BAB IPENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Bahan yang digunakan untuk aplikasi biomedis mencakup spektrum yang luas dan harus menunjukkan sifat tertentu. Properti yang paling penting dari bahan yang digunakan untuk fabrikasi implan adalah biokompatibilitas, diikuti oleh ketahanan korosi. Biomaterial logam utama adalah baja tahan karat, paduan kobalt, dan titanium dan titanium paduan.1Stainless steel adalah biomaterial metalik pertama berhasil digunakan sebagai implan. Pada tahun 1932, paduan berbasis kobalt bernama Vitallium dikembangkan untuk aplikasi medis. Titanium adalah biomaterial metalik terbaru. Dalam kedua bidang medis dan gigi, titanium dan aloinya telah menunjukkan keberhasilan sebagai perangkat biomedis.1 Selama tiga dekade terakhir, perkembangan dari metode pengolahan terbaru seperti casting lost-wax, mesin yang dibantu komputer dan mesin debit listrik telah memperluas jangkauan penggunaan titanium dalam perangkat biomedis. Hari ini, titanium dan aloi titanium digunakan untuk pembuatan prostetik sendi, splints bedah, stent dan pengencang, implan gigi, mahkota gigi dan kerangka gigi tiruan sebagian. Banyak sifat fisik dan mekanik dari titanium sehingga membuatnya diinginkan sebagai bahan untuk implan dan prostesis.2I.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui aplikasi penggunaan titanium dalam bidang kedokteran gigi.BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Titanium (diucapkan / tai 'teiniem) ditemukan di Inggris oleh William Gregor pada 1791 dan dinamai oleh Martin Heinrich Klaproth untuk Titans dari Mitologi Yunani. Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk alotropi dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%).3,4 Titanium adalah unsur kimia dengan simbol Ti dan nomor atom 22. Kadang-kadang disebut space age metal. Bahan ini ringan, kuat, berkilau, dan tahan korosi (termasuk air laut dan klorin) logam transisi dengan warna keabu-abuan. Logam ini memiliki titik leleh yang tinggi di sekitar 1.7000C; salah satu titik leleh tertinggi dari setiap logam dikenal. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih.3Beberapa aloi titanium juga digunakan. Penempaan aloi dari Ti dengan Ni dan Ti dengan Molibdenum digunakan untuk kawat ortodontik. Istilah titanium sering digunakan untuk mencakup semua jenis yang murni dan aloi titanium.3Commercially pure Titanium (Cp Ti)Cp Titanium tersedia dalam empat kelas. Perbedaan utama antara mereka adalah konsentrasi oksigen (0,18-0,40% berat) dan besi (0,20-0,50% berat). Ini sedikit perbedaan dalam konsentrasi memiliki pengaruh besar pada sifat fisis dan mekanis. Commercially pure Titanium (Cp Ti) digunakan untuk implan gigi, lapisan permukaan, dan baru-baru ini untuk mahkota, parsial dan gigi palsu lengkap, dan kawat ortodontik.3Aloi TitaniumTitanium dapat dipadukan dengan berbagai elemen untuk mengubah karakteristiknya, terutama untuk memperbaiki sifat fisik dan mekanik, seperti kekuatan, kinerja suhu tinggi, creep resistance, kemampuan menyatu, respon terhadap panas, dan kemampuan untuk dibentuk. Pemaduan elemen dapat ditambahkan untuk menstabilkan satu atau yang lain dari fase ini dengan baik menaikkan atau menurunkan suhu transisi. Elemen aloi ditambahkan untuk menstabilkan baik fase dan , dengan mengubah suhu transformasi . Sebagai contoh, di Ti-6Al-4V, aluminium merupakan stabiliser sebagai , yang memperluas bidang fase dengan meningkatkan ( + ) untuk -transformasi suhu, dimana vanadium, serta tembaga dan palladium, adalah stabilisator , yang memperluas fase dengan mengurangi ( + ) untuk -transformasi suhu.3SIFAT-SIFAT TITANIUMBiocompatibility & OsseointegrationDi antara semua sifat-sifat lain dari titanium, biokompatibilitas baik adalah aspek yang paling praktis untuk aplikasi di bidang kedokteran gigi. Properti biologis yang berguna pada titanium didasarkan pada keberadaan lapisan titanium oksida (TiO2), yang secara alami terbentuk di lingkungan yang mengandung oksigen. Hal ini juga memungkinkan untuk diproduksi dengan berbagai teknik buatan, misalnya, anodizing.3 Logam ini membentuk lapisan pelindung permukaan semi atau nonkonduktif oksida. Karena efek isolasi mereka, oksida ini mampu mencegah untuk sebagian besar aliran ion. Hal ini ditunjukkan oleh konstanta dielektrik K dari berbagai oksida logam. Efek mengisolasi dari lapisan oksida dengan konstanta dielektrik mirip dengan air; implan Ti tidak diakui oleh tulang atau jaringan sebagai benda asing. Karena permukaan yang besar, produk korosi primer sangat bertanggung jawab untuk reaksi organik dan anorganik. Produk korosi tersebut memiliki stabilitas termodinamika yang berbeda dengan hanya reaktivitas yang rendah dengan protein dari jaringan sekitarnya. Biokompatibilitas tergantung pada sifat mekanik dan korosi / degradasi faktor material, jaringan, dan tuan rumah. Biokompatibilitas implan dan struktur yang terkait adalah penting untuk fungsi yang tepat dari prostesis dalam mulut.3,5Penelitian telah menunjukkan bahwa Titanium mudah mengadsorpsi protein seperti albumin, laminin, glycosaminoglycans, collagenase, fibronectins, complement proteins,fibrinogens dll dari cairan biologis.3"Osseointegration" didefinisikan sebagai hubungan langsung atau koneksi jaringan tulang ke inert, bahan alloplastic tanpa intervensi jaringan ikat. Titanium adalah salah satu logam terbaik yang memungkinkan untuk integrasi ini. Karena benar-benar inert dalam tubuh manusia, kebal terhadap serangan dari cairan tubuh, kompatibel dengan pertumbuhan tulang dan kuat dan fleksibel, titanium paling biokompatibel dari semua logam, tingkat osseointegrasi dari titanium implan gigi berhubungan dengan komposisi dan permukaannya kekasaran atau penerapan pelapis osteokonduktif.3Sifat Fisik dan KimiaLogam ini dapat meleleh apabila dipanaskan dalam suhu 6100C atau lebih (membentuk titanium dioksida), juga merupakan salah satu dari beberapa unsur yang terbakar dalam gas nitrogen murni (terbakar pada 8000C Dan membentuk titanium nitrida). Porselen gigi dapat menyatu dan terikat dengan titanium untuk menghasilkan estetik, restorasi yang alami. Memiliki thermal ekspansi hanya setengah dari stainless steel dan termal konduktifitas yang rendah, dan bersifat lunak sehingga dapat dibentuk.6,7Titanium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan biokompatibilitas dalam cairan biologis. Banyak peneliti telah mempelajari perilaku korosi Cp Titanium dalam saliva buatan. Semua studi menyimpulkan bahwa ketahanan korosi titanium di media ini adalah karena adanya pembentukan oksida film yang sangat protektif pada permukaannya yang terutama terbentuk dari TiO2.3Cp Titanium dan semua aloi titanium tidak magnetik. Titanium tidak rentan terhadap gangguan luar dan tidak akan memicu detektor logam. Manfaat lain titanium yang digunakan dalam pengobatan adalah bahan yang non-feromagnetik, pasien dengan implan titanium dapat dengan aman diperiksa dengan magnetic resonance imaging.3Sifat Mekanik

Berat titanium murni kurang lebih 60% lebih ringan daripada aluminium dan besi dan 50% lebih ringan dari copper. Titanium merupakan material yang kuat dengan tensile strength hampir sama dengan stainless steel, dua kali lebih kuat dibanding logam campur aluminium dan modulus elastisitas setengah dari stainless steel. Titanium juga memiliki sifat ductibility yang tinggi. Titanium lunak sehingga mudah dibentuk dan sifat elastisitasnya lebih baik dari stainless steel.6,7Tabel 1 Sifat-sifat Dental Material 6SifatSatuanKeramikTitaniumAmalgamStainless SteelCobalt

Poissons ratio-0.290.340.350.27-0.30.32

Hardness (kekuatan)Kg/mm21057090147125

Kapasitas PanasJ/g-0C0.750.525-0.50.44

Shear ModulusGPa25.542-8682.6

Tensile StrengthMPa140240-55039.98515-827225

Comprehensive StrengthMPa345121275.1-344.742621330

Modulus ElastisitasGPa66.911660190-210210

Thermal ekspansix 10-6 / 0C12.610.122-289-20.7/k14.2/k

Density (kepadatan)g/cm32.524.553.87.75-8.18.5

APLIKASI TITANIUM DALAM BIDANG KEDOKTERAN GIGI

Titanium telah digunakan dalam kedokteran gigi sejak 1970. Pertama kali digunakan dalam pembuatan protesa yaitu kerangka crown dan bridge, kerangka pendukung implan dan basis gigi tiruan sebagian atau penuh. Titanium lebih banyak digunakan sebagai bahan dental implan dan kawat ortodontik. Cp Titanium digunakan secara istimewa untuk endosseous aplikasi implan gigi.6

ASTM Internasional (American Society for Testing dan Material) mengakui empat nilai dari comercial pure titanium (Cp Ti), atau Ti, dan tiga paduan titanium (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V Interstitial Ekstra Rendah [komponen rendah] dan Ti-AlNb) [7]. Aloi titanium yang paling banyak digunakan adalah aloi Ti-6Al-4V alpha-beta. Logam ini ditentukan sesuai dengan ASTM sebagai kelas 1 sampai 5. Kelas 1 sampai 4 yang bukan aloi, sedangkan kelas 5, dengan 6% aluminium dan 4% vanadium, adalah yang terkuat.1Titanium kelas 1 memiliki kemurnian tertinggi, kekuatan terendah, dan terbaik daktilitas suhu kamar dari empat ASTM titanium nilai unalloyed. Kelas 2 titanium adalah cp utama Ti digunakan untuk aplikasi implan gigi industri. Yield strength minimum 275 MPa untuk kelas 2 adalah sebanding dengan stainless steel.1Titanium kelas 3 memiliki kadar besi maksimum 0,30, yang lebih rendah dari kelas 4 (0,50 maksimum). Kelas 4 memiliki kekuatan tertinggi dari nilai ASTM unalloyed. Kelas 5 merupakan aloi ASTM titanium (Ti-6Al-4V).1Beberapa penelitian telah membandingkan implan cp Ti dengan Ti-6Al-4V yang dimasukkan ke dalam tulang kelinci. Telah terbukti bahwa ketika memutar, cp Ti implan memiliki nilai penghilangan torsi yang lebih tinggi dari Ti-6Al-4V dan kontak tulang yang lebih tinggi secara signifikan.1Tabel 2 Sifat Mekanink dari Titanium Bar untuk Implant1

Grade ASTM

Sifat12345

Yield Strength (MPa)

Ultimate Tensile Strength (MPa)

Elongasi (%)

Modulus Elastis (GPa)170

240

24

103-107275

345

20

103-107380

450

18

103-107483

550

15

103-107795

860

10

114-120

Titanium sebagai Bahan Crown Metode yang telah dikembangkan untuk menggabungkan porselen gigi dan titanium untuk mahkota dan jembatan, tetapi pemilihan porselen gigi dibatasi oleh dua faktor penting: suhu peleburan porselen harus di bawah 800 C untuk menghindari transisi fase ke , dan perluasan koefisien thermal porselen harus sesuai bahwa dengan metal. Suhu peleburan tinggi juga dapat menyebabkan pembentukan oksida yang berlebihan, dan sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa porselen yang dibakar dibawah inert atmosfir menghasilkan peningkatan ikatan. Selain itu, sulit untuk menjaga konsistensi dalam coran gigi titanium karena kemampuan cast merekayang buruk, dan hanya beberapa laboratorium yang mampu melakukan pekerjaan ini. Meskipun titanium ekonomis, biokompatibel dan tersedia, teknologi yang diperlukan untuk casting, mesin, pengelasan dan pelapisan logam ini relatif baru dan lebih mahal daripada yang digunakan untuk logam gigi konvensional. Untuk alasan ini, penggunaan titanium untuk coran gigi belum menjadi pekerjaan laboratorium yang umum dan praktek klinis.1,2Titanium sebagai Bahan Dental Implan

Lebih dari 25 tahun, titanium telah digunakan baik untuk endosseous maupun subperiosteal implan. Titanium digunakan sebagai bahan implan yang biokompatibel, disain implan maupun teknik implantasi klinis sudah dikembangkan sehingga dapat diterima dengan baik oleh jaringan lunak maupun jaringan keras mulut. Baik titanium murni maupun aloi titanium harus didasari sifat fisis dan khemis yang baik, untuk dapat digunakan sebagai dental implan.6

Aloi Titanium-Aluminium-Vanadium (Ti6Al4V) digunakan juga sebagai dental implan. Proses penanaman titanium dalam tulang rahang disebut dengan osteointegrasi oleh Branemark. Saat ini, sebagian besar bahan implan yang tersedia di pasaran terbuat dari titanium murni ( CP Ti) atau aloy-titanium Ti-6Al-4V. Titanium dan alloy-nya menyediakan kekuatan, rigiditas, dan duktilitas yang mirip dengan alloy lainnya. Oleh karena itu, bahan tuang dari titanium murni memilki unsur mekanis yang mirip dengan tipe III dan tipe IV alloy emas, beberapa bahan tuang alloy titanium seperti: Ti-6Al-4V dan Ti-15V memiliki unsur yang mirip dengan bahan tuang Ni-Co dan Co-Cr dengan modulus elastisitas yang rendah. Titanium dan alloy-nya memiliki resistensi yang tinggi terhadap korosi dalam larutan saline dan lingkungan asam. Meskipun alloy-titanium tahan terhadap korosi karena stabilitas dari lapisan oksida TiO2. Pada saat lapisan oksida stabil di permukaan terpatahkan atau hilang atau tidak mampu untuk terbentuk kembali pada permukaannya, maka titanium dapat lebih korosif daripada beberapa bahan dasar lainnya.1,2,3,6Studi kasus menyatakan titanium dan aloi titanium sebagai dental implan mempunyai tingkat resistensi korosi lebih tinggi dari implan logam lain. Sekarang ini, tidak ada bukti mengenai unsur-unsur dari titanium yang dapat menyebabkan suatu masalah baik lokal maupun sistemik.3

BAB III

KESIMPULAN

Baik titanium dan aloi titanium, berdasarkan sifat fisik dan kimianya, tampaknya sangat cocok untuk implan gigi dan protesa. Perangkat implan endosseous, titanium dan aloinya telah diterima dengan baik dan dapat dianggap sebagai bahan pilihan.

Titanium merupakan bahan kedokteran gigi yang ringan, kuat, berkilau, dan tahan korosi (termasuk air laut dan klorin) logam transisi dengan warna keabu-abuan. Logam ini dapat berikatan dengan oksigen membentuk TiO2 sehingga logam ini dapat tahan terhadap korosi dan memiliki biokompatibilitas yang baik terhadap struktur tulang.Untuk mahkota dan jembatan prostesis, dokter gigi dapat mempertimbangkan titanium dan aloinya sebagai pilihan yang layak untuk paduan mulia dan logam dasar yang lebih tradisional, tapi hati-hati memilih metode pengolahan dan keterampilan laboratorium sangat diperlukan untuk memastikan keberhasilan. DAFTAR PUSTAKA

1. C.N. Elias, J.H.C Lima, R.Valiev, M.A.Meyers. Biomedical Applications of Titanium and its Alloys. [internet]. [cited 2015 Januari 02] available from: http://meyersgroup.ucsd.edu/papers/journals/Meyers%20316.pdf 2. ADA Council. Titanium Applicatins in Dentistry. [internet]. [cited 2015 Januari 02] available from: http://jada.ada.org/content/134/3/347.full.pdf 3. Sulekha G, Siddharth G, Ramakrishna A. Titanium: A Miracle Metal in Dentistry. [internet]. [cited 2015 Januari 02] available from: http://www.researchgate.net/publication/235351657_Titanium_-_A_Miracle_Metal_in_Dentistry

4. Wikipedia. Titanium. [internet]. [cited 2015 Januari 02] available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Titanium 5. John FM, Angus WG. Applied Dental Materials. USA. Blackwell Publishing Ltd, 2008: p.62-80

6. Lisawati. Biokompatibilitas Titanium Dalam Penggunaannya di Kedokteran Gigi. [internet]. [cited 2014 November 16] available from: https:// repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/8141/1/030600070.pdf 7. Philips. Buku Ajar Kedokteran Gigi 10 th ed. Jakarta. EGC, 20043