebelum

sampel di heat treatment, tanpa bakteri setelah sampel di heat treatment, dan dengan

bakteri. Sampel uji dengan bakteri dibuat triplo dimasukkan ke dalam tabung reaksi,

berisi masing-masing bakteri dan campuran antara 2 bakteri berbeda, serta campuran

keseluruhan bakteri. Masing-masing sampel diisi dengan larutan saliva murni dimana

perbandingan antara kulturan bakteri dengan saliva adalah 1: 5.


Pengujian Morfologi Permukaan

Sampel di coating dengan saliva dan dimasukkan bakteri ke dalam well plate selama 3

hari untuk di uji dengan mikroskop optik dan Scanning Electron Microscope.

Pengukuran pH

Besarnya pH yang diukur menggunakan pH indikator diamati perubahan warna dan

dibandingkan dengan range dari indikator pH tersebut agar dapat ditentukan kisaran

pH-nya.

Pengujian Ion Release

Menyiapkan larutan saliva hasil rendaman sampel bersama bakteri selama 20 hari dan

diujikan dengan metode Atomic Absorption Specstroscopy (AAS).

Hasil Penelitian dan Pembahasan

Heat treatment yang dilakukan pada sampel bertujuan untuk meningkatkan kekerasan

dari sampel agar tahan beban mekanik. Berikut ini hasil heat treatment dari sampel 17-4 PH.

Table 2. Nilai kekerasan sampel 17-4 PH sebelum di HT dan setelah di HT

Nilai Kekerasan

Sebelum Heat Treatment Setelah Heat

Treatment

A B

36 35 36

34 36 36

34 36 35

36 36 35

36 35 36

Rata rata 35 36 36

Hasil pengujian didapatkan kekerasan sampel sebelum diheat treatment adalah 35 dan

setelah di heat treatment adalah 36 untuk sampel A dan 36 untuk sampel B. Kenaikan nilai

kekerasan dikarenakan akibat pembentukan karbida yang semakin banyak pada sampel,

CrxCy. Berdasarkan hasil penelitian ini, sebagian unsut C akan berinterstisi pada matriks

atom-atom Fe dan sebagian akan membentuk karbida CrxCy sehingga terjadi distorsi kisi dan


menghalangi pergerakan dislokasi[20]

. Kenaikan kekerasan dari sampel tidak efektif karena

telah melewati peak ageing dari sampel 17-4 PH berdasarkan penelitian sebelumnya[24]

.

kenaikan kekerasan menunjukan proses heat treatment yang dilakukan berhasil.

Komposisi kimia 17-4 PH dilakukan dengan pengujian EDAX dan alat Optical

Emission Spectrometer (OES) menghasilkan komposisi kimia unsur sebagai berikut pada

perbesaran sampel 100 x. Data unsur-unsur yang terkandung pada sampel dapat dilihat pada

tabel 3 dibawah ini ;

Tabel 3 Uji komposisi kimia dengan Optical Emission Spectrometer (OES) dan EDAX[25]

Element EDAX

(wt%)

OES

(wt%)

STANDAR(wt%)

C 04,62 0,017 0,07 max

Si 01,53 0,538 1,00

Cr 15,46 15,5 15-17,50

Fe 70,83 bal. bal.

Ni 04,42 4,52 3,00-5,00

Cu 03,14 3,22 3,00-5,00

Mo - 0,284 -

Dari hasil pengujian tersebut diketahui bahwa kadar C dari material sebesar 0,017

wt% C, Cr sebesar 15,5 wt%Cr, Ni sebesar 4,52 wt%Ni, Mn sebesar 0,538 wt% Mn dan S

sebesar 0,007 wt% S. Untuk membuktikan kesamaan data OES dilakukan pengujian EDAX

pada perbesaran 70 x.

Hasil EDAX area pada sampel 17-4 PH menunjukan nilai komposisi unsur Fe sebesar

70,83%, Cr sebesar 15,46%, C sebesar 4,62%, dan Ni sebesar 4,42%. Hasil pengujian EDAX

menunjukan hasil yang sama dengan hasil SEM, tetapi pada komposisi unsur C terjadi

penumpangan data. Pada pengujian EDAX dilakukan dengan memancarkan elecrtron beam

dan mendeteksi unsur karbon pada carbon tip yang membuat sampel menjadi konduktif dan

menjadi perekat sampel pada wadah pengujian EDAX sehingga terjadi penyimpangan. Oleh


karena itu pengujian komposisi dengan EDAX untuk sampel yang mengandung unsur C


memang sulit dideteksi secara signifikan. Sehingga digunakan hasil OES untuk unsur C dan

diketahui bahwa sampel 17-4 PH tergolong material baja low carbon.

Laju korosi sampel sebelum HT, setelah HT, dan setelah treatment dengan bakteri

diuji dengan metode weight loss berdasarkan ASTM G1. Dari hasil pengujian terlihat bahwa

heat treatment menurunkan laju korosi dari sampel. Laju korosi sebelum HTadalah 0.00034

mm/year dan setelah HT adalah 0.000047 mm/year. Heat treatment pada stainless steel

memberikan efek peningkatan kestabilan lapisan oksida Cr2O3 sehingga terjadi penurunan

kecepatan korosi[20]

.

Grafik 1 Laju Korosi sampel non-HT dan HT tanpa bakteri[25]

Bakteri streptococcus sobrinus memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap

kecepatan korosi sampel. Sampel 17-4 Ph dengan bakteri S.Sobrinus setelah di HT

mengalami peningkatan korosi sampel menjadi 0.0021 mm/year akibat bakteri tersebut

melakukan metabolisme dan menghasilkan senyawa oksidator yang dapat mempercepat laju

korosi contohnya asam oksalat (H3O2)[22]

.

Asam tersebut diperoleh dari hasil pengubahan karbohidrat yang ada didalam larutan.

Streptococus sobrinus menghasilkan lapisan biofilm yang dapat melekat pada permukaan

material bracket dengan baik akibat memanfaatkan polisakarida yang diproduksi[22]

.

Candida albicans merupakan jamur yang terdapat pada mulut. Berdasarkan hasil

pengujian diketahui bahwa candida albicans meningkatkan kecepatan korosi sampel menjadi

0.0048 mm/year.

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0.0003

0.00035

Laju

Ko

rosi

(m

m/y

ear)

rata-rata laju korosi Sampel

Tanpa HT

HT


Hasil pengujian menunjukan bahwa bakteri S.sobrinus dan jamur C. albican

mempengaruhi kecepatan korosi sampel 17-4 PH meningkat. Hal tersebut dikarenakan kedua

mikroorganisme tersebut akan mengkondisikan lingkungan yang dapat mempercepat laju

korosi yaitu pH rendah dan berkurangnya konsentrasi oksigen akibat pembentukan biofilm.

Grafik 2 Perbandingan laju korosi sampel HT, dengan bakteri S. Sobrinus dan C.

Albican[32]

Atomic Absorption Spectometry (AAS) dilakukan untuk mengetahui jumlah ion dari

unsur-unsur yang terlarut pada perendaman sampel di saliva dan bakteri, serta jamur. Uji AAS

pada larutan hasil perendaman sampel 17-4 PH menunjukan ion terlarut pada larutan saliva

untuk mengetahui sifat degradasi dari sampel. Berikut ini hasil pengujian AAS, tabel 4.7 :

Tabel 4 ion release dari sampel 17-4 PH heat treated[26]

Cr3+

Ni2+

Fe2+

0.192 mg/L 0.3209 mg/L 0.0058 mg/L

Hasil dari pengujian ini adalah ion terlarut Fe pada sampel 17-4 PH adalah 0.0004

mg/L untuk pencelupan selama 20 hari, ion terlarut Cr sebesar 0.192 mg/L dan ion terlarut Ni

sebesar 0.3209 mg/L. Jumlah ion terlarut Ni di dalam saliva lebih banyak dibandingkan

jumlah ion terlarut Cr. Hal ini disebabkan karena unsur Ni tidak mengikat secara kuat dengan

senyawa yang ada didalam stainless steel 17-4 PH sehingga pengelepasan ion Ni dari

permukaan material[16]

. Pengelepasan ion Cr terjadi karena dalam deret volta posisi unsur Cr

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

Candida Albican S. Sobrinus S. Sobrinus+C.Albican

Laju

Ko

rosi

(m

m/y

ear)

A

B

C


lebih kiri dari posisi unsur Ni dan Fe sehingga unsur Cr lebih reaktif dan lebih mudah melepas

elektron sehingga terjadi pelepasan ion yang lebih banyak dibandingkan unsur Ni dari bracket

orthodontic stainless steel yang direndam di larutan saliva.[1]

Nilai ion Fe, Cr, dan Ni yang terlarut masih dalam kategori aman untuk tubuh manusia

karena masih berada dibatas nilai Uptake level (UL) harian. Uptake level adalah maksimum

total asupan harian nutrisi yang diperkirakan tidak akan menimbulkan kecenderungan

merugikan pada kesehatan manusia dan merupaan toleransi fisiologis pada tubuh manusia[4]

.

Nilai UL untuk unsur Fe, Cr, dan Ni ditunjukan oleh tabel 4.4.

Tabel 5. Toleransi ion Fe, Cr, dan Ni berasarkan nilai uptake level 20 hari [4]

Kategori Unsur

Pria &

Wanita

Besi (mg/L) Chromium

(mg/L)

Nikel

(mg/L)

9-13 tahun 800 300 100

4-18 tahun 800 300 300

18-50 tahun 800 300 300

>50 tahun 800 300 300

Pelepasan ion Ni dan Cr yang berlebihan atau korosi yang terjadi dalam jangka waktu

yang lama akan memberikan dampak negative bagi bracket stainless steel itu sendiri maupun

pada kesehatan seseorang. Jon didalam tubuh dapat memicu hal-hal merugikan bagi tubuh.

Jumlah berlebih dari ion Ni dan Cr dapat menyebabkan hipersensitivitas dari tubuh manusia.

Ion logam yang terlepas dari alat orthodonti yang terbuat dari stainless steel dan paduan bebas

nikel dapat memicu kerusakan DNA pada sel mukosa mulut. Oleh karena itu, disarankan agar

para orthodontis untuk menggunakan braket logam stainless steel dengan tingkat ketahanan

korosi yang paling baik sehingga jumlah ion logam yang terlepas yang dapat mempengaruuhi

kesehatan umum menjadi minimal.Error! Reference source not found.

.

Hasil uji biofilm dengan mikroskop optik dilakukan dengan tidak menambahkan

reagen pada permukaan sampel. Hasil pengamatan pada foto mikro pada perbesaran 100x

pada gambar 2 memperlihatkan pembentukan pit pada permukaan sampel 17-4 PH. Bentuk

pit yang terlihat pada gambar 2 ditunjukan oleh lingkaran merah.


Gambar 2 Morfologi dari sampel 17-4 PH dengan streptococcus sobrinus (a) dan candida

albican (b) dengan pembesaran 100x

ImageJ yang dapat digunakan untuk mengukur persen luas dari pit yang dikonversikan

dari berntuk gambar ke dalam bentuk angka didapatkan bahwa total luas area pit yang terbaca

adalah sesuai tabel 4.9.

Tabel 6 Hasil perhitungan total persen luas pit melalui software imageJ

Mikroorganisme Gambar Average Size

Streptococcus

Sobrinus

11.40 µm2

Candida

Albicans

8.01 µm2

Dari data imageJ dapat diketahui bahwa terjadi perbedaan luas pit yang dihasilkan

oleh kedua mikroorganisme. Bakteri streptococcus sobrinus memiliki porous yang lebih besar

dengan rata rata luasannya sebesar 11.40 µm2 sedangkan jamur candida albicans sebesar 8.01

µm2. Hal ini menunjukan bahwa streptococcus sobrinus lebih bersifat korosif dibandingkan

dengan candida albican.

Adanya perbedaan warna pada permukaan sampel menunjukan adanya perbedaan

lapisan biofilm yang terbentuk. Lapisan biofilm yang terbentuk umumnya memiliki ketebalan

0.1-10µm dengan komposisi yaitu glycoprotein, ion (Ca2+

, Mg2+

, dll.) dan air [13].

.

Pertumbuhan biofilm pada permukaan bracket menyebabkan terjadinya pelepasan substansi

S. Sobrinus C. Albican


asam dari metabolism karbohidrat yang mengubah pH dan oksigen dari lingkungan pada

sekitar bracket Asam laktat dihasilkan oleh keluarga bakteri streptococcus dari fermentasi

karbohidrat (contoh: sukrosa) yang menyebabkan penurunan pH menjadi 5.5 dan dapat

melarutkan carbonate hydroxyapatite dari gigi.[1]

.

Penurunan pH dapat menginisiasi korosi lokal pada orthodontic bracke. Saliva

manusia merupakan cairan yang diproduksi dari kelenjar parotid, submaxilar dan

submandibular yang memiliki pH 6 sampai 7. Berdasarkan hasil pengujian pH didapatkan

data bahwa pH larutan berada pada range 5 sampai 7. Penurunan pH disebabkan oleh

peningkatkan konsentrasi asam laktat yang dilepaskan dari proses metabolisme mikroba di

lapisan biofilm [23]

. Penurunan pH yang semakin tinggi menunjukan konsentrasi asam laktat

yang semakin banyak maka laju korosi akan meningkat.

Lingkungan mulut memiliki banyak senyawa senyawa korosif seperti, asam laktat,

hydrogen peroxide, citric acid, HCl dan HF dengan konsentrasi yang berbeda beda. Ion Cl-, F

-

, dan H+ didalam mulut menyebabkan korosi yang terjadi pada dental material, 17-4 PH

[23].

Pada hasil pengamatan SEM dengan metode secondary electron untuk melihat

morfologi permukaan sampel akibat pitting corrosion ditunjukan oleh gambar 4.1 dan 4.2

dengan perbesaran 2500x, 5000x, 10000x dan 25000x.

Gambar 3 Morfologi sampel 17-4 PH hasi SEM dengan pembesaran 2500x

(a), 5000 x (b), 10.000x (c), dan 20.000x (d)

a b

c d


Dari hasil perngujian tersebut diketahui terjadi pit pada permukaan sampel 17-4 PH

dengan perbesaran 2500x, 5000x, 10000x dan 20000x. Pembentukan pit tersebut diinisiasi

dari berkumpulnya ion chloride pada lapisan biofilm yang akhirnya dapat menurunkan pH

disekitar permukaan bracket akibat pembentukan biofilm [15]

. Mekanisme korosi yang terjadi

termasuk dalam jenis korosi piting. Pada daerah pit akan bersifat anodi yang dengan inisiasi

ion Cl- yang bereaksi dengan air dan membentuk asam klorida sehingga mempercepat korosi

pada daerah tersebut

Kesimpulan

1. Laju korosi dari sampel 17-4 PH mengalami penurunan dari 0.0003 mm/year menjadi

0.00004 mm/year akibat proses heat treatment di suhu 1080OC.

2. Bakteri didalam mulut khususnya Streptococcus sobrinus dan jamur Candida albicans

dapat mempercepat laju korosi dari stainless steel 17-4 PH dari 0.0021 mm/year dan

0.00048 mm/year.

3. Pelepasan ion Cr, Ni, dan Fe sebesar 0.192 mg/L, 0.3209 mg/L, dan 0.0058 mg/L berada

dibawah nilai Uptake Level yaitu sebesar 300 mg/L, 100 mg/L, dan 800 mg/L untuk

masing masing ion Cr, Ni, dan Fe sehingga material 17-4 PH memenuhi biocompatibility

dari bracket yang dianjurkan.

4. Morfologi korosi pada permukaan sampel 17-4 PH setelah pencelupan 20 hari adalah

korosi sumuran dengan luas permukaan pit yang terbentuk sebesar 11.40 µm2 dan 8.01

µm2 untuk streptococcus sobrinus dan candida albican.

Saran

1. Melakukan variasi heat treatment yang lain untuk dapat lebih mendapatkan info

mengenai ketahanan korosi dari stainless steel 17-4 PH.

2. Melakukan polishing dan memberikan coating pada braket sebelum digunakan pada

pasien sehingga dapat memperkecil terlarutnya ion nikel didalam saliva.

3. Melakukan pengujian dengan bakteri dan sistem oral yang lebih kompleks agar

mengetahui pengaruh bakteri terhadap material 17-4 PH

4. Melakukan test MTT assay untuk mengetahui biocompatibility dari material 17-4 PH.


DAFTAR PUSTAKA

[1] R. Kristianingsih, R. Joelijanto, D. Praharani, F. K. Gigi, and U. J. Unej, “Analisis

Pelepasan Ion Ni dan Cr Kawat Ortodontik Stainless Steel yang Direndam dalam

Minuman Berkarbonasi ( Analysis of Ion Release Nickel and Chromium of

Orthodontics Stainless Steel Wire Immersed by Carbonated Drink ),” 2014.

[2] B. Irawan, B. Suharno, S. Supriadi, and G. Kiswanto, DESAIN DAN KOMPOSISI

BRAKET ORTODONTIK STAINLESS STEEL DENGAN METODE PEMBUATAN

INVESTMENT CASTING. Universitas Indonesia, 2013, pp. 1–55.

[3] I. Aryani, “UNIVERSITAS INDONESIA PERBANDINGAN TINGKAT

KETAHANAN KOROSI LEPASAN ION Cr DAN Ni UNIVERSITAS INDONESIA

LEPASAN ION Cr DAN Ni,” 2012.

[4] E. Food and S. Authority, TOLERABLE UPPER INTAKE LEVELS Scientific

Committee on Food, no. February. 2006.

[5] N. R. Patel and P. P. Gohil, “A Review on Biomaterials : Scope , Applications &

Human Anatomy Significance,” vol. 2, no. 4, 2012.

[6] R. Pignatello, BIOMATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Edited by Rosario

Pignatello. Croatia: InTech, 2011.

[7] H. R. A. Bidhendi and M. Pouranvari, “CORROSION STUDY OF METALLIC

BIOMATERIALS IN SIMULATED BODY FLUID,” 2011.

[8] J. Y. Wong and J. D. Bronzino, BIOMATERIALS. Florida: CRC Press, 2007.

[9] B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, and J. E. Lemons, An Introduction to

Materials in Medicine. California: Academic Press, 1996.

[10] W. D. Callister and J. Wiley, Materials Science and Engineering An Introduction, 7th

ed. New York: John Wiley & Sons, 2007.

[11] T. P. Chaturvedi, “CORROSION BEHAVIOUR OF ORTHODONTIC ALLOYS - A

REVIEW.”

[12] A. Ziębowicz, W. Walke, A. Barucha-kępka, and M. Kiel, “Corrosion behaviour of

metallic biomaterials used as orthodontic wires,” vol. 27, no. 2, pp. 151–154, 2008.

[13] P. D. Marsh and M. V Martin, Oral Microbiology Fifth Edition. Elsevier, 2009.

[14] G. Molero, F. Navarro-garcía, and M. Sánchez-pérez, “Candida albicans : genetics ,

dimorphism and pathogenicity,” pp. 95–106, 1998.

[15] I. Mutlu and E. Oktay, “Influence of Fluoride Content of Artificial Saliva on Metal

Release from 17-4 PH Stainless Steel Foam for Dental Implant Applications,” J.

Mater. Sci. Technol., vol. 29, no. 6, pp. 582–588, Jun. 2013.


[16] T. Eliades and A. E. Athanasiou, “In Vivo Aging of Orthodontic Alloys : Implications

for Corrosion Potential , Nickel Release , and Biocompatibility.”

[17] A. J. Ortiz, E. Fernández, A. Vicente, J. L. Calvo, and C. Ortiz, “Metallic ions released

from stainless steel, nickel-free, and titanium orthodontic alloys: toxicity and DNA

damage.,” Am. J. Orthod. Dentofacial Orthop., vol. 140, no. 3, pp. e115–22, Sep. 2011.

[18] R. A. Marques, S. O. Rogero, M. Terada, E. F. Pieretti, and I. Costa, “Localized

Corrosion Resistance and Cytotoxicity Evaluation of Ferritic Stainless Steels for Use in

Implantable Dental Devices with Magnetic Connections,” vol. 9, pp. 1340–1354, 2014.

[19] A. STANDARD, “Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell

Superficial Hardness of,” vol. 01, 1981.

[20] C. N. Hsiao, C. S. Chiou, and J. R. Yang, “Aging reactions in a 17-4 PH stainless

steel,” vol. 74, pp. 134–142, 2002.

[21] W. J. O. Brien, Dental Materials and Their Selection vol 3, 3rd ed. Hanover:

Quintessence Publishing, 2002.

[22] S. Pandit, K. Chang, and J. Jeon, “Anaerobe Effects of Withania somnifera on the

growth and virulence properties of Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus at

sub-MIC levels,” Anaerobe, vol. 19, pp. 1–8, 2013.

[23] J. C. M. Souza, “Biotribocorrosion behavior of titanium in simulated oral

environments,” Universidade do Minho, 2010.

[24] Mohammad, Danang Widianto. " Pengaruh Bakteri Streptococcus Mutans dan

Streptococcus Pyogeneus terhadap Microbiology Induced Corrosion dan

Biocompatibility Heat Treated Stainless Steel 17-4 ". Universitas Indonesia 2015

[25] Rahmandari, Estaura. " Pengaruh Bakteri Staphylococcus Aureus dan Streptococcus

Sanguinis terhadap Microbiology Induced Corrosion dan Biocompatibilty Heat Treated

Stainless Steel 17-4 Ph. Universitas Indonesia 2015


PENGARUH BAKTERI STREPTOCOCCUS SOBRINUS DAN …

Documents

Transcript of PENGARUH BAKTERI STREPTOCOCCUS SOBRINUS DAN …