## PERBEDAAN PELEPASAN ION NIKEL DAN KROMIUM PADA BEBERAPA MEREK KAWAT STAINLESS STEEL YANG DIRENDAM DALAM ASAM CUKA
Meri Angelia Situmeang 1) , P. S. Anindita 1) , Juliatri 1)
1) Program Studi Pendidikan Dokter Gigi Fakultas Kedokteran UNSRAT Manado, 95115

## ABSTRACT
Wire  is  one  of  the  important  components  in  the  orthodontic  treatment.  Orthodontic  wire  inside the oral cavity can trigger the release of metal ions when contact with an environment that has an acidic pH.  One  type of  wire  used  in  orthodontic  treatment  is  stainless  steel  wire,  because it has high  strength and is affordable. Currently orthodontic stainless steel wire has been circulating in various brands. The purpose of this study was to determine the difference of nickel and chromium ion release on some brands of  stainless  steel  orthodontic  wire  soaked  in  vinegar.  This  type  of  research  is  analytical  research laboratory, performed in vitro using post test only control group design. The sample was 6 pieces of wire from  3  different  brands  and  were  divided  into  2  groups:  a  control  group  soaked  in  saliva  without  the vinegar and the treatment group were soaked in saliva with vinegar. The release of ions was examined using Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS). Data were analyzed using One Way Anova statistical test,  Kruskal-Wallis,  Independent  T-test  and  Mann-Whitney.  The  results  from  this  study  showed significant ion release difference (p <0.05) of Ni and Cr in stainless steel orthodontic wires brands A, B, and C which soaked in vinegar.
Key words : stainless steel orthodontic wires, nickel and chromium ions, vinegar.

## ABSTRAK
Kawat merupakan salah satu komponen penting dalam perawatan ortodonti. Didalam rongga mulut kawat ortodonti dapat memicu pelepasan ion logam jika berkontak dengan lingkungan yang memiliki pH asam.  Salah  satu  jenis  kawat  yang  digunakan  dalam  perawatan  ortodonti  ialah  kawat stainless  steel, karena mempunyai  kekuatan  yang  tinggi  dan  ekonomis.  Saat  ini  kawat  ortodonti stainless  steel telah beredar dalam berbagai macam merek. Tujuan dari penelitian ini ialah untuk melihat perbedaan pelepasan ion nikel dan kromuim pada beberapa merek kawat ortodonti stainless steel yang direndam dalam asam cuka.Jenis penelitian ini ialah penelitian analitik laboratorik, yang dilakukan secara in vitro menggunakan rancangan post  test  only  control  group  design. Sampel  yang  digunakan  berjumlah  6  buah  kawat  dari  3 merek  yang  berbeda  yang  dibagi  menjadi  2  kelompok,  yaitu  kelompok  kontrol  yang  direndam  dalam saliva  tanpa  asam  cuka  dan  kelompok  perlakuan  yang  direndam  dalam  saliva  dengan  asam  cuka. Pelepasan  ion  kemudian  diuji  menggunakan  alat  Spektrofotometri  Serapan  Atom  (SSA).  Data  hasil penelitian selanjutnya dianalisis menggunakan uji statistik One Way Anova, Kruskal-Wallis, Independent T-Test, dan Mann-Whitney. Hasil  penelitian  menunjukkan  adanya  perbedaan  pelepasan  ion  Ni  dan  Cr yang  bermakna  (p<0,05)  pada  kawat  ortodonti stainless  steel merek  A,  B,  dan  C  yang  direndam  dalam asam cuka.
Kata kunci : kawat ortodonti stainless steel, ion nikel dan kromium, asam cuka.

## PENDAHULUAN
Tuntutan dan kebutuhan akan perawatan ortodonti  di  Indonesia  pada  masa  kini semakin  meningkat.  Secara  garis  besar piranti  yang  digunakan  pada  perawatan ortodonti  terbagi  menjadi  piranti  lepasan, piranti fungsional dan piranti cekat. Pemakaian piranti ortodonti cekat merupakan  salah  satu  yang  paling  diminati dikarenakan  alat  ini  lebih  efektif  dalam memperbaiki  kasus  yang  lebih  kompleks. Komponen  utama piranti  ortodonti  cekat terdiri dari breket , band dan kawat.(Raharjo, 2009; Singh, 2007)
Kawat  ortodonti  menjadi  salah  satu komponen  yang  penting  karena  berfungsi memberikan  berbagai  macam  pergerakan gigi  melalui  breket  dan buccal  tubes yang melekat  pada  gigi  (Singh,  2007).  Kawat akan  berada  cukup  lama  di  dalam  rongga mulut,  oleh  karena  itu  kawat  yang digunakan  harus  diproduksi  dengan  akurat, baik  dari  segi  bentuk,  tingkat  kekuatan maupun  tingkat  ketahanan  korosi  serta biokompabilitas (Oh et al, 2005)
Salah  satu  jenis  kawat  yang  digunakan dalam  perawatan  ortodonti  ialah  kawat ortodonti stainless  steel . Kawat  ortodonti stainless  steel mempunyai  kekuatan  yang tinggi  dan  ekonomis  (Ariadi,  2015).  Kawat jenis  ini mengandung  71%  besi,  18% kromium,  8%  nikel,  dan  kurang  lebih  0,2% karbon  (Singh,  2007).    Kromium  dan  nikel merupakan komponen tambahan yang berfungsi  meningkatkan  ketahanan  terhadap korosi.  Kromium  pada  permukaan  logam bereaksi dengan oksigen membentuk kromium oksida yang tahan terhadap korosi. Nikel  memberikan  sifat  baik  pada  kawat
untuk  formabilitas,  kekerasan,  dan  tahan terhadap panas (Kristianingsih, 2014).
Walaupun stainless  steel dipercaya tahan  terhadap  korosi  namun  beberapa penelitian  menyatakan  korosi  masih  dapat terjadi.  Dilihat  dari  sudut  pandang  kimia, korosi  pada  dasarnya  merupakan  reaksi logam  menjadi  ion  pada  permukaan  logam yang  kontak  langsung  dengan  lingkungan berair dan oksigen (Ornela,2014). Walaupun korosi menunjukkan perubahan secara visual ketika terjadi dalam waktu yang lama, tetapi secara mikro dalam waktu yang tidak begitu lama  korosi  dapat  dideteksi  dengan  adanya proses oksidasi dan reduksi yang mengakibatkan  terlepasnya  ion  -  ion  dari unsur  yang  terkandung  (Kristianingsih, 2014;  Bardal,  2004).  Pelepasan  ion  nikel (Ni)  dan  kromium  (Cr)  dari stainless  steel dapat  menyebabkan  masalah  bagi  tubuh manusia  karena  memicu  reaksi  alergi,  efek karsinogenik,  mutagenik  dan  sitotoksik (Souza, 2008).
Salah satu penyebab terjadinya pelepasan ion ialah interaksi kawat terhadap lingkungan dengan pH asam (Kristianingsih, 2014) (Ahmad, 2006). Di dalam lingkungan rongga  mulut  pelepasan  ion  dapat  terjadi apabila seseorang mengkonsumsi asam cuka yang  terdapat  pada  makanan,  adapun  pH asam  cuka  yang  dipakai  dalam  makanan kurang lebih 2,4 dan kadar pH ini tergolong rendah  (Kakhia).  Masyarakat  Indonesia banyak  menggunakan  asam  cuka  sebagai campuran  dalam  makanan  antara  lain pempek,  acar,  asinan  dan  gohu.  Asam  cuka atau  yang dikenal  dengan nama kimia  asam asetat  berguna  sebagai  pemberi  rasa  asam dan pengawet makanan sehingga
penggunaannya  cukup  luas  dalam  bahan pangan sehari – hari (Sutresna, 2007).
Saat  ini  kawat  ortodonti stainless  steel telah  beredar  dalam  beberapa  merek.  Oleh karena  banyak  jenis  makanan  di  Indonesia yang  menggunakan  asam  cuka  sebagai campuran  makanan  dan  informasi  terkait perbedaan  pelepasan  ion  dari  beberapa merek  kawat  masih  kurang,  maka  peneliti merasa tertarik untuk mengetahui perbedaan pelepasan  ion  nikel  dan  kromium  pada beberapa  merek  kawat stainless  steel yang direndam dalam asam cuka.

## METODE PENELITIAN
Jenis  penelitian  yang  digunakan  dalam penelitian ini yaitu analitik laboratorik, yang dilakukan secara in vitro dengan menggunakan  rancangan post  test  only control group design . Penelitian ini dilakukan  di  Laboratorium  Farmasi  FMIPA Universitas Sam Ratulangi dan
Laboratorium  Balai  Teknik  Kesehatan Lingkungan  dan  Pemberantasan  Penyakit Menular  Kelas  1  Manado  pada  bulan September 2016.
Sampel  penelitian  yang  digunakan  yaitu 6  kawat  ortodonti stainless  steel dari  3 merek yang berbeda, yang masing – masing merek  terdiri  dari  2  kawat stainless  stee l, dengan  diameter  0,016  inci  dan  panjang lengkung  11,6  cm.  Pengukuran  jumlah pelepasan    ion  Ni  dan  Cr  pada  sampel kontrol  dan  perlakuan  menggunakan  alat Spektrofotometri Serapan Atom.
Pelaksanaan  penelitian  diawali  dengan pembuatan saliva buatan pH 6,8 menggunakan  metode  Afnor.  Selanjutnya dilakukan  pengenceran  larutan  asam  cuka menggunakan  air  dengan  perbandingan  1:4. Saliva  buatan  dan  asam  cuka  selanjutnya
dicampur dengan perbandingan 1:1, yaitu 25 ml  saliva  buatan  dan  25  ml  larutan  asam cuka.    Setelah  larutan  uji  siap,  dilakukan mengelompokkan sampel yang terdiri dari 6 larutan kawat stainless steel , masing-masing menjadi 2 kelompok yaitu 3 kawat merek A, B dan C pada kelompok kontrol dan 3 kawat merek A, B dan C pada kelompok perlakuan dan  1  larutan  blanko.  Blanko  terdiri  dari saliva buatan ditambah asam cuka, kelompok  kontrol  terdiri  dari  saliva  buatan ditambah  kawat,  dan  kelompok  perlakuan terdiri  dari  saliva  buatan  ditambah  asam cuka  dan  kawat.  Kawat stainless  steel masing-masing direndam menggunakan gelas  piala  yang  telah  diberi  label  sebagai penanda  pada  kelompok  kontrol,  kelompok perlakuan  dan  blanko,  kemudian  ditutup rapat menggunakan aluminium foil. Selanjutnya  dilakukan  penyimpanan  di inkubator  pada  temperatur  37 0 C  selama  26 jam.
Setelah  dilakukan  perendaman  selama 26  jam,  kawat stainless  steel dipisahkan, dari larutan dan dilanjutkan dengan melakukan  analisis  terhadap  lepasan  ion logam    Ni  dan  Cr  dengan  pengulanggan  3 kali,  menggunakan  alat  Spektrofotometri Serapan Atom.  Data   yang  telah  diperoleh kemudian diolah  dalam bentuk tabel dengan program  komputerisasi.

## HASIL PENELITIAN
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa rata-rata  jumlah  pelepasan  ion  Ni  dan  Cr pada  kelompok    perlakuan  (Asam  cuka) lebih  besar  daripada  kelompok  kontrol (saliva buatan dengan pH 6,8) dengan selisih nilai  yang  cukup  jauh  dan  pelepasan  ion  Ni dan Cr pada ketiga merek kawat
menunjukan  hasil  yang  tidak  terlalu  jauh berbeda. (Gambar 1 dan 2).
Gambar  1.  Diagram  hasil  pengukuran pelepasan ion Nikel
Gambar  2.  Diagram  hasil  pengukuran pelepasan ion Nikel
Oleh  karena  itu  perlu  dilakukan  uji  statistik untuk  mengetahui  perbedaan  pelepasan  ion Ni  dan  Cr  antara  ketiga  merek  kawat ortodonti stainless  steel serta  perbedaan pelepasan  pada  kelompok  kontrol  dan perlakuan.
Data  hasil  penelitian  jumlah  pelepasan ion Ni dilakukan uji normalitas Shapro-Wilk (p>0,05) . Hasil  uji  normalitas  pada kelompok  kontrol  menunjukkan  sebaran
data  normal  pada  semua  sampel  sedangkan pada kelompok perlakuan hasil uji normalitas  menunjukkan  sebaran  data  tidak normal pada salah satu sampel.
Setelah dilakukan uji normalitas, analisis data  dilanjutkan menggunakan  uji One  Way Anova pada kelompok kontrol yang datanya terdistribusi  normal  dan  uji Kruskal-Wallis pada  kelompok  perlakuan  yang  datanya tidak terdistribusi normal, untuk mengetahui perbedaan  pelepasan  ion  Ni  antara  3  merek kawat.  Hasil  uji One  Way  Anova pada kelompok  kontrol  didapat  hasil  nilai signifikansi  .000  yang  berarti  p<0,05  dan hasil  uji Kruskal-Wallis pada  kelompok perlakuan  didapat  hasil  nilai  signifikansi .046 yang berarti p<0,05. Hal ini menunjukkan  terdapat  perbedaan  pelepasan ion  Ni  yang  signifikan  antara  ketiga  merek kawat.
Selanjutnya untuk Cr data hasil penelitian  jumlah  pelepasan  ion  dilakukan uji  normalitas Shapro-Wilk (p>0,05).  Hasil uji  normalitas  data  pelepasan  ion  Cr  pada kelompok kontrol dan perlakuan menunjukkan  nilai  kemaknaan  p>0,05  pada semua  sampel.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa seluruh data terdistribusi normal.
Setelah  dilakukan  uji  normalitas  dan didapati  data  terdistribusi  normal  pada kelompok  kontrol  maupun  perlakuan  maka analisis  data  dilanjutkan menggunakan  uji One  Way  Anova. Hasil  uji One  Way  Anova pada  kelompok  kotrol  didapat  hasil  nilai signifikansi  .000  yang  berarti  p<0,05  dan hasil  uji One  Way  Anova pada  kelompok perlakuan  didapat  hasil  nilai  signifikansi .001 yang berarti p<0,05. Hal ini menunjukkan  terdapat  perbedaan  pelepasan
0 0,0134  0,0144  0,0157 0 0,048  0,0486  0,0494 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Blanko A B C K onsent rasi (µg/ m L) Mere k Rata-Rata Pelepasan Ion Nikel Kontrol perlakuan 0 0,0108  0,0134 0,0167 0 0,0501  0,0484  0,0513 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Blanko A B C K onsent rasi (µg/ m L) Mere k Rata-Rata Pelepasan Ion Kromium Kontrol Perlakuan
ion  Cr  yang  signifikan  antara  ketiga  merek kawat.
Selanjutnya  untuk  melihat  perbedaan pelepasan  ion  Ni  dan  Cr  pada  kelompok kontrol  dan  kelompok  perlakuan  dilakukan uji Independent  t-test pada  data  yang terdistribusi  normal  dan  uji Mann-Withney pada  data  yang  terdistribusi  tidak  normal. Untuk  pelepasan  ion  Ni  yang  salah  satu sebaran datanya tidak normal, digunakan uji Mann-Withney dan didapatkan nilai signifikansi  yaitu  .000  yang  berarti  p<0,05. Untuk pelepasan ion Cr yang semua sebaran datanya  normal,  digunakan  uji Independent t-test dan  didapatkan nilai  signifikansi  yaitu .000 yang berarti p<0,05. Hal ini menunjukkan  bahwa  terdapat perbedaan yang  signifikan  pada  pelepasan  ion  Ni  dan Cr  antara  kelompok  kontrol  dan  kelompok perlakuan.

## PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  menunjukkan  telah terjadi  pelepasan ion  Ni  (Gambar 1) dan Cr (Gambar 2) pada beberapa merek kawat. Hal ini  sejalan  dengan  penelitian  sebelumnya yang  dilakukan  di  Jember  pada  tahun  2014 oleh  Kristianingsih  tentang  perendaman kawat  ortodonti stainless  steel dalam minuman  berkarbonasi  menggunakan  kawat berbeda,  maupun  penelitian  yang  dilakukan di  Turki  pada  tahun  2005  oleh  Gursoy tentang perendaman kawat ortodonti stainless  steel  dalam  saliva  yang  juga menggunakan merek kawat berbeda (Kristianingsih,2014; Gursoy, 2005).
Pelepasan  ion  pada  ketiga  kawat ortodonti stainless  steel yang  direndam dalam  asam  cuka  dan  saliva  buatan  dapat terjadi  karena  interaksi  kawat  terhadap
lingkungan  dengan  pH  asam  (Ahmad, 2006). Asam cuka yang memiliki pH rendah dalam  penelitian  ini  yaitu  2,4  menyebabkan penurunan  pH  pada  saliva  dari  6,8  menjadi 2,96.  Saliva  dengan  pH  yang  rendah memiliki  kandungan  ion  H+  (pemberi  sifat asam)  yang  lebih  banyak,  sehingga  dapat menyebabkan pelepasan  ion  logam  (Rasyid, 2014) (Callister, 2012).
Dari  hasil  penelitian  pada  ketiga  merek kawat ortodonti stainless steel menunjukkan jumlah  pelepasan  ion  yang  bervariasi  pada setiap  sampel,  sehingga  perlu  dilakukan pengolahan  data  secara  statistik  untuk melihat apakah tedapat perbedaan pelepasan ion  yang  signifikan  antara  ketiga  merek kawat.  Hasil  uji  statistik  menunjukkan adanya  perbedaan  pelepasan  ion  yang signifikan  antara  ketiga  merek  kawat. Perbedaan pelepasan ion ini dapat disebabkan  oleh  perbedaan  komposisi  yang terkandung  pada  kawat  ortodonti  stainless steel.  Menurut  klasifikasi  yang  ditetapkan oleh American  Iron  Steel  Institute (AISI), logam stainless  steel mengandung  18% Kromium dan 8% Nikel, namun kekurangan beberapa perusahaan yang tidak mencantumkan  komposisi  pada  kemasan menyebabkan perbedaan jumlah
kandungan yang dapat memengaruhi perbedaan  jumlah  pelepasan  ion.  Hal  lain yang dapat menyebabkan perbedaan pelepasan ion ialah proses pembuatan kawat ortodonti stainless steel yang berbeda- beda yang merupakan rahasia perusahaan pembuatnya (Schmaltz, 2009) (Kuhta, 2009; Lin, 2006).
Perbedaan  pelepasan  yang  signifikan antara  ketiga  merek  kawat  menyatakan bahwa,  walaupun  terbuat  dari  jenis  logam
yang  sama,  namun  beberapa  faktor  yang tidak  dapat  dikendalikan  seperti  perbedaan jumlah  komposisi  dan  proses  pembuatan pada  kawat  dapat  menyebabkan  jumlah pelepasan  yang  berbeda.  Hal  ini  dapat menjadi  pertimbangan  dalam  pemilihan kawat  yang  tepat,  sehingga  efek  samping korosi  pada  tubuh  seperti  memicu  reaksi alergi,  efek  karsinogenik,  mutagenik  dan sitotoksik  dapat  dihindari.  Namun  pada penelitian ini tidak dapat disimpulkan bahwa kawat  dengan  pelepasan  ion  paling  sedikit ialah yang paling baik, dikarenakan komposisi  kawat  yang  tidak  diketahui. Kawat  dengan  pelepasan  ion  yang  lebih sedikit  dapat  disebabkan  oleh  komposisi logam  yang  tidak  sesuai  dengan  standart AISI, yang mungkin mempengaruhi kualitas kawat (Souza, 2008).
Hasil  penelitian  juga  menunjukkan terdapat perbedaan pelepasan ion  Ni dan Cr yang  signifikan  antara  kawat  ortodonti stainless  steel  yang  direndam  dalam  saliva buatan  ditambah  asam  cuka  dengan  yang tidak  ditambah  asam  cuka  (Tabel  8  dan  9). Hal  ini  menunjukkan  bahwa  asam  cuka menyebabkan  pelepasan  ion  yang  lebih banyak. Pelepasan ion yang lebih banyak ini dikarenakan  pH  asam  cuka  yang  lebih rendah  yaitu  2,4  jika  dibandingkan  dengan pH saliva buatan yaitu 6,8. Menurut Calister pada  kondisi  yang  lebih  asam,  konsentrasi ion  H+  akan  meningkat  sehingga  bersifat korosif  dan  dapat  meningkatkan  jumlah pelepasan ion logam (Callister, 2012).

## KESIMPULAN
Hasil  penelitian  menunjukkan  adanya perbedaan  pelepasan  ion  Ni  dan  Cr  yang bermakna  (p<0,05)  pada  kawat  ortodonti
stainless  steel merek  A,  B,  dan  C  yang direndam dalam asam cuka.

## SARAN
1. Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut mengenai  pelepasan  ion  pada  piranti ortodonti stainless  steel menggunakan kombinasi breket, kawat  dan band .
2.  Menyarankan  pasien  pengguna  kawat ortodonti stainless steel untuk mengurangi  pengkonsumsian  makanan atau minuman yang memiliki pH rendah seperti asam cuka, karena dapat menimbulkan  suasana  asam  yang  dapat menyebabkan  pelepasan  ion  logam dalam rongga mulut.

## DAFTAR PUSTAKA
Ariadi  RF.  2015. Pengaruh  perendaman dalam  minuman  ringan  teh  dan saliva  buatan  terhadap  pelepasan ion  nikel  kawat  ortodonti  thermal nikel titanium.[ skripsi].Jember; Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Jember. Ahmad,  Z.  2006. Principles  of  Corrosion Engineering and Corrosion Control. Elsevier Science &
Technology Books.
Bardal,  E.  2004. Corrosion  and  Protection. United  Stated  of  America  : Springer-Verlag London Limited. Callister TP. 2012 Fundamental Of Materials Science And Engineering: An Integrated Approach. 5th ed. New York: John
Wiley & Son, Inc. p. 205-6. Gursoy  S,  Acar  AG,  Sesen  C.  2005.
Comparison  of  metal  release  from new and recycled bracket-archwire combinations. Angle Orthod;
75:92–94.
Kristianingsih  R.  2014. Analisis  pelepasan ion  Ni  dan  Cr  kawat  ortodontik
stainlees  steel  yang  direndam dalam minuman berkarbonasi. [skripsi]. Jember; Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Jember. Kakhia  T  I. Organic  acid .  [online  book]. Available from: URL:
http://tarek.kakhia.org/books_eng/
Organic_Acids.Tarek_Kakhia.pdf.
Accessed Mei 27, 2016 Kuhta  M,  Pavlin  D,  Slaj  M,  Varga  ML. 2009.  Type  of  archwire  and  level of  acidity:  effect  on  the  release  of metal ions from orthodontic appliances. Angle  Orthod ;  79(1):
102-10.
Lin MC, Lin SC, Lee TH, Huang HH. 2006. Surface  Analysis  And  Corossion
Resistance  Of  Different  Stainless Steel Ortodontic Brackets In Artificial Saliva. Angle Orthod ;76:322-29
Oh KT, Choo SU, Kim KM, Kim KN. 2005. A  Stainless  Steel  Bracket  for Orthodontic  Application. Eur  J Orthod; 27: 237-44.
Ornela  S.  2015.  Analisa  laju  korosi  pada stainless  steel  304  menggunakan metode  astm  G31-72  pada  media air nira aren. JTM ;1:112-7.
Raharjo P. 2009. Ortodontik Dasar .
Surabaya:  Airlangga  University Press: 128-34
Rasyid  NI,  Pudyani  PS,  Heryumani  JCP. 2014. Pelepasan  ion  nikel  dan kromium  kawat  Australia  dan stainless steel dalam saliva buatan. Dental Jurnal ;47:168-72 Singh G. 2007. Textbook of orthodontics. 2 nd
Ed.  New  Delhi:  Jaypee Brothers Medical Publishers:325-7 Souza  RM,  Menezes  LM.  2008.  Nickel Chromium And Iron Levels In The
Saliva  Of  Patients  With  Simulated Fixed Orthodontic Appliances.
Angle Orthod ;78:345-50
Sutresna  N.  2009. Cerdas  Belajar  Kimia .
Jakarta: PT Grafindo Media Pratama. 2007: 229 Schmaltz G, Arenholt-Bindslev D.
Biocompatibility  of  dental  materials . Berlin: Springer-Verlag: 224-5.