Pengaruh Penggantian Bi2O3 Dengan ZnO Nanoflower Pada Mineral Trioksida Agregat Terhadap Sifat Fisikokimia dan Antibakteri

Gervasia Yulita Kedjo, Prof. Dr.rer.nat. Nuryono, M.S.; Adhi Dwi Hatmanto, S.Si., M.Sc., Ph.D.

2024 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Mineral trioksida agregat putih (WMTA) yang terdiri dari silika (SiO2), kalsium oksida (CaO), alumina (Al2O3), dan bismut oksida (Bi2O3) dikenal luas karena aplikasinya di bidang kedokteran gigi, khususnya untuk perawatan saluran akar. Saat ini, sedang dilakukan modifikasi komponen-komponen tersebut untuk meningkatkan sifat mekanik dan antibakteri. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat fisikokimia dan antibakteri WMTA dengan mengganti Bi2O3 dengan ZnO nanoflower (ZnO-NF). Semen (WMTA tanpa Bi2O3) disiapkan menggunakan abu sekam padi SiO2 melalui proses sol-gel dan kalsinasi pada suhu 1000 °C. WMTA diperoleh dengan menambahkan (18-x)% (b/b) Bi2O3, di mana x merupakan persentase ZnO-NF yang bervariasi antara 0 hingga 18%. Sifat fisikokimia produk dievaluasi dan aktivitas antibakteri diuji terhadap Streptococcus mutans (S. mutans) dan Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). 

Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa penggantian Bi2O3 meningkatkan alkalinitas, mengurangi kelarutan, dan menurunkan radiopasitas. Penggantian 10% Bi2O3 dengan ZnO-NF (disebut sebagai WMTA/ZnO-NF10) secara signifikan meningkatkan kekuatan tarik dari 2,69±0,31 MPa menjadi 8,75±0,05 MPa dan kekuatan tekan dari 3,98±0,22 MPa menjadi 6,24±0,78 MPa. Selain itu, penggantian ini secara signifikan meningkatkan sifat antibakteri ketika diuji dengan metode difusi cakram, menunjukkan zona inhibisi sebesar 26,63±0,2 mm untuk S. mutans dan 23,5±0,05 mm untuk P. aeruginosa pada variasi WMTA/ZnO-NF10. Mengganti Bi2O3 dengan ZnO-NF dalam WMTA tidak hanya meningkatkan sifat fisikokimia tetapi juga secara signifikan meningkatkan efektivitas antibakterinya terhadap S. mutans dan P. aeruginosa. Temuan ini menunjukkan potensi WMTA/ZnO-NF sebagai material yang efektif untuk aplikasi kedokteran gigi.

White Mineral Trioxide Aggregate (WMTA) consisting of silica (SiO2), calcium oxide (CaO), alumina (Al2O3) and bismuth oxide (Bi2O3) is well-known for its applications in the dental field, particularly for root canal treatments. Modification of the components to improve the mechanical and antibacterial properties is currently developed. This study aims to examine the physicochemical properties and antibacterial activity of WMTA by replacing Bi2O3 with ZnO nanoflowers (ZnO-NFs). Cement (WMTA without Bi2O3) was prepared using rice husk ash SiO2 with a sol-gel process and calcination at 1000 °C. WMTA was obtained by adding (18-x)% (w/w) of Bi2O3, where x is percentage of ZnO-NFs varied from 0 to 18%. The physicochemical properties of the products were evaluated, and the antibacterial activity was tested against Streptococcus mutans (S. mutans) and Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). 

The characterization results showed the increase in the Bi2O3 replacement enhanced alkalinity, reduced the solubility and lower radiopacity. Replacing 10% of Bi2O3 with ZnO-NFs (designated as WMTA/ZnO-NF10) significantly improved the tensile strength from 2.69±0.31 MPa to 8.75±0.05 MPa and the compressive strength rises from 3.98±0.22 MPa to 6.24±0.78 MPa. Additionally, the replacement significantly improved the antibacterial properties when tested using the disc diffusion method, showing inhibition zones of 26.63±0.2 mm for S. mutans and 23.5±0.05 mm for P. aeruginosa for the WMTA/ZnO-NF10 variation. Replacing Bi2O3 with ZnO-NFs in WMTA not only enhances the physicochemical properties but also significantly improves its antibacterial efficacy against S. mutans and P. aeruginosa. This finding indicates the potential of WMTA/ZnO-NF as an effective material for dental applications.

Kata Kunci : WMTA, Bi2O3, ZnO-NF, Streptococcus mutans, Pseudomonas aeruginosa