Porselen

Porselen adalah material yang sewarna dengan gigi, material porselen tersusun atas kristal, alumunia dan silica

yang dileburkan secara bersama pada high temperatures, untuk membentuk kekuatan, keseragaman, dan material glass-

like ( Hatrick, 2010 dan Anusavice, 2003 ).

Dalam laboratorium kedokteran gigi, porselen untuk restorasi menggunakan bentuk sediaan fine powder (serbuk

halus). Pembuatan dari powder porselen sangat kompleks. Porselen terbuat dari bahan-bahan dasar berupa: silika (SiO 2),

feldspar (K2O.Al2O3.6SiO2), dan alumina (Al2O3). Bahan-bahan crystalline ini dipanaskan bersamaan

dengan fluxed diantaranya sodium carbonate atau lithium carbonate.

Material crytalline yang baru terbentuk disebut “leucite” juga berbentuk kaca pada kondisi tertentu. Dental porselen

ini merupakan matriks dari kaca bertitik leleh rendah berikatan dengan “leucite crystals”. Porselen selanjutnya dibakar

kembali dengan metal oksida untuk menambahkan warna yang sesuai dengan gigi. Setelah porselen dingin, porselen ini

menjadi bahan dasar untuk fine powder, bentuk inilah yang digunakan dalam dental laboratorium.

Klasifikasi porselen berdasarkan temperatus fusinya diantaranya:

1.   1288°- 1371° Care high fusing

2.   1093°-1260° Care medium fusing

3.   871°-1066° Care low fusing

Kebanyakan dalam dental restorasi dibuat dengan low-fusing porcelains.

Sifat-sifat Dental Porcelain

o   Kekuatan Transverse

Merupakan kemampuan porselen untuk bertahan terhadap fraktur ketika terjadi tekanan. Transverse

strength merupakan kombinasi dari kekuatan tekan dan kekuatan regangan. Rata-rata kekuatan transverse dari dental

porselen berkisar antara 56-446 Mpa tergantung pada tipe dari porselen.

o   Koefisien dari ekspansi termal

Merupakan jumlah ekspansi yang dimiliki oleh porselen dipanaskan atau jumlah pengkerutan ketika porselen

didinginkan. Koefisien dari ekspansi termal dari porselen berkisar 12×10-6/°C pada kebanyakan porselen. Koefisien dari

ekspansi termal sangat penting pada saat porselen berikatan dengan metal atau porselen lainnya.

o   Warna dental porselen

Sifat ini sangat penting untuk menentukan kesesuaian material dengan struktur gigi. Warna dapat diekspresikan dalam

tiga bentuk; hue, value, and chroma.

-       Hue merupakan warna dasar seperti: biru, hijau, kuning, atau merah.

-       Chroma  merupakan intensitas atau saturasi dari warna, pengukuran tingkat kemurnian seperti biru menjadi biru terang.

-       Value  jumlah dari warna abu-abu. Value yang tinggi menunjukan warna keabua-abuannya berkurang (warna menuju

putih). Sebaliknya value rendah maka warna akan lebih kehitam-hitaman.

Kesesuaian antara warna porselen dengan warna gigi merupakan titik terpenting dalam keberhasilan restorasi

menggunakan dental porselen.

( Craig, 2000 )

Metal

Metal atau logam adalah suatu bahan material yang bersifat opaq dan memilki densitas yang tinggi. Dalam bidang

kedokteran gigi aplikasi metal atau logam biasanya digunakan dalam bentuk alloy. Alloy adalah material yang memilki

bahan dasar dua atau lebih metal, biasanya menggunakan sedikitnya empat atau enam hingga delapan bahan metal. Bahan

alloy dalam bidang kedokteran gigi terus berkembang hingga saat ini. Beberapa tahun yang lalu material alloy

berkembang dengan emas sebagai bahan utama, saat ini banyak bahan yang berkembang sebagai bahan dasar alloy

diantaranya adalah paladium, titanium, perak,nikel, cobalt dan emas. Metal yang digunakan sebagai bahan alloy biasanya

dipilih berdasarkan aplikasinya, diantaranya adalah :

1.     crown and bridge

menggunakan emas, paladium, perak, cobalt, nikel sebagai bahan dasar.

2.     orthodontic / endodontic

mengunakan alloy titanium-valadium, stainless steel, nikel-titanium, cobalt-chromium-nikel, beta titanium

3.     implant

biasanya menggunakan titanium, alloy titanium, stainless steel, cobalt chromium.

Dengan campuran banyak metal dalam material alloy dan material yang digunakan dapat berpengaruh terhadap

jaringan, menjadikan sulit untuk mengidentifikasi biokompatibilitas dari alloy.

( Schmalz dan bindslev, 2009 )

Porcelain Fused to Metal

Restorasi  porcelain fused to metal melibatkan penggabungan dari kebaikan sifat mekanik logam dengan sifat

estetik porcelain yang baik. Secara umum, restorasi terdiri dari sub-struktur logam campur yang berikatan dengan   vinir

porcelain. Restorasi logam-keramik telah berhasil digunakan untuk mahkota dan jembatan multiunit (multiunit bridge)

selama 30 tahun. Restorasi ini digunakan lebih dari 60 persen pada kasus restorasi mahkota dan jembatan ( Anusavice,

2003 ).

Schwartz et al (1970) melaporkan mahkota dengan bahan metal penuh mempunyai lifetime 10.3 tahun. Karies

sekunder merupakan penyebab utama kegagalan untuk 58 persen dari mahkota. Kershbaum dan Voss (1977)

memperkirakan bahwa hanya 3 persen dari restorasi PFM yang gagal dalam kurung waktu  10 tahun.

Syarat utama bahan yang digunakan dalam restorasi PFM adalah kompatibilitas logam dan porcelain. Feldspathic

porcelain yang digunakan untuk PFM biasanya mengandung jumlah leucite yang spesifik. Hal ini dapat

menaikkan  koefisien ekspansi  termal dari porcelain yang hampir sama dengan logam. Hal ini dapat mencegah

perkembangan tegangan termal selama pendinginan setelah pembakaran.  Adanya leucite juga membantu menguatkan

porselen. Minimal kekuatan flexural yang dibutuhkan untuk porselen pada PFM seperti yang telah ditentukan pada

standar  ISO adalah 50 MPa, sama seperti seperti pada restorasi all-ceramic pada dentin/enamel.

Syarat-syarat logam campur untuk membentuk substruktur yang mirip dengan bahan pada ikatan non-porcelain antara

lain:

1.      Aloi logam, telah dikasting pada bentuk yang diinginkan sebelumnya, harus tahan dengan pembakaran porcelain berdiri

tanpa meleleh atau terkena creep. Oleh karena itu, aloi harus mempunyai suhu fusi yang tinggi.

2.     Aloi harus rigid untuk dapat menyokong vinir porcelain yang getas jika tidak fraktur tidak dapat terhindarkan

3.     Aloi harus dapat membentuk ikatan dengan vinir porcelain sehingga nantinya tidak akan terlepas.

4.     Aloi harus punya ekspansi  koefisien termal yang hamper sama dengan porcelain yang terlibat

( McCabe & Walls, 2008 )

Porcelain dan logam campur yang digunakan dalam restorasi ini harus memenuhi syarat-syarat, antara lain:

1.     porselen dan logam harus membentuk ikatan kuat (beberapa kegagalan disebabkan karena ikatan yang kurang adekuat)

2.     porselen fusi pada suhu leleh yang lebih rendah dari suhu leleh logam. Logam tidak boleh leleh pada suhu fusi porselen.

3.     porselen dan logam harus memiliki koefisien ekspansi termal yang sesuai, sehingga porselen tidak akan pecah atau terlepas

dari alloy saat proses pendinginan.

4.     Logam harus mempunyai modulus elastisitas yang tinggi sehingga dapat menyalurkan tegangan yang baik dari porselen.

( Chandra S., et al., 2007 ).

Terdapat beberapa batasan pada penggunaan PFM dan cast metal restorations. Kebanyakan, PFM dan cast

metal restorations hanya digunakan pada gigi permanen pada orang dewasa, karena penghilangan dari struktur gigi untuk

fabrikasi yang baik akan merusak vitalitas pulpa pada anak-anak dan remaja. Terlebih lagi, restorasi dengan bahan tersebut

mempunyai biaya hampir delapan kali lipat dari bahan amalgam.

II.2 Pembahasan Porcelain Fused to MetalAplikasi , Biokompatibilitas, Keuntungan, dan Kerugian Porcelain Fused to Metal Dalam Bidang Kedokteran Gigi

 Aplikasi Porcelain Fused to Metal ( PFM ) dalam Bidang Kedokteran Gigi

       Crown

Pada crown dengan bahan porcelain fused to metal (PFM), kekuatan diperoleh dari substruktur metal dan estetik

didapatkan dari veneer porcelain. Crown PFM digunakan untuk mengembalikan gigi yang rusak sangat parah untuk

melindungi struktur gigi yang tersisa, dan juga untuk mempertahankan oklusi dan menawarkan estetik.  Crown PFM dapat

diaplikasikan pada gigi anterior maupun gigi posterior (Sadaf dan Ahmad, 2011).

Pada crown PFM terdiri dari beberapa lapis bubuk porselen dalam  air yang kemudian difusikan dengan

kerangka dari metal, melalui pembakaran (firing). Lapisan-lapisan ini memiliki tiga tingkatan translusensi yang berbeda.

Lapisan pertama merupakan lapisan opaque yang digunakan untuk menutupi substrat metal yang gelap. Lapisan

intermediate, disebut juga sebagai dentin, adalah konstruksi utama dari struktur gigi artifisial dan juga digunakan untuk

menyediakan translusensi pada porselen. Lapisan paling atas atau superfisial, adalah lapisan paling translusen yang disebut

sebagai porselen email atau insisal. Setiap lapisan difusikan dalam electric atau vacuum furnace pada sekitar 10000 C

untuk memperoleh sifat yang optimal.

(Mrazova dan Klouzkova, 2009)

Restorasi PFM adalah tipe porselen gigi yang paling umum digunakan. Berdasarkan perbedaan temperatur ada tiga

tipe porselen gigi yaitu

1.     regular felspathic porcelain (temperatur tinggi 1200-1400 oC)

2.     aluminous porcelain (temperatur sedang 1050-1200 oC)

3.     metal bonding porcelain (temperatur rendah 800-1050 oC). PFM merupakan metal bonding porcelain.

PFM terdiri atas beberapa lapisan yang difusikan secara kimia pada dasar kerangka metal. Substruktur metal

mendukung keramik dan membuat keramik bertahan lama terhadap beban dari kekuatan mulut.

Restorasi metal keramik harus memenuhi syarat–syarat, antara lain, adalah sebagai

berikut:

  a. Metal dan keramik mempunyai ikatan yang kuat.

  b. Metal dan keramik mempunyai thermal expansi yang sesuai.

  c. Keramik yang dipakai relatif mempunyai low fusing.

d. Metal harus tahan terhadap deformasi pada saat keramik mencapai fusing. Pada saat fusing,

keramik harus dapat bersatu dengan logam dan berikatan tanpa merubah bentuk logam. Pada

saat mendingin, baik logam maupun keramik akan mengalami kontraksi yang akan menimbulkan

retak atau bahkan terlepasnya keramik dari logam.

e. Bahan–bahan yang dipakai harus bersifat biokompatibel terhadap jaringan.

               Pada prinsipnya, sifat–sifat restorasi metal keramik ditentukan oleh keadaan interfacenya. Bila didapati ikatan

yang rapat antara metal dengan keramik maka akan terjadi penurunan energi bebas yang dapat memisahkan kedua

komponen atau sebaliknya.

( Shillingburg HT, Jacobi R, Bracket SE. 1987 )

Gigi tiruan cekat/bridge

GTC dari PFM dapat digunakan pada gigi anterior maupun posterior. Pada pembuatannya, pada gigi anterior

kerangka logam hanya menutupi permukaan lingual dan incisal edge, sedangkan permukaan labial ditutup oleh porselen.

Metal mencapai hingga area proksimal tetapi harus diperhatikan bahwa metal pada bagian lingual tidak mencapai hingga

ruang proksimal lebih dari yang diperlukan untuk kekuatan. Pemanjangan proksimal dari kerangka logam hanya sampai

area kontak, untuk alasan estetik. Kerangka metal lingual juga sampai area insisal  sehingga mencapai incisal edge, tapi

tidak menutupi permukaan labial.

( Pahlevan, 2006 )

Pada penggunaannya, GTC dari PFM juga dapat dimodifikasi dengan resin-bonded, sehingga menghasilkan Metal-

Ceramic Resin Bonded Fixed-Partial Denture (RBFPD), yang dapat digunakan pada gigi anterior dan posterior, untuk

menggantikan satu atau dua gigi yang hilang. RBFPD ini dapat dilakukan pada gigi yang masih vital. Seperti dalam kasus

misalnya ingin menggantikan gigi premolar dua yang hilang namun gigi molar pertama sudah memakai crown yang

terbuat dari PFM, sementara gigi premolar pertama masih vital namun terdapat karies kecil pada bagian proksimal sebelah

distal, maka gigi abutment dari RBFPD ini dapat diaplikasikan, karena PFM konvensional memerlukan pengurangan

jaringan yang banyak.

( Ghavamnasiri, dkk., 2010 )

Biokompatibilitas Porcelain Fused to Metal ( PFM ) dalam Bidang Kedokteran Gigi

Definisi biokompatibilitas secara luas adalah "kemampuan suatu material untuk memberikan respon yang tepat

pada aplikasi tertentu". Hal ini mengimpilkasikan bahwa ada interaksi antara host, bahan dan fungsi yang

diharapkan dari material. Jika ketiga faktor ini selaras maka material dapat dikatakan biokompatibel.

Sebagian besar penelitian telah mengamati bahwa semakin rendah noble content alloys (yang mengandung lebih

banyak base element) menghasilkan reaksi jaringan yang lebih kuat daripada noble content alloys yang lebih tinggi dan

gold alloys. Elemen pembentuk oksida (In, Fe, Sn, Zn) yang tergabung dalam precious alloys untuk restorasi PFM adalah

elemen logam dasar (base metal elements) dan umumnya cenderung lebih mudah larut dibandingkan

dengan elemen logam mulia. Dilaporkan bahwa pajanan dalam waktu yang cukup panjang meskipun dengan dosis rendah,

kemungkinan ion logam dapat menimbulkan efek-efek yang tidak diinginkan dalam jaringan biologis. Walaupun logam

pada restotasi PFM ditutupi oleh veneer porselen, Namun, biasanya bagian small collar dibiarkan tidak tertutup

memungkinkan terjadinya reaksi yang merugikan dengan jaringan biologis disekitarnya

Pada tingkat yang cukup tinggi ion logam dapat menonaktifkan metabolisme sel dan menurunan proliferasi sel.

Ion-ion logam yang dilepaskan dari alloy gigi berinteraksi dengan jalur metabolisme dan struktur sel menyebabkan

kerusakan. Kasus yang sangat ekstrim adalah ketika ion logam memasuki sistem peredaran darah dan didistribusikan

secara sistemik oleh protein seperti albumin. Ion ini kemudian dapat menyebabkan aktivasi gen dalam sel endotel.

Pelepasan kation dapat memberikan reaksi inflamasi dan dapat memodulasi respon imun dengan aktivasi atau inhibisi T-

dan B-sel. Respon ini bisa dalam bentuk mukositis oral, gingivitis / periodontitis dan resorpsi tulang.

    Dilaporkan bahwa  di Inggris menunjukkan bahwa reaksi terhadap logam mulia terjadi sekitar 5% dari reaksi yang

disebabkan oleh logam dan jumlah penyebab alergi dikaitkan dengan logam tampaknya kecil. Studi lain menemukan

bahwa tidak lebih dari 10% pasien yang mengalami alergi. Namun, komponen logam dari hampir semua cast dental alloys

dapat dideteksi dalam jaringan terdekat.

Fase pembentukan memainkan peran yang cukup besar dalam menentukan biokompatibilitas alloy

gigi, dengan multi-phase Ag-Pd-Cu multi-fase menunjukkan sitotoksisitas lebih daripada bahan-single phase. Ketika

menempatkan restorasi gigi yang berdekatan dengan gingiva dan periodontal, paduan non-mulia ditemukan hampir

sepenuhnya menghambat kelangsungan hidup sel sementara paduan mulia dan titanium non-alloyed menunjukkan hasil

yang lebih baik.

( Johnson et al.,  2011 )

Keuntungan Porcelain Fused to Metal ( PFM ) dalam Bidang Kedokteran Gigi

     Adapun keuntungan dari PFM dalam bidang kedokteran gigi adalah             :

1.     Unggul sebagai bahan langsung pada daerah yang memerlukan tekanan tinggi

2.     Kekuatan pemakaian baik

3.     Tahan lama

4.     Estetis

( Elvira  Sinabutar, 2008 )

            Keuntungaan PFM sebagai bahan crown adalah             :

1.     adanya metal core dapat mendukung gigi

2.     tahan terhadap tekanan mastikasi dan resisten terhadap fraktur

3.     tahan lama di dalam rongga mulut

4.     Metal yang di lapisi dengan porselen membuat crown yang dipakai menjadi estetis karena memiliki warna yang sama

dengan gigi.

5.     Dapat digunakan dengan kavitas yang luas dan besar

6.     Cocok untuk digunakan pasien yang memiliki kebiasaan bruxism

7.     Warna PFM sebagai crown dapat bertahan lama (tidak dapat berubah warna)

( Elvira  Sinabutar, 2008 )

Kekurangan  Porcelain fused to Metal dalam bidang kedokteran gigi:

1.     Lebih banyak jaringan gigi yang harus dihilangkan (lebih banyak dibandingkan porselen)  untuk substruktur metal

2.     Harga lebih mahal karena setidaknya membutuhkan dua kali kunjungan dan juga bila menggunakan alloi metal yang mahal

3. Teknis lab yang lebih sulit. Prosedur teknis dari pola wax investing dan casting alloi metal yang mahal meliputi banyak

variabel teknis dan pertimbangan banyaknya langkah operatif  dan siklus firing, membuat kualitas akhir dari

restorasi  yang sangat sensitif.

4.     Chipping pada porselen ketika tekanan pada gigi yang ekstrim, tetapi dapat diatasi oleh dokter gigi dalam 20-30 menit

5.     Dari sudut pandang estetik, PFM tidak menyerupai aspek natural dari gigi, karena inti metal yang menghalangi cahaya

untuk  masuk. Tidak adanya translusensi, karena faktanya restorasi PFM hanya dapat mengabsorbsi atau memantulkan

cahaya, sementara jaringan gigi menunjukkan derajat translusensi yang tinggi.

( Zarone, dkk., 2011 )

6.     Terbentuk bayangan gelap pada bagian servikal

( Pahlevan, 2006 )  

7.     Pada sistem logam-keramik, kegagalan terjadi pada daerah yang memiliki ikatan paling lemah, sehingga jika ikatan adhesif

antara keramik dan logam sudah cukup, kegagalan akan kohesif  di dalam keramik.

8.     Pada noble alloy yang digunakan untuk PFM seperti emas, palladium, persentase kecil dari indium, harga lebih mahal dan

kurang beradaptasi dengan sistem keramik yang berbeda. Sebagai contoh cairan palladium dapat mengabsorbsi gas dalam

jumlah banyak yang kemudian dapat dilepaskan selama casting dan menyebabkan banyak mikroporositas.

9.     Pada base metal alloy yang digunakan untuk PFM, terkadang menyebabkan pembentukan oksida yang besar, sulit saat

finishing dan polishing dikarenakan ductility yang rendah, dan dapat menyebabkan shrinkage pada casting yang lebih

besar. Sebagai contoh oksida Ni dan Cr dalam sistem base metal menurunkan koefisien ekspansi porselen Vita (Vident)

dan diduga dapat memicu stres interfasial sehingga menyebabkan kegagalan.

( Venkatachalam, dkk., 2009 )

10.  Pada crown PFM, untuk kepentingan gigi sebelahnya, pembentukan dan lokasi serta ukuran area kontak sangat penting.

Adanya diskrepansi pada area kontak dapat menyebabkan impaksi makanan. Pasien dapat merasa sangat kesulitan untuk

mempertahankan area tersebut bersih yang dapat menyebabkan karies pada gigi sebelahnya.

( Sadaf dan Ahmad, 2011 )

Kesimpulan

1.     Porcelain fused to metal merupakan penggabungan dari kebaikan sifat mekanik logam dengan sifat estetik porcelain, terdiri

dari sub-struktur logam campur yang berikatan dengan  vinir porcelain.

2.     Aplikasi porcelain fused to metal dalam bidang kedokteran gigi adalah pada pembuatan mahkota gigi dan gigi tiruan cekat.

3.     Meskipun pembuatan porcelain fused to metal bertujuan untuk menggabungkan sifat unggul dari masing-masing material

untuk menghasilkan suatu hasil yang baik, namun material tersebut masih memiliki kekurangan–kekurangan sehingga

diperlukan penelitian perkembangan lebih lanjut atau penggantian material yang lebih baik dari segi estetis, kekuatan,

maupun biokompatibilitas.