Alginat PDF

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada akhir abad ke-19, seorang ahli kimia dari Skotlandia memperhatikan bahwa rumput laut tertentu yang bernama  Brown Algae bisa menghasilkan suatu ekstrak lendir, 1

yang disebut algin. Alginat merupakan kopolimer linear yang mengandung banyak  2

-d  asam uronat yaitu β -D asam mannuronat dan α-L asam guluronat. Asam anhydro- β -d  mannuronic disebut juga asam alginik.

1

Asam alginik serta kebanyakan garam

anorganik tidak larut dalam air, tetapi garam yang diperoleh dengan natrium, kalium, amonium larut dalam air.

1

Dalam pemanipulasiannya bahan cetak alginat yang berupa bubuk dicampur dengan air membentuk gel. Komponen yang reaktif dari bahan cetak alginat adalah garam natrium atau kalium dari asam alginat dan kalsium sulfat yang ketika dicampur dengan air membentuk sebuah sol. Kalsium mengganti monovalen kation natrium dan kalium, memungkinkan rantai silang dari garam alginat dan menghasilkan pembentukan gel.

3

Seperti hidrokoloid lainnya, alginat mengandung air sekitar 85 % dan rentan terhadap distorsi yang disebabkan oleh pengembangan yang terkait dengan imbibisi 4

(penyerapan air) atau pengkerutan yang terkait dengan sineresis (penguapan air).

Phillips menyebutkan bahwa bahan cetak hidrokoloid mengandung banyak  sekali air, hal ini akan mempengaruhi sifat sineresis dan imbibisi dari bahan. Cetakan

Universitas Sumatera Utara

alginat bila dibiarkan di udara terbuka, air dalam alginat akan menguap yang dikenal sebagai sineresis. Keadaan ini dapat menyebabkan hasil cetakan mengkerut. Sebaliknya, untuk menghindari terjadinya pengkerutan, hasil cetakan direndam dalam air, sehingga terjadi penyerapan air hal ini dikenal sebagai peristiwa imbibisi.

1

Buchan dan Peggie mendapatkan persen kehilangan air di udara terbuka pada bahan cetak alginat yaitu: 0,59% (setelah 1 jam); 1,57% (setelah 2 jam); 12,74% (setelah 20 jam); 28,00 % (setelah 48 jam); 48,30% (setelah 72 jam).

5

Swartz dkk mengatakan bahwa perubahan air pada hidrokoloid dikaitkan dengan 6

media penyimpanannya. Persentase perubahan air pada hidrokoloid yang dibiarkan di udara terbuka akan terlihat pada Gambar 1 dan 2 berikut.

Gambar 1. Persentase perubahan kandungan air pada hidrokoloid dari beberapa media penyimpanan (di udara terbuka, 100% kelembaban, 2% K 2SO4, 6 dan H2O).

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. Persentase perubahan air pada interval waktu yang berbeda, diberbagai area dari cetakan hidrokoloid ketika disimpan di udara terbuka. Garis tebal disebelah kiri adalah bagian terluar dari bahan cetak hidrokoloid 6 dengan garis berikutnya menunjukkan daerah semakin lebih dalam. Mereka telah meneliti tentang persentase kehilangan air oleh sineresis tetapi belum ada yang mempelajari tentang waktu akhir dari sineresis dan besar persentase kehilangan berat waktu akhir sineresis.

1.2 Perumusan Masalah

Dari uraian di atas timbul permasalahan : 1. Berapa jumlah kehilangan berat alginat pada proses sineresis? 2. Kapan waktu akhir proses sineresis bila bahan cetak alginat dibiarkan di udara terbuka? 3. Apakah ada perbedaan persentase kehilangan berat alginat pada waktu akhir sineresis beberapa bahan cetak alginat?

Universitas Sumatera Utara

1.3 Hipotesis Penelitian

Tidak ada perbedaan persentase kehilangan berat alginat pada waktu akhir sineresis pada beberapa bahan cetak alginat. 1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: 1. Jumlah kehilangan berat alginat pada proses sineresis. 2. Waktu akhir proses sineresis bila bahan cetak alginat dibiarkan di udara terbuka. 3. Perbedaan persentase kehilangan berat alginat pada waktu akhir sineresis pada beberapa bahan cetak alginat.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang waktu akhir sineresis, perbedaan waktu akhir sineresis pada beberapa bahan cetak dan persentase kehilangan berat alginat pada waktu akhir sineresis.

Universitas Sumatera Utara

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bahan cetak dapat dikelompokkan sebagai reversibel atau ireversibel, berdasarkan pada cara bahan tersebut mengeras. Istilah ireversibel menunjukkan bahwa reaksi kimia telah terjadi; sehingga, bahan tidak dapat diubah kembali ke keadaan semula pada klinik dokter gigi. Misalnya, hidrokoloid alginat, pasta cetak oksida seng eugenol (OSE), dan plaster of Paris mengeras dengan reaksi kimia, sedang bahan cetak  elastomerik mengeras dengan polimerisasi. Sebaliknya, reversibel berarti bahan tersebut melunak dengan pemanasan dan memadat dengan pendinginan, tanpa terjadi perubahan kimia.

1

2.1 Alginat

Alginat adalah material cetakan gigi yang paling banyak digunakan. Bahan utama alginat adalah salah satu soluble alginat. Alginat merupakan kopolimer linear yang mengandung banyak asam uronat yaitu β-D asam mannuronat dan α-L asam 2

guluronat. Asam anhydro- β -d mannuronic disebut juga asam alginik, yang rumus 1

strukturnya terlihat dalam Gambar 3. Alginat berfungsi untuk membuat duplikasi  jaringan rongga mulut dengan baik dan akurat. Bubuk alginat mengandung beberapa bahan-bahan yang mempunyai fungsi masing-masing. Ketika air dicampur dengan bubuk alginat, massa berupa plastik lembut akan terbentuk dan kemudian menjadi gel irreversibel setelah beberapa menit pencampuran.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3. Rumus bangun struktur asam alginik. 2.1.1 Komposisi Alginat

Komponen aktif utama dari bahan cetak hidrokoloid ireversibel adalah salah satu alginat yang larut air, seperti natrium atau kalium. Bila alginat larut air dicampur dengan air, bahan tersebut membentuk sol. Sol sangat kental meskipun dalam konsentrasi rendah; alginat yang dapat larut membentuk sol dengan cepat bila bubuk  alginat dan air dicampur dengan kuat. Berat molekul dari campuran alginat amat bervariasi, bergantung pada buatan pabrik. Semakin besar berat molekul, semakin kental sol yang terjadi. Bubuk alginat yang diproduksi pabrik mengandung sejumlah komponen. Tabel 1 menunjukkan suatu formula untuk komponen bubuk bahan cetak  alginat dengan fungsi dari masing-masing komponen.

1

Proporsi yang tepat dari masing-masing bahan kimia yang digunakan bervariasi sesuai dengan jenis bahan mentah yang digunakan. Tujuan ditambahkannya tanah diatoma adalah untuk berfungsi sebagai pengisi. Bila bahan pengisi ditambahkan dengan jumlah yang tepat, akan dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan gel alginat, menghasilkan tekstur yang halus, dan menjamin permukaan gel padat, yang tidak

bergelombang.

Bahan

tersebut

juga

membantu

permukaan

sol

dengan

menghamburkan partikel bubuk alginat dalam air. Tanpa suatu bahan pengisi, gel yang terbentuk tidak kuat dan menunjukkan permukaan yang lengket tertutupi dengan

Universitas Sumatera Utara

eksudat hasil dari sineresis. Oksida seng juga berfungsi sebagai bahan pengisi dan mempengaruhi sifat fisik serta waktu pengerasan gel.

1

Kalsium sulfat dapat digunakan sebagai reaktor. Bentuk dihidrat umumnya digunakan, tetapi untuk keadaan tertentu hemihidrat menghasilkan waktu penyimpanan bubuk yang lebih lama serta kestabilan dimensi gel yang lebih memuaskan. Flourida, seperti kalium titanium fluorid ditambahkan pada alginat sebagai bahan mempercepat pengerasan stone untuk mendapat permukaan model stone yang keras dan padat terhadap cetakan.

1

Tabel 1. Komposisi dari Bubuk Bahan Cetak Alginat Komponen

Persentase berat

1

Fungsi

Kalium alginat

15

Sebagai pelarut di dalam air dan bereaksi dengan ion kalsium

Kalsium sulfat

16

Bereaksi dengan kalium alginat membentuk gel kalsium alginat tidak larut air

Natrium posfat

2

Bereaksi khusus dengan ion kalsium untuk menyediakan waktu kerja sebelum gelasi

Pengisi, seperti diatomaceous earth

60

Sebagai partikel pengisi

Oksida seng

4

Sebagai partikel pengisi

Kalium titanium fluorida

3

Sebagai pemercepat pengerasan stone

Universitas Sumatera Utara

2.1.2. Reaksi Kimia 2.1.2.1 Struktur Gel

Pada natrium atau kalium alginat, kation terikat pada kelompok karboksil untuk  membentuk ester atau garam. Bila garam tidak larut dibentuk melalui reaksi natrium alginat dalam larutan dengan garam kalsium, ion kalsium akan menggantikan ion natrium dalam 2 molekul berdekatan untuk membentuk ikatan silang antara 2 molekul. Dengan berkembangnya reaksi, ikatan silang kompleks molekuler atau network polimer akan terbentuk.

1

Molekul-molekul dasar mewakili garam natrium dari asam alginik, dengan atom H dari kelompok karboksil digantikan oleh atom natrium. Dengan pengecualian kelompok polar, semua rantai samping dihilangkan untuk penyederhanaan. Beberapa ion natrium belum bereaksi, tetapi nantinya akan digantikan oleh ion kalsium seperti terlihat dalam kelompok polar lainnya. Jadi, molekul natrium alginat tunggal dapat diikat untuk membentuk molekul yang lebih besar atau secara teoritis disebut satu molekul besar. Reaksi ini bisa dikelompokkan sebagai bentuk polimerisasi karena terjadi ikatan silang.

1

Bila suatu garam larut air seperti kalsium klorida digunakan sebagai reaktor, ikatan akan selesai terbentuk dalam beberapa detik dan keseluruhan sol diubah menjadi kalsium alginat tidak larut secara cepat, sehingga menghasilkan massa yang tidak  berguna. Kalsium sulfat, yang kurang larut dibandingkan kalsium klorida, memasok ion kalsium pada kecepatan lebih rendah sehingga hanya sebagian dari molekul alginat

Universitas Sumatera Utara

yang menjadi saling terkait. Sol yang tertinggal akan terbungkus dalam suatu selubung kalsium alginat tidak larut. Akibatnya, reaksi tidak berlanjut sampai sempurna.

1

2.1.2.2 Proses Gelasi

Gelasi adalah perubahan cairan menjadi padat melalui pembentukan ikatan kimia atau fisik jaringan antar molekul-molekul cairan. Gelasi merupakan suatu kejadian dimana ketika larutan tiba-tiba kehilangan cairan dan berubah menjadi padat.

7

Reaksi khas sol-gel dapat digambarkan secara sederhana sebagai reaksi alginat larut air dengan kalsium sulfat dan pembentukan gel kalsium alginat yang tidak larut. Kalsium sulfat bereaksi dengan cepat untuk membentuk kalsium alginat tidak larut dari kalium atau natrium alginat dalam suatu larutan cair. Produksi kalsium alginat ini begitu cepat sehingga tidak menyediakan cukup waktu kerja. Jadi, suatu garam larut air ketiga, seperti trinatrium fosfat ditambahkan pada larutan untuk memperpanjang waktu kerja. Strateginya adalah kalsium sulfat akan lebih suka bereaksi dengan garam lain dibanding alginat larut air. Jadi, reaksi antara kalsium sulfat dan alginat larut air dapat dicegah asalkan ada trinatrium fosfat yang tidak bereaksi. Sebagai contoh, bila sejumlah kalsium sulfat, kalium alginat, dan proporsi yang tepat, reaksi berikut terjadi pertama kali : 2Na3PO4 + 3 CaSO4

→ Ca3(PO)4

+ 3 Na2SO4

Bila pasokan trinatrium fosfat menipis, ion kalsium mulai bereaksi dengan kalium alginat untuk membuat kalsium alginat seperti berikut : K2nAlg + nCaSO4

→ nK 2SO4

+ CanAlg

Garam yang ditambahkan dikenal sebagai bahan memperlambat (retarder ). Ada sejumlah garam larut air yang dapat digunakan, seperti natrium atau kalium fosfat,

Universitas Sumatera Utara

kalium oksalat, atau kalium karbonat, trinatrium fosfat, natrium tripolifosfat dan trenatrium pirofosfat. Dua nama yang terakhir adalah yang paling sering digunakan dewasa ini. Jumlah bahan memperlambat (natrium fosfat) harus disesuaikan dengan hati-hati untuk mendapat waktu gelasi yang tepat. Umumnya, bila kira- kira 15 gr bubuk  dicampur dengan 40 ml air, gelasi akan terjadi dalam waktu sekitar 3-4 menit pada temperatur ruangan.

1

2.1.2.2.1 Kandungan Air Pada Alginat

Seperti hidrokoloid lainnya, alginat mengandung air sekitar 85 % dan rentan terhadap distorsi yang disebabkan oleh pengembangan yang terkait dengan imbibisi 4

(penyerapan air) atau pengkerutan yang terkait dengan sineresis (penguapan air).

Alginat adalah gel polimer, dengan air sebagai media interstisial, dan karena itu diklasifikasikan sebagai hidrogel.

7

Keberadaan fisik air pada polimer hidrogel biasanya dalam bentuk padat, cair, dan uap. Air pada fase absorbsi dapat terikat (contoh padat, dimana air terperangkap) maupun tidak terikat/bebas (air bergerak).

7

2.1.2.2.1.1 Air Bebas

Air bebas terletak pada pori-pori dari partikel  filler  seperti diatomaceous earth.

8

Air bebas yang terperangkap di antara partikel  filler  rentan terhadap kenaikan dan penurunan volumetrik, hal ini sebagai akibat dari sineresis atau imbibisi.

3

Air bebas dalam hidrogel telah dijelaskan sebagai air “ plasticizing” (air yang membuat gel menjadi bersifat plastik) dengan menyatu pada partikel polimer dan membuat stabilitas yang lebih tinggi.

7

Universitas Sumatera Utara

Air bebas mempunyai waktu relaksasi yang lebih panjang dibandingkan dengan air terikat.

8

2.1.2.2.1.2 Air Terikat

Air terikat yang dikeluarkan melalui proses sineresis merupakan hasil dari reaksi 7

kondensasi , yaitu: Ca-OH + Ca-OH  Ca-O-Ca + H2O Dari hal ini maka alginat dengan rasio yang lebih tinggi kalsium dari natrium kehilangan airnya lebih cepat dibandingkan dengan rasio yang lebih rendah kalsium dari natrium.

8

Imbery dkk mengatakan bahwa sineresis adalah hasil dari penyusunan kembali rantai silang polimer alginat untuk konfigurasi yang lebih stabil, sehingga terjadi pengeluaran air terikat.

3

Fellows dan Thomas mengatakan bahwa air yang keluar pada alginat berupa air yang bebas dan terikat. Dengan menggunakan Nuclear Magnetic Resonance (NMR) mereka telah meneliti jumlah kandungan air terikat pada alginat yaitu sangat sedikit (