## UJI PELEPASAN ION LOGAM NIKEL (Ni) DAN KROMIUM (Cr) KAWAT ORTODONTIK SSTAINLESS STEEL YANG DIRENDAM DALAM AIR KELAPA
Marchelina M. Bonde 1) , Fatimawali 2) , P. S. Anindita 1)
1) Program Studi Pendidikan Dokter Gigi Fakultas Kedokteran UNSRAT Manado, 95115
2) Program Studi Farmasi FMIPA UNSRAT Manado, 95115

## ABSTRACT
Orthodontic stainless steel archwire is one type of fixed orthodontic archwire that is often used in orthodontic treatment and have corrosion resistant, but these corrosion resistant can be influenced by the circumstances in the oral cavity. The oral cavity is an ideal environment for corrosion, due to the saliva and components which contained in saliva and low salivary pH. Consuming coconut water can  cause  the  salivary  pH  becomes  low.  Coconut  water  which  has  a  low  pH  could  be  expected  to affect  the  corrosion  process  of  orthodontic  stainless  steel  archwire,  that  marked  by  nickel  and chromium ions  release which is bad for the body. This study aimed to determine the amount of nikel and  kromium  ions  released  from  orthodontic  stainless  steel  archwire  that  was  immersed  in  saliva artificial  plus  coconut  water. This  type  of  research  was  descriptive  laboratory  with  post-test  only control  group  design.  S ample  in  this  research  was  orthodontic  stainless  steel  archwire  with  three different brands and immersed in saliva artificial plus coconut water for 13 hours in an incubator at 37°C.  The  results  were  analyzed  using  Atomic  Absorpstion  Spectroscopy.  The  research  data  is presented  in  graphical  form.  The  amount  of  nikel  ions  released  from  orthodontic  stainless  steel archwire that immersed in saliva artificial plus coconut water on the sample A is 4.19 ppb, sample B 38.6  and  sample  C  46.2  ppb  and  the  amount  of  kromium  ion  release  to  the  sample  A  is  44.8  ppb, sample B is 48.4 ppb and sample C 50.1 ppb .
Keywords : orthodontic stainless steel archwire, nickel and chrome, atomic absorpstion spectroscopy, coconut water

## ABSTRAK
Kawat  ortodontik stainless  steel merupakan  salah  satu  jenis  kawat  ortodontik  cekat  yang  sering digunakan  dalam  perawatan  ortodontik  dan  memiliki  sifat  tahan  terhadap  korosi,  namun  sifat  ini  dapat dipengaruhi  oleh  keadaan  dalam  rongga  mulut.  Rongga  mulut  merupakan  lingkungan  yang  sangat  ideal  untuk terjadinya korosi, akibat adanya saliva dan komponen-komponen yang terkandung di dalamnya serta pH saliva yang  rendah.  Salah  satu  penyebab  pH  saliva  menjadi  rendah  yaitu  mengonsumsi  air  kelapa.  Air  kelapa  yang memiliki pH rendah diduga dapat memengaruhi proses terjadinya korosi kawat ortodontik stainless steel, yang ditandai  adanya  pelepasan  ion  nikel  dan  kromium  yang  dapat  berdampak  buruk  bagi  tubuh.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  berapa  jumLah  pelepasan  ion  nikel  dan  kromium  dari  kawat  ortodontik stainless steel yang  direndam  dalam  saliva  buatan  ditambah  air  kelapa.  Jenis  penelitian  ini  yaitu  deskriptif  laboratorik dengan  rancangan post-test  only  control  group  design .  Sampel  dalam  penelitian  ini  yaitu  kawat  ortodontik stainless steel dengan tiga merek yang berbeda dan direndam dalam saliva buatan ditambah air kelapa selama 13 jam  di  dalam  inkubator  suhu  37 o C.  Hasil  pelepasan  dianalisis  menggunakan  alat Atomic  Absorpstion Spectroscopy .  Data  hasil  penelitian  kemudian  disajikan  dalam  bentuk  grafik.  JumLah  ion  nikel  yang  terlepas dari kawat ortodontik stainless steel yang direndam dalam air kelapa pada sampel A yaitu 4,19 ppb, sampel B 38,6  ppb  dan  sampel  C  46,2  ppb  dan  jumLah  pelepasan  ion  kromium  pada  sampel  A  yaitu  44,8  ppb,  pada sampel B 48,4 ppb dan sampel C 50,1 ppb.
Kata kunci : kawat ortodontik stainless steel , nikel dan krom, atomic absorpstion spectroscopy , air kelapa

## PENDAHULUAN
Perawatan  ortodontik  merupakan salah  satu  perawatan  yang  berperan  penting untuk memperbaiki susunan gigi, mengoreksi malrelasi dan malformasi dentokraniofasial, sehingga dapat mengembalikan fungsi mengunyah, berbicara  dan  penampilan  wajah.  Sebagian besar  dari  perubahan  ini  diakibatkan  oleh penggunaan  alat  yang  dapat  menggerakkan gigi atau memodifikasi pertumbuhan rahang. Secara garis besar alat ortodontik digolongkan menjadi dua, yaitu alat ortodontik lepasan dan alat ortodontik cekat. Alat  ortodontik  cekat  dianggap  sebagai alternatif  dari  alat  lepasan  karena  ruang lingkupnya  lebih  besar  untuk  beberapa masalah  maloklusi.  Salah  satu  komponen alat  ortodontik  cekat  yang  digunakan  dalam perawatan ortodontik yaitu kawat ortodontik (Rahardjo,  2012;  Aryani,  2012;  Foster, 2012).
Saat  ini  berbagai  jenis  kawat ortodontik  cekat  telah  beredar  di  pasaran, diantaranya  kawat stainless  steel , cobalt chromium ,  beta-titanium  dan  nikel-titanium (NiTi).  Kawat  ortodontik  cekat  yang  sering digunakan  yaitu  kawat  ortodontik stainless steel yang  memiliki  kelebihan  seperti elastisitas yang baik, kekuatan yang memadai,  mudah  dibentuk,  ekonomis,  dan tahan terhadap korosi, akan tetapi sifat tahan korosi  dari  kawat  ortodontik stainless  steel dapat  dipengaruhi  oleh  keadaan  dalam
rongga
mulut
(Machfudzoh,
2014;Bishara,2001; Veien et al , 1994;Bardal
& Einer, 2004).
Rongga
mulut merupakan lingkungan yang sangat ideal untuk terjadinya korosi, salah satunya akibat saliva dan  komponen-komponen  yang  terkandung di  dalamnya  serta  pH  saliva  yang  rendah.
Salah  satu  penyebab  pH  saliva  menjadi rendah  yaitu  mengonsumsi  air  kelapa.  Air kelapa  sejak  dulu  telah  banyak  dikonsumsi oleh  masyarakat  Indonesia,  karena  selain memiliki rasa yang menyegarkan, air kelapa merupakan  isotonik  alami  dan  bermanfaat bagi  kesehatan,  sehingga  banyak  digemari oleh  masyarakat  Indonesia.  Air  kelapa memiliki pH  yang rendah dan bersifat  asam karena  memiliki  kandungan  seperti  asam askorbat,  asam  pantotenat  dan  beberapa jenis asam amino, sehingga berdampak pada penurunan  pH  saliva  dalam  rongga  mulut dan  diduga  dapat  memengaruhi  terjadinya korosi  pada  kawat  ortodontik stainless  steel (Rindengan  dkk,  2004;  Anusavice  & Phillips, 1996; Arsa, 2011).
Proses  korosi  selalu  diikuti  oleh pelepasan ion dari unsur logam. Kandungan dari  kawat  ortodontik stainless  steel yang dapat  terlepas  yaitu  ferum,  nikel,  dan kromium,  namun  nikel  dan  kromium mendapat  perhatian  yang  lebih  banyak  oleh karena  dapat  berdampak  buruk  jika  masuk dalam  tubuh,  yaitu  dapat  menyebabkan reaksi  alergi,  pemicu  kanker  dan  bersifat toksik  (Machfudzoh,  2014;Bishara,2001; Veien et al , 1994;Bardal & Einer, 2004).
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas,  peneliti tetarik  untuk  meneliti  pelepasan  ion  logam nikel  dan  kromium  pada  kawat  ortodontik stainless  steel yang  direndam dalam  air kelapa.

## BAHAN DAN METODE
Jenis  penelitian  yang  digunakan yaitu  deskriptif  laboratorik,  yang  dilakukan secara in  vitro dengan  menggunakan rancangan posttest  only  control  group design .  Penelitian  ini  telah  dilakukan  di laboratorium  Farmasi  FMIPA  Universitas
Sam  Ratulangi  Manado  untuk  pembuatan saliva buatan dan laboratorium Balai Teknik Kesehatan  Lingkungan  dan  Pemberantasan Penyakit  Menular  Kelas  1  Manado  untuk analisis ion Nikel dan Kromium menggunakan alat Atomik Absorption Spectroscopy (AAS)  pada  bulan  Mei  2016. Sampel  dalam  penelitian  ini  yaitu  kawat ortodontik stainless steel merek A, B, dan C dengan diameter 0,016 inci berbentuk round untuk  rahang  atas.  Setiap  merek  terdiri  dari masing-masing 2 buah kawat pada kelompok  kontrol  dan  kelompok  perlakuan dan  air  kelapa  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  diambil  dari  kelapa  muda segar yang baru dipetik.
Dilakukan  pembuatan  saliva  buatan metode Afnor komposisi untuk 1 liter saliva yaitu: Na 2 HPO 4 0,26 gr/L, KSCN 0,33 gr/L, NaCl 6,0 gr/L, KH 2 PO 4 0,20 gr/L, KCl 1,20 gr/L,  dan  NaHCO 3 1,50  gr/L  kemudian  pH diseimbangkan  dan  dikontrol  menggunakan HCl  hingga  mencapai  pH  yang  ditentukan yaitu  6,8.  Air  kelapa  dimasukkan  ke  dalam gelas  piala  sebanyak  100  mL.  Dilakukan pembuatan  larutan  blanko  yaitu  saliva buatan  ditambah  air  kelapa  dalam  gelas piala.
Volume  larutan  yang  digunakan  yaitu  25 mL  saliva  buatan  dan  25  mL  air  kelapa. Kemudian  dilakukan  pengukuran  pH  dan didapatkan pH 5.57.  Masing-masing sampel A,  B,  dan  C  direndam  dalam  setiap  25  mL saliva buatan dalam 3 buah gelas piala pada kelompok  kontrol.  Masing-masing  sampel A,  B,  dan  C  direndam  dalam  setiap  25  mL saliva  buatan  ditambah  25  mL  air  kelapa dalam  3  buah  gelas  piala  pada  kelompok kontrol.
Kemudian  masing-masing  gelas  piala pada  larutan  blanko,  kelompok  kontrol  dan perlakuan ditutup rapat menggunakan
aluminium foil dan disimpan dalam inkubator  37 o C  selama  13  jam.  Konversi waktu  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu  selama  13  jam.  Hasil  ini  didapatkan dari  penghitungan  waktu  rata-rata  untuk menghabiskan  1  gelas  air  kelapa  yaitu  15 menit, rata-rata frekuensi pengonsumsian air kelapa  sebanyak  2  kali  setiap  minggu  dan rata-rata pemakaian kawat ortodontik stainless  steel dalam  perawatan  ortodontik yaitu tahun, sehingga diperoleh
penghitungan sebagai berikut :
Penghitungan = 2 (frekuensi) x 15 (menit) x
(tahun)  x  52  (minggu)  =  13  jam  (780
menit) (kristianingsih dkk, 2014).
Setelah  dilakukan  perendaman  selama 13  jam,  kawat  ortodontik stainless  steel dipisahkan dari cairan perendaman. Kemudian  dilakukan  analisis  pelepasan  ion logam  nikel  dan  kromium  pada  blanko, kelompok  kontrol  dan  kelompok  perlakuan. Analisis  dilakukan  2  kali  untuk  setiap larutan sampel menggunakan alat AAS.

## HASIL PENELITIAN
Hasil penelitian dapat dibedakan jumLah pelepasan  ion  nikel  (Gambar  1)  dan  ion kromium  (Gambar  2)  disajikan  dalam bentuk grafik di bawah ini.
15,7 14 10,7 41,9 38,6 46,2 0 10 20 30 40 50 Merek A Merek B Merek C Ju m La h p ele p asan (p p b ) kawat ortodontik

## Grafik Pelepasan Ion Nikel
Kelompok kontrol
Kelompok perlakuan
Gambar 1. Jumlah pelepasan ion nikel pada kelompok kontrol dan perlakuan
Pada  blanko  yang  berisi  saliva buatan  ditambah  air  kelapa  tidak  terdeteksi adanya  pelepasan.  Kelompok  kontrol  yang berisi  saliva  buatan  dan  sampel  kawat menunjukkan  adanya  pelepasan  ion  nikel yang bervariasi pada setiap sampel.
Kemudian  pada  kelompok  perlakuan  yang berisi saliva buatan ditambah air kelapa dan sampel  kawat,  juga  menunjukkan  adanya pelepasan  ion  nikel  dengan  jumLah  yang bervariasi  pada  setiap  sampel,  dan  jumLah pelepasan  ion  nikel  lebih  besar  dari kelompok kontrol.
Gambar 2. Jumlah pelepasan ion kromium pada kelompok kontrol dan kelompok perlakuan
Hasil pengukuran menunjukkan tidak  adanya  pelepasan  ion  kromium  pada kelompok blanko. Kelompok kontrol menunjukkan adanya pelepasan ion kromium  yang  bervariasi  pada  setiap sampel, kemudian pada kelompok perlakuan juga  menunjukkan  adanya  pelepasan  ion kromium  yang  bervariasi  pada  setiap sampel,  dengan  jumLah  pelepasan  ion kromium  yang  lebih  besar  dari  kelompok kontrol.
Berdasarkan  Gambar 1  dan Gambar 2, terdapat pelepasan ion nikel dan kromium pada kelompok perlakuan yang ditambahkan air  kelapa.  Hasil  pengukuran  pada  ketiga sampel  kawat  juga  menunjukkan  pelepasan ion  kromium  lebih  besar  dibandingkan  ion nikel (Gambar 3).
Gambar 3. Jumlah pelepasan ion nikel dan kromium pada kelompok perlakuan

## PEMBAHASAN
Hasil pengukuran menunjukan bahwa terjadi pelepasan ion logam nikel dan kromium  dengan  jumLah  pelepasan  yang bervariasi  pada  kelompok  kontrol  yaitu kawat  ortodontik stainless  steel yang direndam  dalam  saliva  buatan.  Hal  ini dikarenakan  saliva  mengandung  sebagian besar air, dan sebagian lain yaitu komponen anorganik bikarbonat, fosfat, natrium, kalium,  potassium,  klorida  dan  magnesium serta komponen organik seperti protein yang berupa enzim. Komponen anorganik tersebut  yang menjadi  media elektrolit  yang dapat  memicu  reaksi  elektrokimia.  Reaksi elektrokimia  merupakan  reaksi  yang  terjadi pada  anoda  (mengalami  oksidasi)  dan katoda  (mengalami  reduksi),  ion  logam sebagai  anoda  dan  ion  H + dari  media
19,1 21 17,2 44,8 48,4 50,1 0 10 20 30 40 50 60 Merek A Merek B Merek C ju m L ah p elep asan ( p p b ) kawat ortodontik

## Grafik Pelepasan Ion Kromium
Kelompok kontrol Kelompok perlakuan 41,9 38,6 46,2 44,8 48,4 50,1 0 10 20 30 40 50 60 Merek A Merek B Merek C ju m L ah p elep asan ( p p b ) kawat ortodontik Grafik Pelepasan Ion Nikel Dan Kromium perlakuan nikel perlakuan kromium
elektrolit  sebagai  katoda.  Adanya  reaksi elektrokimia ini, menyebabkan terjadi proses  korosi  yang  ditandai  oleh  pelepasan ion nikel dan kromium dari kawat ortodontik stainless  steel (Kristianingsih  dkk,  2014; Almeida et al , 2005).
Hasil  penelitian  pada  kelompok perlakuan  yaitu  kawat  ortodontik stainless steel yang  direndam  dalam  saliva  ditambah air  kelapa  menunjukkan  adanya  pelepasan ion nikel dan kromium dengan jumLah yang bervariasi pada setiap sampel, dan pelepasan ion  nikel  dan  kromium  lebih  besar  dari kelompok  kontrol.  Hal  ini  disebabkan  oleh adanya  penambahan  air  kelapa.  Air  kelapa memiliki pH 4.75 yang menunjukkan bahwa air kelapa bersifat asam. Adanya kandungan-kandungan seperti asam
askorbat,  asam  pantotenat,  asam  nikotinat, dan  beberapa  asam  amino  menyebabkan  air kelapa  memiliki  pH  rendah  dan  bersifat asam,  sehingga  menurunkan  pH  saliva  dan memengaruhi  pelepasan  ion  nikel  dan kromium. Hasil  penelitian  ini  juga  serupa dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh Kristianingsih  tahun  2014  di  Jember, mengenai  pelepasan  ion  nikel  dan  kromium dari  kawat  ortodontik stainless  steel yang direndam  dalam  minuman  berkarbonasi yang  memiliki  pH  rendah,  menunjukkan bahwa  terjadi  pelepasan  ion  nikel  dan kromium  yang  lebih  besar  pada  minuman dengan  pH  yang  rendah  (Arsa,  2011; Kristianingsih  dkk,  2014;  Rindengan  dan Allorerung, 2004).
Hasil  penelitian  pada  ketiga  sampel, baik  pada  kelompok  kontrol  maupun perlakuan juga menunjukkan bahwa pelepasan  ion  kromium  lebih  besar  dari pelepasan  ion  nikel  (Gambar  3).  Hal  ini berkaitan  dengan  komposisi stainless  steel yang  umumnya  mempunyai  kandungan
kromium  18  %  dan  nikel  8  %.  Selain  itu, unsur  kromium  memiliki  nilai  potensial elektroda  yang  lebih  negatif  dibandingkan nikel,  karena  posisi  unsur  kromium  dalam deret  volta  lebih  ke  kiri  dari  posisi  unsur nikel, sehingga unsur kromium  lebih reaktif dan  lebih  mudah  melepas  elektron.  Hal  ini juga  dikarenakan  kromium  merupakan lapisan  terluar  dari  kawat  ortodontik stainless  steel, sehingga  dapat  dengan mudah terlepas pada lingkungan dengan pH yang asam dan berikatan dengan ion tertentu seperti  klorida.  Akibatnya,  pelepasan  ion kromium lebih besar dibandingkan ion nikel (Rahardjo, 2012;  Veien et  al , 1994; Sharma &  Chaturvedi,  2008;  Azzerri et  al ,  1982;
Schmaltz et al , 2009; Kuhta et al , 2009).

## KESIMPULAN
JumLah  ion  nikel  yang  terlepas  dari kawat  ortodontik stainless  steel yang direndam  dalam  air  kelapa  pada  sampel  A yaitu  4,19  ppb,  sampel  B  38,6  ppb  dan sampel  C  46,2  ppb  dan  jumLah  pelepasan ion kromium pada sampel A yaitu 44,8 ppb, pada sampel B 48,4 ppb dan sampel C 50,1 ppb.

## SARAN
1. Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut untuk melihat perubahan secara mikroskopis  yang  terjadi  pada  kawat ortodontik stainless steel akibat pelepasan ion nikel dan kromium.
2. Melalui dokter gigi yang merawat pasien pengguna alat ortodontik untuk memberikan  informasi  kepada  pasien tentang  frekuensi  konsumsi  air  kelapa, selama perawatan ortodontik.

## DAFTAR PUSTAKA
Almeida,  PDV,  Gregio,  AMT,  Lima,  AAS.
Azevedo, LR. 2005. Saliva Composition and Function: A Comprehensive  Review. The  Journal of  Contemporary  Dental  Practice ; 9(3):1-11.
Anusavice  K.J.  Phillips.  1996. Buku  Ajar Ilmu Bahan Kedokteran Gigi . (Diterjemahkan  oleh;  Budiman  JA, Purwoko  S).  Jakarta;  EGC;  ed.10. p.293;298.
Arsa  M.  2011. Kandungan  Natrium  dan Kalium  Larutan  Isotonik  Alami  Air kelapa  (Cocos  nicifera)  Varietas Eburnia,  Viridis  dan  Hibrida .  [Tesis]. Denpasar. h.27-8.
Aryani  I.  2010. Perbandingan  Tingkat
Ketahanan  Korosi  Beberapa  Bracket Stainless  Steel  Ditinjau  Dari  Lepasan Ion  Cr  dan  Ni .  [Tesis].  Jakarta. Universitas Indonesia; h.4-11.
Azzerri  N,  Mancia  F,  Tamba  A.  1982.
Electrochemical Prediction of Corrosion  Behaviour  of  Stainless
Steels  In  Chloride  Containing  Water. Corrosion Science; 22(7). pp. 675-87.
Bardal, Einer. 2004. Corrosion and Protection. United Stated of America :
Springer-Verlag London Limited; p14.
Bishara, SE. 2001. Textbook of Orthodontics .  Philadelphia:  Saunders; pp.203-05.
Foster TD. 2014 . Buku Ajar Ortodonsi edisi
3 . Jakarta:  Penerbit  Buku Kedokteran;
h.240.
Kristianingsih  R,  Joelijanto  R,  Praharani  D. 2014.  Analisis  Pelepasan  Ion  Nikel dan kromium Kawat Ortodontik
Stainless  Steel  yang  Direndam  dalam
Minuman  Berkarbonasi. Artikel
Ilmiah  Hasil  Penelitian  Mahasiswa . Jember ; Universitas Jember. hal.4. Kuhta M, Pavlin D, Slaj M, Varga S, Lapter- Varga  M,  Slaj  M.  2009.  Type  of Archwire and Level of Acidity: Effect On  the  Release  of  Metal  Ions  From
Orthodontic Appliances. Angle Orthod . 79(1): 102-10.
Machfudzoh  PA,  2014.  Efektivitas  Ekstrak
Daun Belimbing Wuluh sebagai
Bahan  Inhibitor  Korosi  pada  Kawat Ortodonsi  Berbahan  Dasar  Nikel- Titanium. Artikel Ilmiah Hasil Penelitian Mahasiswa . Jember: Universitas Jember. Rahardjo P. 2012. Ortodonti Dasar
Surabaya: Airlangga University. Press;. h.2-3,128,134.
Rindengan  B,  Allorerung  D.  2004. Potensi dan  Pengolahan  Buah  Kelapa  Muda. Balai  Penelitian  Tanaman  Kelapa  dan Palma Lain. Manado; 57-9.
Rindengan  B,  Karouw  S,  Hutapea  RTP.
2004. Nata  De  Coco  :  Pengolahan, Teknik
Perbanyakan dan Pengembangannya .  Buletin  Balitka;
h.59.
Schmaltz  G,  Arenholt,  Bindslev  D.  2009. Biocompatibility  of  Dental  Materials . Berlin: Springer-Verlag; pp.224-5.
Sharma  MR,  Chaturvedi  TP.  An  Overview of  Biocompatibility  of  Orthodontic Materials. International Scientific
Journals from  Jaypee [Online].  2008. Available from:
http://www.jaypeejournals.com/.
Accessed 25 March 2016.
Veien,  NK,  Bochhorst,  E,  Hattel,  T,
Laurberg,  G.  1994. Stomatitis  or
Systemically-Induced Contact Dermatitis; 30(1):210– 13.