Analisis Komposisi Material Semen Portland Aceh Sebagai  Bahan Aplikasi Dental
Composition Analysis Material of Aceh Portland Cement as Dental Application
Maulidia Indah Sari 1 , Iin Sundari 2 , Maida Fitri 3
1,3 Conservative Dentistry Department, Faculty of Dentistry Universitas Syiah Kuala
2 Dental Material Department, Faculty of Dentistry Universitas Syiah Kuala Correspondence email to: maulidia@unsyiah.ac.id

## ABSTRAK
Material  kedokteran  gigi  memiliki  kemampuan  antimikroba  untuk  mencegah  infeksi,  juga  bersifat bioactive untuk  menginduksi  terjadinya  regenerasi  sel  dan  membantu  proses  pembentukan  tulang. MTA  (Mineral  Trioxide  Aggregate)  merupakan  material  kalsium  silikat  yang  memiliki biological action dan  antimikrorganisme  diperoleh  dari  ion  calcium  and  pH  changes.  MTA  digunakan  pada restorasi dan tindakan endodontik. Beberapa penelitian menunjukkan kesamaan komposisi MTA dan semen portland. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan investigasi komposisi semen portland produksi  Aceh.  Penelitian  ini  menggunakan  bubuk  semen  portland  komposit  (PCC)  produksi  PT Semen Bangun Andalas, Lhoknga Aceh Besar dan sebagai kontrol pembanding digunakan dua produk komersial  MTA  yang  diproduksi  oleh  Angelus  (MTA  Angelus)  dan  Technodent  (Rootdent). Pemeriksaan  komposisi  unsur  mineral  menggunakan  XRF  (X  Ray  Fluorences).  Hasil  pemeriksaan XRF  menunjukkan  komposisi  dan  konsentrasi  yang  hampir  sama  antara  semen  Portland  Aceh produksi  PT  Bangun  Andalas,  Lhoknga  Aceh  Besar  dengan  komersial  MTA  (MTA  Angelus  dan Rootdent)  serta  didapatkan  konsentrasi  unsur  mineral  kalsium  pada  PCC  Aceh  jauh  lebih  tinggi dibandingkan dengan MTA Rootdent dan mendekati konsentrasi MTA Angelus. Disimpulkan bahwa semen  portland  Aceh  memiliki  kemungkinan  berpotensi  sebagai  semen  kalsium  silikat  yang digunakan sebagai material kedokteran gigi dan alternatif pengganti untuk MTA.
Kata Kunci: Semen Portland Aceh, MTA, XRF, Komposisi dan Konsentrasi

## ABSTRACT
Dentistry materials are being have antimicrobial effects to prevent infection, also bioactive in nature which  can  induce  cell  regeneration  and  assist  in  the  process  of  bone  formation.  MTA  is  a  calcium silicate material which has excellent biological action and antimicrobial effect obtained from calcium ions and pH changes. MTA is not used as in restorations but also in endodontic procedures. Several studies have shown the similarity of the composition of MTA and Portland Cement. This study aims to analyze  and  investigate  the  composition  of  Portland  cement  produced  in  Aceh.  This  study  used Portland Composite Cement (PCC) powder produced by PT Semen Bangun Andalas, Lhoknga Aceh with SNI 15 7064 2004 and as a comparison control used two commercial MTA produced by Angelus (MTA Angelus) and Technodent (Rootdent). Examination of the mineral elemental composition of the three  samples  used  XRF  (X  Ray  Fluorences  Spectometry).  The  results  of investigations  using  XRF showed  almost  the  same  composition  and  concentration  between  Portland  cement  produced  by  PT Bangun Andalas, Lhoknga Aceh and commercial MTA (MTA Angelus and Rootdent) and found that the concentration of the mineral element calcium in PCC Aceh was much higher compared to MTA Rootdent  and  close  to  the  concentration  owned  by  MTA  Angelus.  Therefore,  Portland  cement produced by PT. Semen Bangun Andalas has potential as a calcium silicate cement which is used as a dental material and an alternative substitute for MTA.
Keyword : Aceh Portland Cement, MTA, XRF, Composition and Concentration

## PENDAHULUAN
Penggunaan  material  kedokteran  gigi berbasis  kalsium  silikat  telah  banyak digunakan  serta  salah  satu  material  terbaik. keunggulan kalsium silikat memiliki biokompabilitas  dan  antimikroorganisme  yang baik  serta  stabil  dalam  lingkungan  rongga mulut. 1-3 MTA  (Mineral  Trioxide  Aggregate) merupakan  material  bioseramik  berbasis kalsium  silikat  dengan  komposisi  utamanya trikalsium  silikat,  dikalsium  silikat, trikalsium aluminat  dan  tetrakalsium  aluminoferrite. Reaksi  hidrasi  yang  terjadi  pada  MTA  akan membentuk  kalsium  hidroksida.  Kalsium hidroksida  akan  terurai  menjadi  ion  Ca 2+ dan OH - dan menyebabkan  terjadinya  peningkatan pH sehingga berdampak pada mikroorganisme serta dapat menginduksi terjadinya pembentukan  tulang.  Kalsium  silikat  yang terkandung  di  dalam  MTA  memiliki  peranan penting untuk proses penyembuhan tulang dan regenerasi  sel,  karena  mampu  menginduksi terbentuknya  kalsium  fosfat  pada  jaringan periodonsium. 4 Oleh  karena  itu,  MTA digunakan  pada  tindakan  endodontik  seperti pulp capping, apexogenesis, apexification, root perforation, root-end filling. 5
Semen  Portland  merupakan  semen yang  paling  banyak  digunakan  untuk konstruksi bangunan. Komposisi utama semen Portland  (type  1)  sama  dengan  yang  dimiliki oleh  MTA  terdiri  dari  trikalsium  silikat, dikalsium  silikat,  trikalsium  aluminat  dan tetrakalsium  aluminoferrite  serta  terdapat kalsium  sulfat  dihidrat. 6 Beberapa  penelitian menunjukkan kesamaan sifat antara MTA dan Type  1  semen  portland  antara  lain  pH,  efek antimikroba, biokompabilitas. 6
Batu kapur menjadi bahan baku utama untuk  semen  portland.  Aceh  merupakan  salah satu  daerah  di  Indonesia  dengan  kekayaan mineral alam serta penghasil batu kapur. Aceh telah  lama  dipercayakan  sebagai  tempat beroperasi  semen  berstandar  Internasional. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisa komposisi  unsur  mineral  kalsium  silikat  dari semen portland yang diproduksi di Aceh.

## METODE PENELITIAN
Sampel yang digunakan pada penelitian yaitu 2 gram bubuk semen portland komposit  (PCC)  produksi  PT.  Solusi  Bangun Andalas,  Lhoknga,  Aceh  Besar  serta  masing- masing  2  gram  bubuk  untuk  kontrol pembanding  MTA  komersial  yaitu  MTA Angelus  produksi  Angelus,  Brazil  dan  MTA Rootdent  yang  diproduksi  oleh  Technodent, Belgorodskayaoblast,  Russia).  Pemeriksaan karakterisasi  komposisi  dan  konsentrasi  pada ketiga  sampel  material  dilakukan  dengan menggunakan XRF (X-Ray Fluorocence).

## HASIL PENELITIAN
Karakterisasi  menggunakan XRF dilakukan untuk melihat kandungan komposisi serta konsentrasi antara bubuk semen Portland Aceh  yaitu  PCC  yang  diproduksi  oleh  PT. Semen Bangun Andalas di Kawasan Lhoknga, Aceh  Besar, MTA  Angelus serta MTA Rootdent .  Pemeriksaan  XRF  dilakukan sebelum semen mengalami proses hidrasi dan hasil  karakterisasi  pada  penelitian  ini  berupa komposisi unsur serta konsentrasi ditunjukkan dalam  tabel  1.  Hasil  pemeriksaan  XRF  untuk masing-masing material juga ditunjukkan pada gambar 1, 2 dan 3 dengan konsentrasi kalsium yang tinggi pada masing-masing material.
Tabel 1. Hasil karakterisasi XRF pada semen PCC Aceh , MTA Angelus dan MTA Rootdent
Komposisi Unsur Mineral PCC Aceh (%) MTA Angelus (%) MTA Rootdent (%) Besi (Fe) 8.1 0.01 0.1 Magnesium (Mg) 0.4 0.8 ND Kalium (K) 0.6 ND 0.5 Kalsium (Ca) 80.5 82.7 44.6
Komposisi Unsur Mineral PCC Aceh (%) MTA Angelus (%) MTA Rootdent (%) Titanium (Ti) 0.1 0.002 0.07 Krom (Cr) ND ND 0.003 Aluminium (Al) 2.1 1.6 12.7 Zirkonium (Zr) 0.5 0.1 35.9 Sulfur (S) 1.4 0.05 2.3 Silika (Si) 5.8 14.5 3.7 Bismuth (Bi) ND 0.003 0.01 Strontium (Sr) 0.1 0.1 0.03
Hasil  dari  karakterisasi  elemen  unsur  mineral  pada  XRF  dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor diantaranya serapan energi radiasi yang diterima, letak elemen unsur serta jarak yang ditempuh oleh sinar  x.  Berdasarkan  hal  tersebut,  karakterisasi  XRF  pada  penelitian  ini  diperoleh  hasil  dengan kandungan  unsur  mineral  terbanyak  pada  semen  Portland  Aceh  jenis  PCC  secara  berurutan  dimulai dari  kalsium  (Ca)  80.5%,  besi  (Fe)  8.1%,  silika  (Si)  5.8%  dan  aluminium  (Al)  2.1%.  Karakterisasi XRF  pada  MTA  Angelus  hanya  terdapat  tiga  unsur  elemen  mineral  yang  dominan  berturut-turut kalsium (Ca) 82.7%, silika (Si) 14.5% serta aluminium (Al) 1.6%. Karakterisasi XRF untuk material MTA  Rootdent  terdapat  unsur  mineral  yang  dominan  berturut-turut  yaitu  kalsium  (Ca)  44.6%, zirkonium  (Zr)  35.9%,  aluminium  12.7%,  silika  3.7%  serta  elemen  mineral  sulfur  (S)  2.3%.  Ketiga material tersebut juga terkandung beberapa unsur mineral dengan presentase dibawah 1% yang disebut sebagai trace element .
Gambar 1. Diagram grafik MTA Rootdent

## Gambar 3. Diagram grafik Semen PCC Aceh

## DISKUSI
Unsur  mineral  yang  terdapat  pada suatu  material  secara  garis  besar  dapat mempengaruhi sifat fisik, kimia dan biological .  Oleh  karena  itu,  komposisi  unsur mineral  yang  terkandung  di  dalam  material menjadi  penentu  pemilihan  standar  material yang digunakan untuk bahan aplikasi klinis. 9 Penelitian  ini  menggunakan  semen portland  jenis  PCC  yang  memperoleh  bahan baku utama yang berasal dari pegunungan batu kapur  di  area  sekitar  pabrik.  Batu  kapur ( limestone ) merupakan sumber utama pembuatan  semen  portland,  material  ini memiliki kandungan senyawa kalsium karbonat  (CaCO 3 )  dan  magnesium  (Mg)  yang secara alami  ditemukan  dalam  bentuk mineral batu kapur atau endapan mineral. Oleh karena itu, pada pemeriksaan karakterisasi XRF yang dilakukan  pada  PCC  diperoleh  kadar  mineral magnesium  sebesar  0.4%.    Kandungan magnesium ini dapat mempengaruhi stabilitas dimensional suatu material. Kadar magnesium yang  tinggi  yaitu  di  atas  6%  (SNI  15-7064- 2004) pada material semen dapat menyebabkan  terjadinya  ekspansi  sehingga dapat menimbulkan kerusakan pada konstruksi bangunan.  hal  ini  juga  harus  menjadi pertimbangan  untuk  beberapa  bahan  klinis kedokteran gigi. 9-12
Berdasarkan  pada  hasil  temuan  yang tertera  pada  tabel  4.1  di  atas  terlihat  dengan jelas  kandungan  unsur  mineral  yang  terbesar ditemukan  pada  PCC  yaitu  unsur  mineral kalsium  (Ca)  sebesar  80.5%,  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  kadar  kalsium  pada MTA  Rootdent  dengan  selisih  sekitar  35,9% serta hampir setara dengan kadar kalsium yang dimiliki  oleh  MTA  Angelus.  Kadar  kalsium
yang  tinggi  dimiliki  oleh  PCC  menunjukkan bahwa potensi terbentuknya calcium hidroksida  lebih  besar  ketika  material  ini mengalami  proses  hidrasi.  Kandungan  unsur mineral  kalsium  yang  dimiliki  oleh  material PCC  dengan  kadar  yang  tinggi  mencapai 80.5% menjadikan material PCC ini berpotensi sebagai alternatif material kedokteran gigi.
Kalsium  hidroksida  berperan  penting pada alkalization dan  efek bioactive pada jaringan  vital  serta  membantu  proses penyembuhan dan regenerasi jaringan. Kalsium  hidroksida  yang  dihasilkan  akan terurai  menjadi  ion  kalsium  (Ca 2+ )  dan  ion hidroksil (OH - ). Ion hidroksil (OH - ) merupakan  radikal  bebas  aktif  yang  mampu menaikkan  tingkat  alkalinitas  pH  hingga  12,9 dan memberikan efek terhambatnya pertumbuhan mikroorganisme. Bhavana (2015) juga  menyatakan  MTA  mengandung  kalsium oksida  dan  ketika  berkontak  dengan  air  maka akan  membentuk  kalsium  hidroksida  dan meningkatkan  pH  naik  dari  10,2  sampai mencapai  12,5  dalam  waktu  3  jam. 4 Ion kalsium yang terurai tersebut dan peningkatan pH  yang  terjadi  berhubungan  dengan  hidrasi material bioacvtive. Material bioactive dihidrasi  melalui  terurainya  beberapa  ion terasuk  ion  kalsium.  Reaksi  hidrasi  yang terjadi  pada  permukaan  material  dapat menguraikan, selanjutnya mengubah konsentrasi  pada  ion  yang  terurai  sehingga menginduksi terjadinya respon intraseluler dan ekstraseluler  serta menghasilkan  pembentukan jaringan  keras  melalui  meningkatkan  proses osteogenesis dengan regulasi proferasi osteoblast, diferensiasi serta
gene expression . 4,6,14
Unsur  mineral  Besi  (Fe)  memiliki kadar  yang  lebih  tinggi  pada  PCC dibandingkan  dengan  material  MTA  lainnya. Kandungan  bahan  bangunan  unsur  Fe dibutuhkan  sebagai  penguat  strutur  bangunan, namun  kadar  Fe  yang  berlebih  apabila digunakan pada material kedokteran gigi dapat menjadi penyebab terjadinya perubahan warna pada  gigi  dikarenakan  unsur  mineral  Fe merupakan  salah  satu chromophore terkuat. Unsur  Alumina  juga  ditemukan  pada  material PCC,  namun  dengan  kadar  yang  berbeda  jika dibandingkan dengan MTA Angelus dan MTA Rootdent. Berdasarkan hasil karakterisasi XRF ditemukan  pula  unsur    alumina  (Al)    pada material  PCC.  Unsur  ini  berfungsi  sebagai bahan  tambahan  pada  material  bahan  baku pembuatan  semen  portland.  Kandungan alumina  di  dalam  sebuah  material  semen menentukan  komposisi  cairan  dalam clinker dan  penambahan  unsur  ini  mempengaruhi setting  time pada  material  semen  tersebut. Kadar  kandungan  Al 2 O 3 maksimum  dalam semen  portland  adalah  3-8%  (SNI  15-7064- 2004). 15,16 Berdasarkan  hasil  dari  karakterisasi tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa  material PCC  memiliki setting  time yang  cepat.
Karaketrisasi  XRF  juga  ditampilkan  dalam bentuk  diagram  grafik,  sinar  XRF  yang ditangkap  oleh  unsur-unsur  mineral  yang terbanyak  akan  memiliki  puncak  grafik  yang tinggi seperti yang ditunjukaan masing-masing pada  gambar  1,2  dan  3.  Karakterisasi  yang dihasilkan  pada  ketiga  gambar  tersebut, menunjukkan  unsur  mineral  kalsium  yang terbanyak dengan tampilan puncak grafik yang tinggi diantara unsur mineral yang lain.
Hasil  karakterisasi  XRF  yang  terlihat berbeda  pada  ketiga  material  penelitian  yaitu tidak  ditemukannya  unsur  bismuth  (Bi)  pada material  PCC,  namun  terdapat  pada  kedua material  MTA.  Bismuth  merupakan  material logam  yang  memiliki  toksisitas  rendah  serta, serta  dapat  ditemukan  di  alam  dalam  bentuk bismuthine dan bismuth  oxide .  Pada  bidang kedokteran  gigi,  unsur  ini  ditambahkan  pada suatu  material  untuk  menambah  tingkat radiopasitas  sehingga  dapat  dibedakan  dengan struktur jaringan sekitar dan menunjukkan area kosong serta bentuk yang tidak sempurna pada suatu hasil radiograf. Penambahan material ini menurut beberapa penelitian dapat mempengaruhi physicochemical  properties
seperti setting  time ,  reakasi  hidrasi  dan porisitas serta densitas suatu material. 16-20

## SIMPULAN
Penelitian ini menunjukkan
konsentrasi  kalsium  yang  dimiliki  semen portland  Aceh  lebih  tinggi  dari  Rootdent  dan hampir  setara  dengan  MTA  Angelus. Persentase konsentrasi berbeda juga ditunjukkan  pada  unsur  Besi  (Fe)  yang  lebih besar  pada  semen  portland  Aceh.  Perbedaan pada  ketiga  material  ini  hanya  terletak  pada unsur  bismuth  yang  tidak  terdeteksi  pada semen  portland  Aceh,  karena  bismuth merupakan material yang ditambahkan sebagai peningkat radiopasitas suatu material.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Raghavendra SS, Jadhav GR, Gathani KM, Kotadia  P.  Bioceramic  in  Endodontics  A Review. J Istanbul Univ Fac Dent . 2017. 51(3):128-137.
2. Iffat  N,  Sanchit  J,Shradha  S,  Ashik  AL, Kashish  j,  Neha  S.  Bioceramic  in operative  dentistry  and  endodontic. International Journal of medical and Oral Research . 2016:1(2):1-8.
3. Kajol  R,  Manoj  C,  Pradnya  N,  Pooja  C. Bioceramic  :  A  Modern  Approach  to Cements  in  Endodontic. International Journal of Current research And Review . 2021:13(10):57-61.
4. Irawan RM, Margono A, Djauhari N. The comparison  of  calcium  release  and  pH change  from  modified  MTA  and bioceramics in regeneration. IOP Conf.Series: Journal of Physics . 2017:10(1):1-6.
5. Tawil  PZ,  Galicia  J.  Mineral  Trioxide Aggregate (MTA): Its History,
Composition,  and  Clinical  Applications. Journal  of  Compendium .  2015.36(4): 247-254.
6. Neto S, Schnaider TB, Gragnani A, Paiva AP,  Novo  NF,  Ferreira  LM.  Portland Cement  with  Additives  in  The  Repair  of Furcation  Perforation  in  Dogs. Acta Cirurgia Brasileira . 2012:27(11). 809-14
7. Viola  NV,  Filho  MT,  Cerri  PS.  MTA versus  Portland  Cement:A  Review  of Literature. RSBO . 2011:4(1):446-52.
8. Sutar  SN,  Patil  PV,  Chavan  RV,  Maske MM.  Study  and  Review  Ordinary
Portland  Cement. ASEAN  Journal  of Science  and  Enginering .  2021.1(3):153- 160.
9. Jafari,  F  &  Jafari,  S.  Composition  and Physicochemical  Properties  of  Calcium Silicate Based Sealers : A Review Article. Journal  section:  Operative  dentistry  and Endodontics . 2017:9(10):1249-55.
10. Maura  C,  Matheus  CB,  Fabio  LM,  Luiz ER, Orlando A, Ricardo D, et al. Analysis of Metal Contents in Portland Type V and MTA  Based  Cements. The  Scientific World Journa l. 2014: 10(1): 1-6.
11. Khan S, Kaleem M, Fareed M, Habib A, Iqbal  K,  Aslam  A,  et  al.  Chemical  and morphological  characteristics  of  mineral trioxide aggreggate and portland cements . Dental  Material  Journal .  2016.  35(1): 112-7.
12. Lierena  HC,  Rodriguez  VM,  Mariana  G, Faria  G,  Tanomar  JM,  Filho  MT.
Physicochemical Properties of
Bioceramic  Repair  Material-Bio  MTA.
Brazilian dental Journal . 2020:31(5):511- 515.
13. Nicholson  T,  Kahler  B,  Walsh  LJ. Mineral Trioxide Aggregate A  review  of Properties  and  Testing  Methodologies. Journal  Materials . 2017:10(12) 1-18.
14. Irawan,  RR.  Kajian  Sifat  Kimia,  Fisika dan  Mekanik  Semen  Portland  di Indonesia . Jurnal  Jalan  Jembatan . 2017:34(2): 79-90.
15. Ni  Nyoman  K,  Rawiana  S,  Ni  Putu  RD. Characteristic of Pozzolan and Composite Portland Cements for Sustainable
Concrete’s  Material. Aceh  International Journal  of  Science  and  Technology .
2020:9(1):40-49.
16. Primathena  I,  Nudin  D,  Adang  RAH, Cahyanto  A.  Composition  and Functional Groups  Evaluation  of  Indonesian  Grey Portland  Cements  ad  Material  for  Dental Application. Key  Engginering  Materials .
2018:782: 256-261.
17. Oyedotun  T,  Temitope  D.  X-ray fluorescence  (XRF)  in  the  investigation of  the  composition  of  earth  materials:  a review  and  an  overview. Geology, Ecology  andLandscape  Open  Accsess . 2018. 10(1):1-8.
18. Jamaludin  A,  Adiantoro  D.  Analisis Kerusakan  X  ray  Fluorescence  (XRF). Lembaga  Ilmu  Pengetahuan  Indonesia . 2012. 9(5):19-28.
19. Chang SW, Baej SH, Yang HC, Seo DG, HongST,  et  al.  Heavy  Metal  Analysis  of Ortho MTa and ProRoot MTA. Journal of endodontic . 2011. 8(20):1-4.
20. Borges  AH,  Guedes  OA,  Dorileo MC,Bandeca  MC,  Estrela CR,  Estrela  C. Analysis  of  Chemical  Elements  and Heavy  Metals  in  MTA  Fillapex  and  AH Plus. OHDM . 2014. 13(4):1007-12.
21. Dorileo  MC,  Bandeca  MC,  Pedro  FL, Volpato LE, Guides OA, Villa RD, et al. Analysis  of  Metal  Contents  in  Portland Type  V  and  MTA  Based  Cements. The Scientific World Journal . 2014:1-6.