## PENGGUNAAN KITOSAN SEBAGAI BIOMATERIAL DI KEDOKTERAN GIGI

## (USE OF CHITOSAN AS A BIOMATERIAL IN DENTISTRY)

## Ika Devi Adiana, Lasminda Syafiar
Departemen Ilmu Material dan Teknologi Kedokteran Gigi Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Sumatera Utara Jl. Alumni No.2, Kampus USU Medan 20155

## Abstract
The use of natural products in medicine is growing explain rapidly. One of the natural products is chitosan. The purpose of this paper is to explain the use of chitosan in dentistry. Chitosan (poly-β-1,4-Glucosamine) is a natural biopolymer in nature that  has a  linear chain with  structural  formula  (C 6 H 11 NO 4 )n that can be obtained from the distillation process of chitin. Chitin is found in many animals, especially sea crustaceans, such as: blankas, crab, clam, shrimp, rajungan, squid, insect  and  fungi.  Chitosan  has  several  favorable  properties  such  as  biocompatible,  biodegradable,  non  toxic,  and mucoadhesion, therefore chitosan is often used in biomedical applications. In conclusion, Chitosan can be used as an anti- bacterial, to inhibit/kill microorganisms, to decrease pain, and to improve the properties of dental materials.
Key words: chitosan, biomaterial, antibacterial

## Abstrak
Pengunaan produk-produk alam di bidang kedokteran saat ini semakin berkembang pesat. Salah satu bahan alami yang digunakan adalah kitosan. Tujuan penulisan  ini adalah untuk  menjelaskan  kegunaan kitosan di bidang kedokteran gigi. Kitosan  ( poly-β-1,4-glukosamine )  merupakan  makalah  biopolymer  alami  di  alam  yang  memiliki  rantai  linear  dengan rumus struktur (C 6 H 11 NO 4 )n yang dapat diperoleh dari proses destilasi kitin. Kitin ditemukan banyak pada hewan laut berkulit keras seperti blankas, kepiting, kerang, udang, rajungan, cumi-cumi, jenis serangga dan jamur. Kitosan memiliki beberapa sifat  yang  menguntungkan seperti biokompatibel , biodegradable, tidak beracun serta mucoadhesion sehingga kitosan  sering  digunakan  pada  pengaplikasian  biomedis.  Sebagai  kesimpulan, kitosan  dapat  digunakan  sebagai  anti bakteri,  menghambat/  membunuh  mikroorganisme,  menurunkan  rasa  nyeri,  serta  memperbaiki  sifat-sifat  material  di bidang kedokteran gigi.
Kata kunci : kitosan, biomaterial, antibacterial

## PENDAHULUAN
Saat  ini  penggunaan  produk-produk  alam  di  bi- dang  kedokteran  gigi  semakin  berkembang  pesat. Kitosan  merupakan  salah  satu  biomaterial  yang akhir-akhir ini terus dikembangkan karena memiliki berbagai  manfaat  medis  dan  telah  terbukti  aman untuk  manusia.  Kitosan  memiliki  beberapa  sifat istimewa,  antara  lain  biokompatibilit  baik, biode- gradable , mucoadhesion , tidak bersifat toksik, tidak menyebabkan  reaksi  immunologi,  dan  tidak  me- nyebabkan  kanker  sehingga  kitosan  sering  diguna- kan pada pengaplikasian biomedis. 1
Kitosan pertama kali ditemukan oleh Rouget pada tahun 1985. Kitosan merupakan derivat kitin dengan
adanya  N-deasitilasi  yang  merupakan  biopolimer alami. 1,2 Kitin  berasal  dari eksoskeleton  krustasea (kepiting,  udang  dan  kerang-kerangan).  Persediaan limbah  laut  yang  cukup  besar  di  Indonesia  men- jadikan  limbah  laut  sebagai  sumber  kitin,  sangat berpotensi  menjadikan  kitosan  mudah  diperoleh  di alam. 3 Kegunaan kitosan sebagai bahan yang multi- guna tidak terlepas dari sifat alaminya, terutama sifat kimia  kitosan  yaitu  polimer  poliamin  yang  ber- bentuk linear, mempunyai gugus amino dan hidrok- sil yang aktif. 4 Kitosan memiliki kualitas kimia dan biologi  yang  sangat baik  sehingga dapat digunakan secara  luas  dibidang  industri  maupun  dibidang kesehatan. 1
Berdasarkan adanya pernyataan  tentang  beberapa
sifat istimewa kitosan, maka kitosan dan modifikasi- nya dengan bahan lain dapat digunakan untuk apli- kasi  klinis  sebagai  biomaterial. 4 Kombinasi  peng- gunaan klorheksidin dengan kitosan molekul rendah dapat dimanfaatkan sebagai anti plak, kombinasi ini dapat  memperbaiki  bakterial  klorheksidin  dalam membunuh  Streptokokus. 5 Palma-Dibb  meneliti efek  kitosan  pada  konsenterasi  dan  larutan  yang berbeda  terhadap  permukaan  dentin,  dan  hasilnya larutan  kitosan  dalam  asam  hidroklorik  menghasil- kan  permukaan  dentin  tanpa smear  layer dan  ter- dapat collagen fiber. 6 Tujuan penulisan makalah ini adalah  untuk  menjelaskan  penggunaan  kitosan  di bidang kedokteran gigi.

## PENGERTIAN DAN KOMPOSISI KITOSAN
Kitosan ( poly-β-1,4-glukosamine ) merupakan bio- polimer  alami  di  alam  setelah  selulosa  yang  me- miliki  rantai  linear  dengan  rumus  struktur (C 6 H 11 NO 4 )n  dan  merupakan  hasil  N-diasetilisasi dari kitin (Gambar 1). Kitin banyak terkandung pada hewan  laut  yang  berkulit  keras  seperti:  blankas, kepiting, kerang, udang, rajungan, cumi-cumi, jenis serangga dan jamur. 1
Gambar 1. Reaksi pembentukan kitosan dari kitin 1
Komposisi  kitosan  terdiri  atas  karbon,  hidrogen, dan  nitrogen  serta  dapat  larut  dalam  pelarut  asam seperti asam asetat, asam formiat, asam laktat, asam sitrat dan asam  hidroklorat. 1 Kitosan tidak larut  da- lam  air,  alkali  dan  asam  mineral  encer  kecuali  di- bawah  kondisi  tertentu  yaitu  dengan  adanya  se- jumlah pelarut asam sehingga dapat larut dalam air, methanol,  aseton  dan  campuran  lainnya.  Kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul dan derajat deasetilasi. 1 komposisi kimia kitosan adalah 40,30% karbon; 5,83% hidrogen dan 6,35% nitrogen. 1
Berdasarkan  viskositasnya,  berat  molekul  kitosan terdiri  atas  tiga  yaitu  kitosan  bermolekul  rendah, kitosan  bermolekul  sedang  dan  kitosan  bermolekul tinggi. Kitosan bermolekul rendah berat molekulnya dibawah  400.000  Mv  dan  kitosan  bermolekul  se- dang  berat  molekulnya  berkisar  400.000-800.000 Mv, didapat dari hewan laut  seperti cangkang atau yang berkulit lunak misalnya udang, cumi-cumi dan
rajungan. Kitosan bermolekul tinggi berat molekul- nya  berkisar  800.000-1.100.000  Mv  biasanya  di- dapat  dari  hewan  laut  bercangkang  keras  seperti kepiting, kerang dan blangkas (Gambar 2). 1,4
Gambar 2. Kitosan Blangkas 4

## PENGGUNAAN KITOSAN DI BIDANG KEDOKTERAN GIGI
Multiguna  kitosan  tidak  terlepas  dari  sifat  alami- nya, terutama sifat kimianya yaitu polimer poliamin berbentuk  linear  dan  mempunyai  gugus  amino  dan hidroksil yang aktif. 1,4 Kitosan banyak  digunakan di bidang  industri  dan  bidang  kesehatan  karena  me- miliki kualitas kimia dan biologi yang sangat baik 1 . Penggunaan  kitosan  di  bidang  kedokteran  gigi  se- bagai biomaterial antara lain: antibakterial, dressing, penyembuh  luka/  regenerasi  tulang,  memperbaiki sifat-sifat material kedokteran gigi

## Kitosan Sebagai Antibakterial
Beberapa  penelitian  terbaru  mengenai  aktifitas antibakterial  kitosan  menyatakan  bahwa  kitosan sangat  efektif  dalam  menghambat  pertumbuhan bakteri.  Kitosan  telah  menunjukkan  aktivitas  anti- mikroba  yang  tinggi  terhadap  berbagai  patogen pembusuk  dan  mikroorganisme,  termasuk  jamur, bakteri  gram  positif  dan  gram  negatif.  Kitosan  se- bagai antimikroba dipengaruhi oleh faktor-faktor in- trinsik seperti jenis kitosan, derajat polimerisasi kito- san  sedangkan faktor-faktor  ekstrinsik  seperti orga- nisme  mikroba,  kondisi  lingkungan  dan  adanya komponen lainnya. 7
Menurut  Chen,  antibakteri  kitosan  lebih  efektif terhadap bakteri gram negatif daripada bakteri gram positif  dan  kitosan  berpotensi  sebagai  desinfektan alami.  Penelitian  Chung.,  juga  menyatakan  bahwa penyerapan  kitosan  oleh  bakteri  gram  negatif  lebih besar daripada bakteri gram positif dimana aktivitas antimikroba  dapat  meningkat  sejalan  dengan  me- ningkatnya derajat deasetilisasi. 8
Menurut   Shi et al. penggabungan   nanopartikel Edisi Cetak Dentika Dental Journal, Desember 2014 (ISSN: 1693-671X)
dari kitosan dan quaternary ammonium kitosan deri- vatif dalam bone cements dapat memberikan tindak- an antibakteri yang efektif terhadap S. Aureus dan S. Epidermidis secara in vitro. 9

## Kitosa Sebagai Bahan Dressing Saluran Akar
Saat ini penggunaan bahan dressing semakin ber- kembang.  Penggunaan  bahan dressing yang  aman, dan  dapat  diterima  oleh  jaringan  tanpa  menimbul- kan  efek  samping  seperti  bahan  non-biologi  yang biasa digunakan saat ini sebagai bahan dressing di- antaranya kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ), zinc oxide cement, fosfat dan cyanoacrylate. Walaupun bahan- bahan  ini  memiliki  kebaikan  seperti  kemampuan antibakterial  yang baik,  namun bahan-bahan  ini ju- ga  memiliki  efek  samping  bagi  jaringan  tubuh yang  harus  dipertimbangkan. 4 Oleh  karena  itu,  di- kembangkan  suatu  bahan dressing yang  bersifat alami,  biokompatibel, biodegradable dan  memiliki efek antibakteri yaitu kitosan. 10 Menurut  Suzuki et  al. larutan  kitosan  menunjuk- kan kemanjuran sebagai antibakteri dan mengangkat smear  layer yang  berguna  untuk  irigasi  saluran akar. 11 Pimenta et  al. menyatakan  bahwa  0,2%  ki- tosan, 15% EDTA dan asam sitrat 10% menunjuk- kan efek yang sama dalam mengurangi microhard- ness dentin. 12
Silva et al. menyatakan bahwa 0,2% kitosan dapat dipakai sebagai bahan irigasi saluran akar dan efek- tif mengangkat smear layer dari  tengah dan 1/3 api- kal saluran akar dan 0,2% kitosan memiliki efek ter- besar  pada  demineralisasi  akar  dentin. 13 Penelitian Elsaka dan Elnaghy menyatakan bahwa Ca ( OH ) 2 yang  dikombinasikan  dengan  kitosan  adalah  obat intrakanal  yang  menjanjikan  dan  efektif  dalam  te- rapi endodontik. 14
Kitosan  Sebagai  Bahan  Penyambuh  luka/ regenerasi tulang
Dalam bidang medis,  membran  kitosan  diguna- kan sebagai asuhan luka. Membran kitosan sengaja dibuat  berpori  seperti  spons  untuk  mempermudah sirkulasi  udara  dan  mencegah  akumulasi  air  pada luka,  sehingga luka menjadi  kering dan cepat sem- buh. 1 Azad et al. menyatakan bahwa membran jala kito- san menunjukkan efek positif pada re-epitelisasi dan regenerasi  lapisan  granular.  Membran  jala  kitosan adalah  pengganti  potensial  untuk  pembalut  luka manusia.  Howling et  al. juga  mengatakan  bahwa kitosan dapat bermanfaat dalam penyembuhan luka karena  memberi  efek  terhadap  proliferasi  sel  fibro- blast kulit manusia dan sel keratinosit secara in vitro.
Dibidang kedokteran gigi pemakaian kitosan juga telah diteliti oleh beberapa peneliti diantaranya oleh Park  YJ et  al. menyatakan  bahwa  spons  kitosan dan PDGF-BB-loaded  chitosan  sponge bermanfaat untuk  meningkatkan  regenerasi  tulang  periodontal. Bumgardner et  al. menyatakan  bahwa  kitosan  me- miliki potensi yang biokompatibel, terhadap lapisan bioaktif perangkat implan ortopedi dan kraniofasial.

## Kitosan Sebagai Bahan Memperbaiki Sifat-Sifat Material Kedokteran Gigi
Selain  penggunaan  diatas,  kitosan  juga  dapat memperbaiki  sifat  material  di  bidang  kedokteran gigi  dengan  cara  memodifikasi  atau  menambahkan kitosan dengan material kedokteran gigi lainnya. Di- antaranya  dengan  penambahan  gel  kitosan  pada alginat  dapat  memperbaiki  struktur  ikatan  silang, akibatnya  ikatan  silang  gel menjadi  lebih  kaku  dan gel  menjadi  lebih  kuat.  Semakin  tinggi  nilai  ke- kuatan  pecah  gel,  maka  ikatan  yang  terjadi  antara polimer-polimer  yang  membentuk  jaringan  gel  ter- sebut semakin kaku dan semakin kuat. 1
Petri et al. menyatakan bahwa semen ionomer ka- ca  yang  dimodifikasi  dengan  kitosan  bermolekul rendah  menunjukkan  penambahan  0,0044%  berat kitosan,  dapat  meningkatkan  sifat  mekanik  seperti flexural  strength dan  meningkatkan  pelepasan  ion fluor. 16 Lee et al. menyatakan bahwa sel-adhesi dan sifat  mekanik  membran  komposit  meningkat  de- ngan  meningkatnya  konsentrasi  kitosan  yang  ter- distribusi  secara  merata  dalam  membran  komposit. Konsentrasi kitosan tidak memiliki efek negatif pa- da morfologi sel, viabilitas, dan proliferasi serta me- miliki  biokompatibilitas  yang  baik.  Konsentrasi  ki- tosan  pada  membran  komposit  adalah  masa  yang baik  untuk  membran  regenerasi  tulang  dalam  apli- kasi masa depan 17 .

## PEMBAHASAN
Kitosan  adalah  poli-(2-amino-2-deoksi-β-(1-4)-D- glukopiranosa) dengan rumus molekul (C 6 H 11 NO 4 ) n dapat diperoleh dari deasetilasi kitin. Proses deaseti- lasi  kitosan  dapat  dilakukan  dengan  cara  kimiawi maupun enzimatik.  Proses  secara  kimia menghasil- kan  kitosan  dengan  bobot  molekul  yang  beragam dan  deasetilasi  yang  acak  sehingga  sifat  fisik  dan kimia kitosan tidak seragam. Selain itu proses kimia juga  dapat  menimbulkan  pencemaran    lingkungan, sulit  dikendalikan,  dan  melibatkan  banyak  efek samping.  Oleh  karena  itu  proses  enzimatik  diguna- kan  untuk  menutupi  kekurangan  proses  kimia  ka- rena pada dasarnya deasetilasi secara enzimatik ber- sifat selektif dan tidak merusak struktur rantai  kito-
san,  sehingga  menghasilkan  kitosan  dengan  karak- teristiki yang lebih seragam agar dapat memperluas bidang aplikasinya. 1
Pengaplikasian kitosan diberbagai bidang terutama di kedokteran gigi tidak terlepas dari sifatnya alami- nya  yang  multiguna.  Banyak  penelitian  yang  telah dilakukan  untuk  mengetahui  dan  membuktikan  ke- gunaan  kitosan  sebagai  bahan  biomaterial  alami, baik  secara  tunggal  maupun  jika  digabungkan  atau dimodifikasi  dengan  material  lain  di  bidang  ke- dokteran  gigi. 1 Stamford et  al. menyatakan  bahwa kitosan merupakan agen antikariogenik dan  aplikasi kitosan  sebagai  biomaterial  kedokteran  gigi  untuk pencegahan  dan  terapi  karies  gigi  dimana  peng- gunaan  kitosan  dalam  formulasi  yang  berbeda,  se- perti  pasta  gigi,  obat  kumur  dan  permen  telah  ber- peran  sebagai  antibakteri  untuk  bakteri  yang  ter- masuk  kelompok  Streptokokus,  menghambat    per- tumbuhan bakteri kariogenik dan proses deminerali- sasi enamel gigi  secara in vitro , dan merangsang sa- liva secara in vivo . 18 Ezoddini-Ardakani F et al. me- ngatakan bahwa kitosan telah terbukti menjadi salah satu  biomaterial  yang  paling  baik  untuk  aplikasi ortopedi  dan  gigi.  Kitosan  dianggap  sebagai  alter- natif yang cocok untuk cangkok tulang. Kitosan me- ningkatkan regenerasi tulang pada kehilangan tulang gigi. 19
Sebagai  kesimpulan,  kitosan  merupakan  bio- material alami yang aman dan dapat digunakan da- lam  berbagai  bidang  di  kedokteran  gigi  antara  lain sebagai  anti  bakterial,  menghambat/  membunuh mikroorganisme,  penyembuhan  luka/  menurunkan rasa  nyeri,  serta  memperbaiki  sifat-sifat  material  di kedokteran  gigi  seperti  meningkatkan compressive dan flexural strength material kedokteran gigi.

## Referensi
1. Sugita  P,  Wukirsari  T,  Sjahriza  A,  Wahyono  D. Kitosan:  sumber  biomaterial  dimasa  depan.  IPB press.  Kampus  IPB  Taman  Kencana  Bogor.  2009: 3, 19-20, 54-55, 148.
2. Tika  I,  Abidin  T.  Efek  kitosan  belangkas  ber- molekul tinggi dengan pelarut gliserin sebagai alter- native bahan dressing saluran akar terhadap Candida albicans. dentika Dent J. 2010 : (15) ; 71-3.
3. Harjito  L.  Chitosan  sebagai  bahan  pengawet peng- ganti formalin. Majalah pangan: Media komunikasi dan informasi 2006: 46.
4. Abidin  A,  Agusnar  H,  Farahany  W.  Efek  dentino- genesis  kitosan  dan  derivatnya  terhadap  inflamasi jaringan  pulpa  gigi  reversible.  Laporan  akhir  pe- nelitian  riset  pembinaan  IPTEK  kedokteran  2006/ 2007.  Medan.  Fakultas  Kedokteran  Gigi  USU. 2006: 16-8.
5. Decker  EM,  Von  Ohle  R,  Wiech  I.  A  synergistic chlorhexidine  chitosan  combination  for  improved antiplaque  strategies.  J  Periodontal  Res.  2005;  40: 373-7.
6. Palma-Dibb RG. Chitosan effect on dentin surface: SEM analysis. Int Endo  J. 2012.
7. Hafdani  FN,  Sadeghinia  N.  A  Review  on Appication  of  chitosan  as  a  Natural  Antimicrobial. World  Academy  of  Science,  Engineering  and Technology. 2011: 74; 257-4.
8. Chun YC, Relationship beween antibacterial activity of  chitosa  and  surface  characteristics  of  cell  wall. Acta Pharmacol Sin. 2004: 25 (7); 932-6.
9. Shia  Z,  Neoha  KG,  Kanga  ET,  Wang  W.  Anti- bacterial and mechanical properties of bone cement impregnated  with  chitosan  nanoparticles.  J  Bio- materials 27: 2006; 2440-9.
10. Banurea  FE,  Abidin T.  Antibacterial effect of  high molecul  chitosan  blankas  (limulus  polyphemus) against  fusobacterium  nucleatum.  arch  orofasial  sc Kelantan, Malaysia. 2008: 3(2): 73.
11. Suzuki S,  Yamada Y,  Masuda Y,  Morisaki H, Kuwata H, Miyazaki T. The evaluation of Chitosan solution for root canal treatment. https://iadr.confex. com/iadr/apr13/webprogram/Paper181080.html  (5 Januari 2014).
12. Pimenta  JA,  Zaparolli  D,  Pécora  JD,  Cruz-Filho AM.  Chitosan:  effect  of  a  new  chelating  agent  on the  microhardness  of  root  dentin.  Brazilian  Dent J. 2012: 23(3).
13. Silva PV, Guedes DF, Nakadi FV, Pécora JD, Cruz- Filho AM. Chitosan: a new solution for removal of smear  layer  after  root  canal  instrumentation. Int Endod J 2013: 46(4); 332-8.
14. Elsaka  SE,  Elnaghy  AM.  Antibacterial  activity  of calcium  hydroxide  combined  with  chitosan  solu- tions and the outcomes on the bond strength of real seal  sealer  to  radicular  dentin.  J  Biomedical  Res 2012: 26: 1-7.
15. Azad  AK,  Sermsintham  N,  Chandrkrachang  S, Stevens  WF.  Chitosan  membrane  as  a  wound- healing  dressing:  characterization  and  clinical application.  J  Biomed  Mater  Res  B  Appl  Bio- material 2004 15; 69(2): 216-22.
16. Petri  DFS,  Donega  J,  Benassi  AM.  Preliminary study  on  chitosan  modified  glass  ionomer  resto- ratives. J Dent Materials 2007; 23: 1004-10.
17. Lee SB , Kwon  JS,  Lee YK,  Kim KM,  Kim  KN. Bioactivity  and  mechanical  properties  of  collagen composite membranes reinforced by chitosan and β- tricalcium phosphate. J Biomedical Materials Res B Appl Biomaterial. 2012: 100B(7); 1935-42.
18. Stamford TCM, Stamford-Arnaud TM, de Medeiros HMC, Macedo RO, de Campos-Takaki GM. Micro- biological  chitosan:  potential  application  as  anti- cariogenic agent. 2012; 229-15.
19. Ezoddini-Ardakani F, Azam AN, Yassaei S, Fatehi F,  Rouhi  G.  Effects  of  chitosan  on  dental  bone repair. Science Res. 2011: 3(4); 200-5.