## Analisa Struktur Mikro Material Substitusi Hidroksiapatit Cangkang Kerang Darah dan Resin Akrilik Bahan Pembuat Gigi untuk Aplikasi Gigi Tiruan

## Afrizal, Gunawarman
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Andalas Kampus Limau Manis, Pauh, Padang, 25613 E-mail : afrizalmt1@gmail.com, gunawarman@ft.unand.ac.id

## Abstrak
Kerang  darah (Anadara  granosa) merupakan  jenis  kerang  laut  yang  digunakan  untuk  menggantikan sebagian fungsi resin akrilik bahan pembuat gigi tiruan untuk aplikasi gigi pengganti. Dalam penelitian ini  partikel  halus  hidroksiapatit  sintetis  yang  berasal  dari  cangkang  kerang  darah  digunakan  sebagai partikel  substitusi  bahan  pembuat  gigi  pengganti.  Kerang  darah  dipersiapkan  dengan  membakar, menggiling  hingga  halus  (menggunakan pulvalizer dan ball  mill  machine )  dan  mengayak  hingga didapatkan partikel sintetis HA dengan tingkat kekasaran hingga  62  m (nomor ayakan #125). Dalam penelitian ini dilakukan pemeriksaan struktur mikro material substitusi  HACK+TRA. Struktur mikro ini kemudian  dibandingkan  dengan  struktur  mikro  gigi.  Hasil  pemeriksaan  struktur  mikro  menggunakan SEM-EDX,  terlihat  bahwa  komposisi  material  substitusi  terbaik  terdapat  pada  spesimen  1A  dan  2A, dimana  partikel  HACK  mengganti  volume  TRA  sebesar  1,375  dan  1,500  gr  dalam  material  substitusi HACK+TRA    Hal  ini  disebabkan  kehadiran  partikel-partikel  HACK  dengan  kerapatan  (density)  yang tinggi  dan  halus.  Kerapatan  partikel-partikel  atom  HACK  dalam  campuran  HACK+TRA  menghalangi laju  dislokasi  atom-atom  resin  akrilik  dalam  material  substitusi  ini.  Hal  ini  meningkatkan  sifat-sifat mekanik material substitusi.
Kata kunci : kerang darah,  hidroksiapatit, struktur mikro, akrilik resin bahan pembuat gigi tiruan.

## Abstract
Blood clam or cockle (Anadara granosa) shell is a type of marine by-product that can be used to replace denture  acrilyc  resin    partially  in  subtitute  denture.  In  this  research,  the  cockle  seashell  was  used  as  a partial  denture  acrilyc  resin    replacement.  The  ground  seashells  were  prepared  by  burning,  crushing, pulvarizing, ball milling, and filtering the cockle particles using no #125 sieve filter. It was observated microstructure of subtitute material cockle seashell hydroxiapatite (HACK) with matrix denture acrilyc resin both particles and liquid (TRA+CRA). Based on  microstructure observation using SEM-EDX,  it  is  noted  that  the  optimum  microstructure  of  substitute  material  was  achieved  for  the  mix that  replaced  acrylic  resin  denture  by  1,375  dan  1,500  gr  (on  specimens  number:  1A  and  2A).  High density  and  smooth  particles  of  cockle  seashell  hydroxyaphatite  in  the  substitute  material  have  barried atam dislocation of denture acrilyc resin, which is advantageous to increase some mechanical properties of new substute material. .
Keywords: cockle seashell;  hydroxyapatite; microstructure; denture acrylic resin

## 1. Pendahuluan
Data dari badan kesehatan dunia/ World Health Organization (WHO)  2010  terkait  masalah kesehatan  gigi  dan  mulut    teridentifikasi  bahwa rata-rata kehilangan  gigi dan  persentase pengguna
gigi  tiruan  terus  bertambah.  Informasi  ini bermanfaat  untuk  pemenuhan  kebutuhan  gigi tiruan  [1].  Beberapa  provinsi  di  Indonesia diketahui bahwa mengalami kerusakan gigi sangat tinggi:  Kalimantan  Selatan  (6,8%),  Jogyakarta (6,5%),  Kalimantan  Barat  (6,4%),  Jawa  Timur
(6,4%), Sulawesi Selatan (6,3%), Sulawesi Tengah (6,0%),  Sumatera  Barat  (5,3%),  Jambi  (5,3%), Jawa  Tengah  (5,1%)  dan  Kalimantan  Timur (5,1%). Persentase kerusakan angka-angka tersebut  merupakan  persentase  terhadap  jumlah penduduk [2].
Pembuatan gigi tiruan secara ekonomi membutuhkan biaya tambahan  yang relatif   mahal [3].  Kecenderungan  masyarakat  membuat  basis gigi  tiruan  semakin  meningkat.  Sebagian  besar basis  gigi  tiruan  yang  dibuat  dari  resin  akrilik swapolimerisasi  dan  resin  akrilik  polimerisasi panas. Pada saat ini resin akrilik merupakan bahan utama untuk pembuatan gigi tiruan. Namun, bahan resin  akrilik  ini  tidak  tersedia  di  Indonesia  dan harus diimpor dengan harga yang mahal. Untuk itu diperlukan usaha mencari alternatif bahan pengganti  yang  mempunyai  biokompatibitas  baik terhadap  tubuh  manusia  salah  satunya  bahan  dari hidroksiapatit [5].
Komponen utama dari gigi adalah hidroksiapatit  yang  juga  dimiliki  oleh  tulang,  gigi binatang,  cangkang  telur,  kerang  dan  sebagainya. Bahan  tersebut  tersedia  melimpah  di  Indonesia, namum  belum  termanfaatkan  dengan  baik.  Salah satu  yang  cukup  berpotensi  adalah  cangkang kerang.
Hydroxypatite (HA)  adalah  suatu  kalsium fosfat  yang  mengandung hydroxide dengan formula  kimia  Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 yang  banyak digunakan dalam bidang kedokteran dan kedokteran  gigi  sebagai  tulang  buatan  dan  akar gigi tiruan [6].
Joko  Martoyo  (1981)  telah  melaporkan  hasil inventarisasi daerah potensial budidaya kerang laut di  Indonesia.  Kuala  Tungkal  Jambi  menghasilkan kerang darah 267,7 ton per tahun. Hal ini tentunya akan  menimbulkan  masalah  lingkungan  akibat limbah cangkang kerang yang tidak termanfaatkan. Oleh sebab itu pengolahan limbah kerang menjadi hydroxypatite (HA) sangat menjanjikan. Dengan  bahan  baku  cangkang  kerang  yang melimpah  penulis  telah  melakukan  penelitian dengan  memanfaatkan  cangkang  kerang  sebagai bahan  dasar  pembuatan  serbuk  HA.  Serbuk  HA yang  diperoleh  dari  cangkang  kerang  digunakan sebagai  pencampur  bahan  gigi  tiruan  impor (sintetis).  Dengan  substitusi  bahan  impor  dengan serbuk  HA  dari  cangkang  kerang,  didapatkan material substitusi baru. Dengan demikian ketergantungan bahan impor bisa dikurangi [7].
Penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui  pengaruh  campuran  serbuk  HA  dari cangkang  kerang  darah  (HACK)  dengan  serbuk akrilik  bahan  pembuat  gigi  impor  (TRA+CRA) terhadap  sifat  mekanik  material.  Hasil  penelitian dapat  digunakan  untuk  menghasilkan  material substitusi  baru  untuk  bahan  gigi  tiruan  yang
memiliki  sifat  mekanik  yang  lebih  baik,  dapat diaplikasikan dan ekonomis.

## 1.1  Hidroksiapatit  yang  Relevan  untuk  Jaringan Organ Manusia
Hidroksiapatit (HA)  yang juga dikenal sebagai calcium  phosphate merupakan  material  yang bersifat  bioaktif  disebabkan  rasio  kalsium  fosfat pada  material  ini  mirip  dengan  tulang  dan  gigi alami  [8].  Hidroksiapatit  merupakan  salah  satu komponen  utama  penyusun  tulang  dan  gigi. Penyusun utama dari tulang yaitu kolagen, kalsium fosfat  dan  air.  Sedangkan  pada  gigi  terdapat  2 bagian  utama  yaitu  email  dan  dentin.  Email tersusun  dari  hidroksiapatit,  air  dan  zat  organik lainnya. Dentin tersusun oleh kristal hidroksiapatit, serat kolagen, protein dan air [9,10].
Hidroksiapatit  pada  umumnya  dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biomaterial berupa tulang  buatan  dan  gigi  pengganti.  Hidroksiapatit dari kulit telur dapat dihasilkan setelah melakukan kalsinasi pada suhu 900°C [11].
Terdapat  banyak  variasi  sifat  mekanik  dari hidroksiapatit yang disintesis. Jarco telah melaporkan hidroksiapatit padat memiliki rata–rata kekuatan  tekan  dan  tarik  masing  masing  adalah 917 MPa dan 196 MPa .
Kato  juga  telah  melaporkan  hidroksiapatit memiliki kekuatan tekan 3000 kg/mm 2 (294 MPa), kekuatan  tekuk  1500  kg/cm 2 (147  MPa)  dan kekerasan  Vickers  350  kg/mm 2 (3,43  GPa), sedangkan  Suchanek  juga  sebelumnya  telah melaporkan  bahwa  hidroksiapatit  padat  memiliki kekuatan  tekuk  38-250  MPa,  kekuatan  tekan  120- 900 MPa [11].
Hidroksiapatit  memiliki  sifat  kimia  yang penting yaitu biokompatibel, bioaktif, dan bioabsorbable . Biokompatibel maksudnya material tersebut  tidak  menyebabkan  reaksi  penolakan  dari sistem  kekebalan  oleh  tubuh  manusia  yang dianggap  benda  asing.  Bioaktif  adalah  material yang  dapat  menimbulkan  respon  biologis  antara implan dan jaringan. Bioarbsorbabel material akan melarut  sepanjang  waktu  (tanpa  memperhatikan mekanisme yang menyebabkan pemindahan material)  dan  mengizinkan  jaringan  yang  baru terbentuk  tumbuh  pada  sembarang  permukaan [11].
Hidroksiapatit (HA), Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 merupakan  komponen  mineral  utama  bagi  tulang manusia dan gigi.  Hidroksiapatit  merupakan  suatu kalsium fosfat keramik yang terdiri atas kalsium(Ca) dan fosfat (P) dan berasal dari rangka sejenis  binatang  karang  dan  melalui  proses hidrotermal.

## 1.2 Karakteristik Hidroksiapatit
Hidroksiapatit mempunyai sifat mekanik yaitu, modulus  elastisnya  85  GPa  dan  kekuatan  tariknya 40-100 MPa. Hidroksiapatit yang berbasis senyawa  kalsium  fosfat  yang  mempunyai  rumus kimia Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 merupakan bagian keluarga  apatit  (struktur  kimia  sama  tetapi komposisi  kimia  yang  berbeda).  HA  dapat diproduksi dalam 2 metode utama yaitu menggunakan bahan  mentah dari bahan alami dan secara  sintetis.  Menurut  Willmann  (1996),  bahan alami  sesuai  karena  memiliki  koneksi  pori-pori yang sama seperti tulang manusia, namun masalah pencemaran  dan  benda  asing  yang  ada  telah membatasi  penggunaannya.  Dengan  demikian, produksi HA sintetis telah diberi fokus secara luas untuk mengatasi masalah tersebut.
Umumnya  faktor  yang    mempengaruhi  sifat mekanis  HA  adalah  bentuk  serbuk,  pori-pori  dan besar butir. Serbuk HA yang memiliki stoikiometri yang  tepat  yaitu    rasio  molar  Ca:P  sebanyak  1,67 %  dapat  menghasilkan  sifat  mekanis  HA  yang unggul.  Menurut  Smith  (1996)  pori-pori  HA  yang letaknya tidak teratur dan tidak saling berhubungan satu   sama  lain  (tidak  rekat)  menyebabkan  pori- pori  menjadi  faktor  yang  melemahkan  kekuatan bahan HA.
Ukuran butir juga menurunkan kekuatan bahan HA dengan mempengaruhi ikatan antara butir. HA merupakan  suatu  kalsium  fosfat  yang  banyak digunakan  sebagai  material  pengganti  tulang  atau untuk bone  filler (pengisi  tulang)   karena kemiripannya  dengan  struktur  kimia  tulang  dan jaringan keras pada mamalia.

## 1.3 Struktur Kristal Hidroksiapatit
Hidroksiapatit merupakan anggota dari mineral apatit  (M 10 (ZO 4 ) 6 X 2 ,  dan  memiliki  rumus  kimia
Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Jenis  senyawa  apatit  lainnya diperoleh  dengan  mengganti  elemen-elemen  pada bagian  M,  Z,  dan  X.  M  dapat  ditempati  oleh  Ca, Mg,  Sr,  Ba,  Cd,  Pb.  Z  dapat  ditempati  oleh  unsur P, V, As, S, Si, Ge, dan gugus fungsi CO 3 . X dapat ditempati oleh unsur F, Cl, OH, O, Br, serta gugus fungsi  CO 3 dan  OH  (V’azquez  2005).  Struktur kristal dari hidroksiapatit sebagaimana ditunjukkan pada  Gambar  2.1  adalah  heksagonal  dengan parameter kisi a = b = 9,4225 Ǻ dan c = 6,8850 Ǻ [12].
Kristal  apatit  banyak  mengandung  gugus karbon  dalam  bentuk  karbonat.  Pada  struktur hidroksiapatit,  karbonat  dapat  menggantikan  ion OH - membentuk kristal apatit karbonat tipe A, dan bila  menggantikan  ion  PO 4 3- membentuk  kristal apatit  tipe  B.  Pada  umumnya,  presipitasi  pada
temperatur rendah akan membentuk apatit karbonat tipe B, sedangkan apatit yang dipresipitasi  dari  reaksi  pada  suhu  tinggi  akan menghasilkan  karbonat  apatit  tipe  A  [10]. Senyawa  apatit  merupakan  jenis  keramik  yang dapat  disintesis  dan  diimplankan  ke  dalam  tubuh manusia. HA merupakan kristal apatit yang sangat stabil  yang  biasa  diimplankan  sebagai  pengganti tulang atau pengisi gigi ( filler ) gigi [12].
Gambar 1. Struktur kristal hidroksiapatit [12]

## 1.4 Kerang Darah (Anadara Granosa)
Kerang darah adalah sejenis kerang yang biasa dimakan  oleh  warga  Asia  Timur  dan  Asia Tenggara.  Anggota  suku Arcidae ini  disebut kerang  darah  karena  ia  menghasilkan  hemoglobin dalam cairan merah yang dihasilkannya. Hewan ini gemar  memendam  dirinya  ke  dalam  pasir  atau lumpur  dan  tinggal  pasang  surut.  Dewasanya berukuran  5  sampai  6 cm  panjang  dan  4  sampai 5 cm lebar.
Gambar 2. Kerang darah putih dan coklat [13]
Kerang  darah  mempunyai  dua  buah  cangkang yang  dapat  membuka  dan  menutup  dengan menggunakan otot aduktor dalam tubuhnya seperti terlihat  Gambar  2  sebelah  kiri.  Cangkang  pada bagian  dorsal  tebal  dan  bagian  ventral  tipis. Cangkang  ini  terdiri  atas  3  lapisan,  yaitu  (1) periostrakum adalah lapisan terluar dari kitin yang berfungsi  sebagai  pelindung,  (2)  lapisan  prismatik tersusun  dari  kristal-kristal  kapur  yang  berbentuk prisma, dan (3) lapisan nakreas atau sering disebut lapisan  induk  mutiara,  tersusun  dari  lapisan  kalsit (karbonat) yang tipis dan parallel [14].
Komposisi  mineral  cangkang  kerang  terlihat Tabel 1. Kandungan  kalsium  karbonat dan  karbon lebih dari 98,7% dari total kandungan mineral. Mg, Na,  P,  K  dan  lain-lain  (Fe,  Cu,  Ni,  B,  Zn  dan  Si) terdiri  sekitar  1,3%.  Dalam  penelitian  terdahulu disebutkan  bahwa  komposisi  mineral  cangkang
kerang  dari  Pantai  Barat  Semenanjung  Malaysia adalah 98,7% CaCO 3 , 0,05% Mg, Na 0,9%, 0,02% P dan 0,2% lainnya [15].
Tabel 1. Komposisi kimia serbuk cangkang kerang darah [15].
No. Komponen Kandungan (% Berat) 1 CaCO 3 98,7 2 Na 0,9 3 P 0,02 4 Mg 0,05 5. Fe, Cu, Ni, B, Zn, Si 0,2

## 1.5 Sifat Mekanik Gigi Manusia
Sifat mekanik alami gigi manusia  menyerupai logam  sulit  dan  bervariasi  dari  luar  ke  gigi. Material  gigi  manusia  memiliki  kemampuan seefektif  mungkin  dalam  pengunyahan  [14]. Selama  ini,  bahan  yang  dapat  benar-benar menggantikan gigi manusia berkaitan dengan  sifat biologis  dan  sifat  mekanik  belum  ditemukan. Struktur  gigi  dalam  terdiri  dari  enamel,  dentin, cementum  dan  pulpa  gigi,  tiga  pertama  yang merupakan  jaringan  keras  manusia  gigi  dan ditandai dengan unik sifat mekanik [15].
Bagian dan struktur gigi dengan beberapa sifat mekaniknya dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Bagian-bagian  gigi manusia
Gambar 4. Struktur Gigi Manusia, a) Enamel , b) Dentin dan, c) Cementum

## 1.6. Sifat Mekanik Bahan Kedokteran Gigi
Suatu  faktor  penting  dalam  merancang  protesa gigi  adalah  kekuatan  yaitu  sifat  mekanis  bahan yang menjamin bahwa gigi tiruan berfungsi secara efektif,  aman,  dan  tahan  untuk  jangka  waktu tertentu.  Secara  umum,  kekuatan  mengacu  pada kemampuan  protesa  untuk  menahan  gaya-gaya yang  ada  tanpa  mengalami  patah  atau  berubah
bentuk  secara  berlebihan.  Sifat  mekanik  adalah respons  yang  terukur  baik  elastik  ( reversible atau dapat  kembali  ke  bentuk  semula  bila  tekanan dilepaskan)  dan  plastik  ( irreversible atau  tidak dapat kembali ke bentuk semula atau tidak elastik), dari bahan bila terkena gaya atau distibusi tekanan. Suatu  kategori  sifat  fisik  adalah  kelompok  sifat mekanis  yang  nampak  paling  sering  dinyatakan dalam unit tekanan dan tegangan.

## 1.7 Resin Akrilik
Resin akrilik adalah rantai polimer yang terdiri dari  unit-unit  metil  metakrilat  yang  berulang  [16]. Resin akrilik digunakan untuk membuat basis gigi tiruan  dalam  proses  rehabilitatif,  untuk  pelat ortodonsi, maupun restorasi crown and bridge .

## 1.8 Komposisi
Pada  Tabel  2  berikut  ditunjukkan  komposisi dari  resin  akrilik  pembuat  gigi  tiruan  yang digunakan dalam penelitian.
Tabel 2. Komposisi dari Resin Akrilik Pembuat gigi tiruan
* hanya pada self-curing materials .

## 1.9 Sifat Fisik Akrilik [18]
Resin  akrilik  mengandung  bermacam  pigmen yang dapat dicocokkan pada jaringan pasien dalam beberapa  ras.  Nilai  Tg  dapat  bervariasi  dari    satu produk  ke  produk  lain  tergantung  pada  berat molekul  rata-rata  dan  level  monomer  residu. Sebuah  nilai  yang  umum  dari  Tg  untuk  resin akrilik  polimerisasi  panas  adalah  105 o C.  Nilai modulus  elastis  menurun  dan  bagaimanapun, potensi creep meningkat  jauh  pada  suhu  yang mendekati  Tg,  dan  pasien  dapat  menyebabkan distorsi  dengan  merendam  gigi  tiruan  dalam  air mendidih. Nilai Tg untuk resin akrilik swapolimerisasi  biasanya  lebih  rendah  daripada resin  akrilik  polimerisasi  panas.  Nilainya  adalah sekitar  90 o C.  Bagaimanapun,  ada  kesempatan besar  dari  produk  ini  mengalami  distorsi  pada  air mendidih.  Penggunaan  air  pada  suhu  diatas  65 o C dapat  dihindari  untuk  merendam  gigi  tiruan.  Nilai Tg  dapat  berkurang  menjadi  60 o C  atau  lebih rendah  jika  besar  kuantitas  dari  jumlah  molekul rendah atau monomer residunya ada. Hal ini dapat terjadi  jika  material  tidak cured dengan  benar  dan
POWDER Polymer Butir polymetakrilat Initiator Peroxide seperti benzoil peroxide Pigmen Salt dari cadmium  of  Iron atau organic dyes LIQUID Monomer Methylmetacrylat Cross-Linking Ethylenglycoldimethacrylate Agent Kira-kira 10% Inhibitor Hydroquinone Activator* N- dimethyl-P-toluidinol
ISSN: 2354-6751
kebanyakan
terjadi pada resin akrilik swapolimerisasi.

## 1.10 Sifat Mekanik Resin Akrilik
Dibandingkan  dengan  alloy  seperti  Co/Cr  dan stainless  steel,  resin  akrilik  dapat  dikatakan lembut,  lemah  dan  material  yang  fleksibel.  Basis gigi tiruan dibuat dengan ketebalan yang memadai, kaku, dan kuat.Resin akrilik juga memiliki dampak yang  relative  rendah  terhadap  kekuatan  dan  jika basis  ini  di  jatuhkan  pada  permukaan  kasar,  maka kemungkinan  terjadinya  fraktur  adalah  tinggi. Dampak  kekuatan  pada  dasarnya  adalah  ukuran untuk  ketangguhan  material  seperti  mengukur energi  yang  dibutuhkan  untuk  memulai  retak melalui  specimen  dari  dimensi  yang  diketahui. Crazing terkadang  dapat  terjadi  pada  permukaan dari  resin  akrilik.  Ini  merupakan  seri  dari permukaan  retak  yang  memiliki  efek  melemahkan basis.  Angka  kekerasan Vicker mengindikasikan bahwa  polimer  resin  akrilik  relative  lembut, terutama jika dibandingkan dengan alloy .
1.11  Rekayasa  Resin  Akrilik  untuk  Aplikasi Pembuatan Gigi Tiruan
Rasio  polimer  terhadap  monomer  adalah  3:1. Hal  ini  akan  memberikan  monomer  yang  cukup untuk membasahi keseluruhan partikel polimer. Ada  dua  jenis  cara  rekayasa  resin  akrilik,  yaitu teknik extrusion molding ,  dan  teknik injection molding [17].
1.12  Pengaruh  Temperatur  Pemanasan  Partikel terhadap Kristalisasi Struktur Mikro
Penelitian  tepung  tulang  sapi  sebelum  dan sesudah  kalsinasi  melalui  pengamatan,  tercatat memiliki perbedaan warna selama proses kalsinasi. Sebelum proses kalsinasi warna tepung tulang sapi pada  suhu  kamar  putih  kekuningan  dengan  massa 200 gr. Setelah proses kalsinasi suhu 800°C dalam 3 jam dan pendinginan perlahan-lahan sampai suhu kamar (27°C), warna tulang telah berubah menjadi putih  dan  massa  132  gram.  Perubahan  warna  ini menunjukkan  perubahan  dalam  komposisi filler unsur  selama  proses  kalsinasi.  Telah  diketahui bahwa  terjadi  pengurangan  massa  pengisi  elemen selama proses kalsinasi [18].
Dengan  meningkatnya  suhu  pemanasan  (anil) menyebabkan  perubahan  warna  dan  warna  gelap menunjukkan  dekomposisi  lengkap  komposisi bahan  organik.  Pada  suhu  kamar  tulang  sapi berwarna  putih  kekuningan,  hitam  pada  suhu 400°C,  dan  dengan  suhu  yang  lebih  tinggi menunjukkan  warnanya  memudar  menjadi  putih- abu-abu pada suhu 600°C, dan pada suhu ≥ 700°C serbuk  tulang  sapi  menjadi  putih  disebabkan  oleh dekomposisi  bahan  organik  sepenuhnya  [19]. Kusrini  dan  Sontang  dalam  penelitiannya,  juga
mencatat  bahwa  warna  serbuk  tulang  sapi  adalah terlihat  berubah  selama  proses  sintering . Hal  ini disebabkan oleh dekomposisi bahan organik dalam bubuk  tulang.  Pada  temperatur  500 serbuk tulang berubah menjadi abu-abu dan akan berubah jadi  putih  pada  temperatur  800°C.  Kemudian warna HA menjadi putih ketika sintering dilakukan pada suhu 900-1100°C. Warna putih ini menunjukkan  bahwa  hilangnya  senyawa  organik (misalnya kolagen dan protein) pada sebuk tulang. Dari  referensi  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa perubahan  warna  dari  putih  kekuningan  menjadi putih  setelah  kalsinasi  karena  dekomposisi senyawa organik [20].

## 1.13 Penelitian yang Relevan
Zulkarnain  [21],  telah  meneliti  pengaruh penambahan  serbuk  tulang  sapi  (STS)  terhadap kekuatan  dan  struktur  mikro  gigi  pengganti menggunakan  campuran  serbuk  tulang  sapi  (STS) 70%  +  Zirconia  30%  .  Dari  penelitiannya  telah diketahui  bahwa  kekerasan  material  campuran serbuk  tulang  sapi  (STS)  +  Zirconia  mencapai 28,0-39,1  VHN.    Kemudian  kekuatan  tekan campuran  material  mencapai  89,11  MPa  dan Modulus tekan hingga 625, 96 MPa.

## 2. Methodologi

## 2.1 Bahan
Material  kerang  yang  dikoleksi  dari  kuala tungkal,  Tanjung  Jabung  Timur,  Jambi  dicuci, dikeringkan,  setelah  itu  dihaluskan  dengan ditumbuk, dihaluskan dengan pulvalizar, kemudian dilanjutkan  dengan  ball  mill  hingga  diperoleh serbuk dengan kehalusan hingga #62  m.

## 2.2  Proses Pembuatan HA
Serbuk  kerang  darah  dikalsinasi  di  dalam furnace NABERTHERM  pada  temperatur  200, 400, 600 dan 800 o C dengan heating time 30 menit dan holding  time 10  menit,  selanjutnya  CaO  akan diperoleh  dari  proses  ini.  Produk  Serbuk  CaO  ini sudah  siap  digunakan  sebagai  kalsium  sumber hikdroksiapatit sintetis (HACK). Serbuk HACK ini kemudian  dicampur  dengan  tepung  akrilik  resin bahan  pembuat  gigi  (TRA)  dan  Cairan  Akrilik Resin  (CRA)  dengan  persentase  berat  komposisi masing-masing  divariasikan.  Campuran  ketiga bahan ini selanjutnya dicetak menurut ukuran (Dia. 10x10mm)  kemudian  dikeringkan  di  dalam  alat pengering  (magic  com).  Sampel  yang  telah  jadi dikarakterisasi untuk mengetahui sifat-sifat mekaniknya.

## 2.3 Karakterisasi Sampel
Karekterisasi spesimen HACK+TRA dilakukan menggunakan  XRD-SEM  Hitachi  SN-3400N  di
Lab.  Metalurgi  Fak.  Teknik  Universitas  Andalas. Termasuk  juga  dilakukan  analisa  terhadap  hasil pemeriksaan struktur mikro. Analisa XRD dilakukan
untuk mengetahui bagaiman mendefinisikan struktur dari kristal dari material.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada  bagian  ini  dilakukan  pembahasan  data- data hasil penelitian, terutama parameter- parameter  yang berpengaruh  terhadap optimalisasi sifat  mekanik  biomaterial  campuran  Serbuk Hidroksiapatit  Cangkang  Kerang  (HACK)  dan Tepung Resin Akrilik (TRA) yang akan diaplikasikan sebagai material gigi pengganti.
3.1.  Tingkat  Kehalusan  Butir  Serbuk  Kerang Darah
Serbuk  HACK  diperoleh  dengan  proses pengayakan  menggunakan  mesin  ayakan  getar selama  10  menit  dengan  amplitudo  getaran  80  A. Nomor  seri  ayakan  yang  digunakan  untuk mendapatkan  serbuk  adalah  35,  60,  125 ,  dan ayakan  dasar.  Data  hasil  pengayakan  serbuk  kulit kerang darah ( Anadara granosa ) ditunjukkan pada Tabel 3.
Proses pengayakan dilakukan secara bertingkat hingga  didapatkan  butiran  partikel  (serbuk) hidroksiapatit  (HA)  yang  sangat  halus  (dalam ukuran  mikron).  Penghalusan  partikel  tahap  satu dilakukan  menggunakan  mesin pulvarizer hingga berat  berkurang  menjadi  4,32  gr  dari  berat  awal 145,08  gr.  Penghalusan  partikel  HA  tahap  kedua menggunakan  mesin ball  mill .  Pada  tahapan  ini sisa  pengayakan  partikel  yang  dimesin  dengan pulvarizer dimesin  lebih  lanjut  dengan ball  mill berat  partikel  yang  diperoleh  semakin  banyak mencapai  9,85  gr.  Untuk  lebih  mengoptimalkan jumlah  partikel  HA  yang  dibutuhkan  dilakukan proses  pemanasan  partikel  HA  yang  telah  halus (yang  telah  di ball  mill ),  sehingga  didapatkan jumlah partikel halus HA yang lebih banyak.

## Tabel 3.
Hasil pengayakan serbuk kulit kerang darah dan tahapan proses
No. Ayakan Berat  Serbuk HACK (gram) Mesin Pulvarizer Tahap 1 Mesin Ball mill Tahap 2 Tungku Tahap 3 Berat Awal 145,08 156,87 145,61 A1.  35  (500 54,57 4,97 13,15 A2.  60  (250 49,51 68,04 3,25 A3. 120 (125 45,57 70,02 69,71 Ayak  Dasar (62 4,32 9,85 58,08
Proses  persiapan  partikel  halus  HA  ini  dilakukan secara  berulang  sehingga  jumlah  yang  dibutuhkan sebanyak  30  spesimen  dengan  ukuran  dia.  10  mm x  10  terpenuhi  (spesimen  uji  kekerasan,  uji  tekan dan pemeriksaan struktur mikro).
3.2.  Hasil  Pemeriksaan  Ukuran  Butir  Serbuk Cangkang  Kerang  Darah  dengan  Mikroskop Optik Setelah Dilakukan Pemanasan
Serbuk  cangkang  kerang  darah  dilakukan pemanasan  mulai  dari  temperatur  200-800 selama 2 jam dalam furnace . Untuk setiap tahapan temperatur dilakukan pemeriksaan butiran menggunakan  mikroskop  optik.  Pemeriksaan dilakukan  untuk  mengetahui  ukuran  butir  serbuk. Data-data hasil pemeriksaan ukuran butir dijelaskan  pada Tabel 4.
Tabel 4. Ukuran butir serbuk cangkang kerang darah (diperiksa menggunakan mikroskop optik), heating time = 30; holding time 30.
Gambar hasil pemeriksaan ukuran serbuk cangkang  kerang  darah  dengan  menggunakan mikroskop optik ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar  5. Hasil  pemeriksaan  ukuran  butir  serbuk  cangkang kerang darah menggunakan mikroskop optik (a) serbuk HACK perlakuan 1; (b) serbuk HACK  perlakuan 2; (c) serbuk HACK perlakuan 3; dan (d) serbuk HACK perlakuan 4.
Spesimen  uji  yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan campuran serbuk HACK dengan ukuran  butir  paling  halus,  yaitu  21,43 TRA dan  Cairan  Resin  Akrilik  (CRA).  Campuran serbuk  HACK+TRA+CRA  dicetak  menggunakan cetakan yang telah disesuaikan dimensinya dengan standar ukuran spesimen metalografi.
Perbandingan  komposisi  campuran  spesimen dijelaskan  pada  Tabel  5.  Proses  pembuatan spesimen  setelah  dilakukan  pencetakan  dalam cetakan kemudian dilakukan pengeringan
Perla- kuan( Setti- ngan Fur- nace) Temp. ( °C) Titik pengamatan butir Ukur- an butir rata– rata 1 2 3 4 5 1 200 19,56 19,56 25,14 27,94 33,52 25,14 2 400 25,14 25,14 33,52 30,73 39,11 30,72 3 600 19,58 27,94 25,14 19,58 25,14 23,47 4 800 27,94 27,94 16,76 15,76 18,76 21,43
(a).
(b) . (c). (d). 200  m

## ISSN: 2354-6751
spesimen  dalam Magic  Com dengan  temperatur 74-85 °C.

## Tabel 5.
Perbandingan komposisi HACK+TRA+CRA (Uk. Spesimen 10x10 mm, waktu pengeringan 40 min.) Spesimen HACK (gr) TRA (gr) CRA (gr) 1A 1,375 0,5 0,01 1,375 0,5 0,01 1 B 1,375 0,75 0,01 1,375 0,75 0,01 2 A 1,5 0,5 0,01 1,5 0,5 0,01 2 B 1,5 0,75 0,01 1,5 0,75 0,01 3 A 1,875 0,5 0,01 1,875 0,5 0,01 3 B 1,875 0,75 0,01 1,875 0,75 0,01 3.3.  Struktur  Mikro  dan  Pengaruh  Distribusi

## Paduan HACK+TRA+CRA
Spesimen campuran HACK+TRA+CRA dilakukan  pemeriksaan  struktur  mikro.  Komposisi spesimen  yang diperiksa HACK: 1,375 gr; 1,5  gr; dan 1,875 gr dengan material pencampur TRA: 0,5 gr dan 0,75 gr. Pemeriksaan dilakukan mengunakan  SEM.  Hasil  pemeriksaan  struktur mikro  spesimen  campuran  HACK  dengan  TRA ditunjukkan  pada  Gambar  4.4  dan  pada  Tabel  4.6 dijelaskan  unsur-unsur  yang  terkandung  di  dalam struktur  mikro  spesimen  campuran  HACK  dan TRA.  Unsur  Oksigen  (O)  merupakan  unsur  yang memiliki  komposisi  terbanyak  pada  setiap  paduan HACK dan TRA, kecuali pada paduan HACK 1,5 gr  dan  TRA  0,5  gr  yang  memiliki  komposisi terbanyak  adalah  unsur  Karbon  (C)  dengan  berat 64,04%  dan  73,19%.  Unsur  Kalsium  (Ca)  dengan komposisi terbanyak terdapat pada HACK dengan berat  1,875  gr  dengan  TRA  0,5  gr  dengan komposisi  36,15%.  Sementara  unsur  kalsium dengan  komposisi  paling  sedikit  terdapat  pada HACK dengan berat 1,5 gr dan TRA 0,5 gr dengan komposisi 7,86%.
Gambar 6 (a)  menunjukkan hasil pemeriksaan struktur mikro campuran HACK 1,375 gr dan TRA 0,5  gr  (Spesimen  1A)  menggunakan  SEM  dengan ukuran  morfologi  100  μm.  Berdasarkan  hasil analisis  EDX diketahui  bahwa  distribusi  partikel- partikel  atom  Ca  lebih  merata  sedangkan  partikel- partikel atom C lebih tersebar merata dibandingkan partikel-partikel  atom  Ca.  Kemudian,  dalam campuran  ini  volume  partikel  atom  O  lebih mendominasi.
Gambar  6. Spektrum  komposisi  campuran    HACK  +  TRA +CRA  a)  1A-HACK  1,375  gr,  TRA  0,5  gr  dan  CRA  0,01  gr.; b).2A-  HACK  1,5  gr,  TRA  0,5  gr  dan  CRA  0,01  gr;  c).  3A- HACK 1,875 gr, TRA 0,5 gr dan CRA 0,01 gr.; d). 1B-HACK 1,375 gr, TRA 0,75 gr dan CRA 0,01 gr.; e). 2B-HACK 1,5 gr, TRA  0,75  gr    dan  CRA  0,01  gr.;  dan  f).  3B-HACK  1,875  gr, TRA 0,75 gr dan CRA 0,01 gr. (SEM-EDX).
Gambar  6  (b)  menunjukkan  hasil  pemeriksaan struktur  mikro  dan  campuran  HACK  1,5  gr  dan TRA  0,5  gr  (Spesimen  1B)  menggunakan  SEM dengan  ukuran  morfologi  100  μm.  Berdasarkan hasil analisis EDX diketahui bahwa distribusi atom C  lebih  merata  dan  mendominasi,  atom  O  juga lebih  tersebar  merata  dan  atom  Ca  tidak  merata mengisi volume ruang campuran specimen.
Gambar 6 (c)  menunjukkan hasil pemeriksaan struktur  mikro  paduan  campuran  HACK  1,875  gr dan  TRA  0,5  gr  (Spesimen  3A)  menggunakan SEM  dengan  ukuran  morfologi  100  μm. Berdasarkan  hasil  analisis  EDX  diketahui  bahwa distribusi  atom  Ca  lebih  merata  dan  struktur  lebih halus,  atom  C  tidak  tersebar  merata  dan  hanya mengisi  sebagian  volume  campuran  spesimen  dan atom  O  lebih  banyak  dilihat  dari  volume  ruang campuran serta terlihat kehadiran partikel atom Na pada  spesimen  3A  meskipun  volumenya  sangat kecil.
(a).
(b). (c). (d). (e). (f).
Gambar 6 (d)  menunjukkan hasil pemeriksaan struktur mikro dan paduan campuran HACK 1,375 gr dan TRA 0,75 gr (Spesimen 3B)  menggunakan SEM  dengan  ukuran  morfologi  100  μm. Berdasarkan  hasil  analisis  EDX  diketahui  bahwa distribusi  atom  Ca  lebih  merata  dan  lebih  halus, atom C juga lebih tersebar tetapi tidak merata dan atom O lebih banyak tetapi tidak dominan.
Gambar 6 (e)  menunjukkan hasil pemeriksaan struktur mikro dan paduan campuran HACK 1,5 gr dan  TRA  0,75  gr  menggunakan  SEM  dengan ukuran  morfologi  100  μm.  Berdasarkan  hasil analisis  EDX  diketahui  bahwa  distribusi  atom  Ca tidak  begitu  merata  hanya  mengisi  bagian  tengah, atom  C  juga  tidak  tersebar  merata  hanya  dibagian sisi pinggir dan atom O lebih mendominasi dilihat dari volume ruang campuran. Disamping itu  hadir partikel atom Zn pada spesimen ini.
Gambar 6 (f)   menunjukkan  hasil pemeriksaan struktur mikro dan paduan campuran HACK 1,875 gr dan TRA 0,75 gr (Spesimen 3B)  menggunakan SEM  dengan  ukuran  morfologi  100  μm. Berdasarkan  hasil  analisis  EDX  diketahui  bahwa distribusi  atom  Ca  tidak  tersebar  merata  dan ukuran  atomnya  tidak  teratur,  atom  C  juga  tidak tersebar merata  hanya beberapa sisi saja dan atom O tersebar merata mengisi volume ruang campuran disamping  itu  juga  muncul  sedikit  atom  Na  pada campuran spesimen 3B.

## 4. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan kesimpulan sebagai berikut:
Hasil  pemeriksaan  struktur  mikro  menggunakan SEM-EDX, terlihat bahwa komposisi HACK+TRA yang terbaik terdapat pada spesimen 1A dan 2A.  Hal ini disebabkan kehadiran partikel- partikel  HACK  dengan  kerapatan (density) yang tinggi  dan  halus.  Kerapatan  partikel-partikel  atom HACK dalam campuran HACK+TRA menghalangi  laju  dislokasi  atom  resin  akrilik bahan pembuat gigi dalam material substitusi baru ini.  Terhalangnya  dislokasi  partikel-partikel  atom menyebabkan meningkatnya beberapa sifat mekanik  material  substitusi  ini.  Penambahan partikel-partikel  halus    HACK  ke  dalam  matriks resin akrilik bahan pembuat gigi (TRA) merupakan salah satu metode penguatan ( dispersion strengtening) material substitusi.

## Daftar Pustaka
1. World Health Organization. Recent  Advances in  Oral  Health.  Report  of  a  WHO  Expert Committee.  WHO  Technical  Reports  Series 1992
2. Kristanti. Status Kesehatan Mulut dan  Gigi di Indonesia. Seri Survei Kesehatan Rumah tangga. Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan. Depkes RI.1997
3. Fungsi  Mastikasi. http://www .  ridersystem. net/2009/10/mastikasi.html.  Januari 2010
4. Kristanti,  Dwihapsari,  Julianti  Pradono. Status  Kesehatan  Gigi  dan  Mulut  di Indonesia.  Analisis  Data  Survei  Kesehatan Rumah Tangga (SKRT) 2001.
5. Arindharenipramesti.blog.com/2010/12/24/ hidroksiapatit
6. https://id.wikipedia.org/wiki/Kerang_darah
7. Hench, L.L.1991. Bioceramic: from concept  to  clinic,  Journal  of    American
Ceramic Society,p.1487-1510 8. Suchanek,  W,  and  Yoshimura,  M.  1998. Processing and Properties of
Hydroxyapatite-based  Biomaterials  for  Use as  Hard  Tissue  Replacements  Implants, Journal of Materials Research,p.94-117.
9. Yue,  L.D.S.  I.  And  Money,D.J.1998. Biodegradable  Polymer  Matrices  In  Dental Tissue  Engineering,  Frontiers  In  Tissue Engineering,  1th  ,.  Redwood  Books.  Great Brittain.
10. Manafi  AM,  Joughehdoust  S.  2009. Synthesis  of  Hydroxyapatite  Nanostructure by Hydrothermal Condition for Biomedical
Application. Iranian  J  Pharmaceutechal Science 5(2):89-94
11. Sasikumar S, Vijayaraghavan R. 2006. Low Temperature  Syntesis  of  Nano  crystalline Hydroksiapatite  from  Egg  Shells  by Combustion  Method. Trens  Biomater. Artif.Organs 19(2):70-73
12. Nurjanah,  Zulhamzah,  Kustiyariyah,.2005. Kandungan  Mineral  dan  Proksimat  Kerang Darah ( Anadaragranosa ) yang diambil dari KabupatenBoalemo,  Gorontalo. Bulletin TeknologiHasilPerikananVol VIII Nomor 2
13. Awang-Hazmi  ABZ,  Zuki  MM,  Nurdin
A,.Jalila,  Norimah  Y.  2005.  Mineral Composition of
the
Cokle
( Anadaragranosa )  Shells  of  West  Coast  of Peninsular  Malaysia  and  It’s  Potential  as Biomaterial  for  Use  in  Bone  Repair. J Animal  and  Veterinary  Advances 6(5):591- 594.
14. Kerebel  B,  Daculsi  G,  Kerebel  LM. Ultrastructural studies of enamel crystallites. Dent Res 1979; 58(special issue B): 844–851.
15. Garberoglio  R,  Brannstrom  M.  Scanning electron microscopic investigation of human  dentinal  tubules.  Arch  Oral  Biol 1976; 21(6): 355–371.
16. Demitria  –  santoso  2015, Sifat  mekanik  Gigi Dalam Kedokteran, Unhas
17. K.  Anusavice.  Philip’s  Science  and  Dental
Materials. 11 th Ed. Elsevier Science. 2003 18. Eny.  Kusrini,  Aida  R.  Pudjiastuti,  Sotya. Astutiningsih and Sri. Harjanto Preparation of Hydroxyapatite  from  Bovine  Bone  by Combination  Methods  of  Ultrasonic  and Spray Drying
19. Ooi,C.Y.,  Hamdi,  M.,  Ramesh,  S.,  2007, Properties  of  hydroxyapatite  produced  by annealing of bovine bone, Ceramics International, 33,1171-1177. 20. Kusrini, E., Sontang, M.,
2012, Characterization  of  X-Ray  Diffractionand
Electron Spin Resonance: Effects of Sintering
Time
and Temperature on Bovine Hydroxyapatite,Rad.  Physical  and  Chem., 81,118-125.
21. Zulkarnain, Pengaruh  penambahan  serbuk tulang  sapi  terhadap  kekuatan  dan  struktur mikro  gigi  pengganti.  S2  Teknik  Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas 2015.
BIODATA Nama  Lengkap  (dengan gelar) :  Afrizal, ST Tempat dan Tanggal Lahir :  Batang  Limpaung          11 Oktober 1978 Alamat Rumah :  Jl.  Sunan  Kalijaga  Lrg. Sepenggal RT.13 No.3 Kel.  Simp  III  Sipin  Kota Baru Jambi Alamat Korespondensi :  Stiteknas Jambi Nomor HP :  085266892224 Alamat e-mail :  Afrizalmt1@gmail.com Bidang Keilmuan :  Teknik  Mesin  (Rekayasa Material)