Pemrosesan polimerisasi termal PMMA

 

 

3. Pemrosesan polimerisasi termal PMMA

Basis gigi tiruan yang terbuat dari resin PMMA akrilik, yang bersentuhan dengan mukosa oral pasien adalah aspek penting untuk biokompatibilitas dalam kontak dengan jaringan. Resin PMMA dipilih karena teknik pemrosesan memadai yang penting ini [14]. Polimerisasi PMMA oleh water bath dan microwave adalah teknik pemrosesan yang paling umum digunakan untuk membuat basis gigitiruan [12]. Teknik water bath dan microwave polimerisasi menghasilkan material dengan porositas dan penyimpangan yang berkurang pada permukaan PMMA. Independen dari metode pemrosesan, permukaan PMMA menunjukkan beberapa cacat (pori-pori, retak, dan penyimpangan) yang diproduksi pada saat elaborasi [30, 31]. Cacat ini dapat menjadi reservoir yang sangat baik untuk jamur dan bakteri oportunistik, selain menurunkan modulus elastis dan kekuatan lentur [12, 13, 32].

Selama bertahun-tahun, teknik pengolahan bak air telah banyak digunakan karena kemudahan penanganan dan efektivitas biaya. Namun, kandungan monomer residu dan porositas telah disarankan sebagai alasan paling signifikan untuk mengurangi kekuatan lentur [33]. Telah diperhitungkan gradien termal yang tidak menguntungkan yang dihasilkan selama teknik pemrosesan. Dalam teknik pemrosesan penangas air, benzoil peroksida (inisiator) diaktifkan dengan memanaskan air ke suhu yang sangat tinggi, yang memimpin reaksi polimerisasi dengan menghubungkan gugus metil metakrilat. Pada titik ini, partikel metil metakrilat mulai mendidih dengan menciptakan porositas dalam resin basis gigitiruan [34]. Saat reaksi berlangsung, panas dibebaskan dan tidak bisa lepas dengan mudah saat air di sekitar labu juga dipanaskan. Dengan demikian, gradien termal yang tidak menguntungkan telah dibuat [35]. Monomer residu di dalam massa polimer dapat secara negatif mempengaruhi sifat fisik dan mekanis dari bahan karena aksi plastisisasi [36]. Di sisi lain, selama polimerisasi gelombang mikro, molekul monomer bergerak dalam medan elektromagnetik frekuensi tinggi [37]. Gelombang mikro menyebabkan molekul metil metakrilat dalam resin akrilik untuk mengarahkan diri mereka sendiri di bidang elektromagnetik pada frekuensi 2450 MHz [38], dan banyak molekul terpolarisasi dibalik dengan cepat dan menghasilkan panas karena gesekan molekul [39]. Banyak tumbukan antarmolekul yang dipromosikan, menyebabkan pemanasan internal yang cepat di mana energi segera diserap oleh resin terlepas dari konduktivitas termal dari bahan yang terlibat dalam pemrosesan prostesis [40]. Pemanasan ini terjadi secara cepat dan homogen sehingga transfer panas dari water bath ke resin di dalam labu terjadi lebih cepat dalam metode ini [41].

Ada beberapa penelitian untuk membandingkan kekuatan lentur dan nilai modulus elastis PMMA menggunakan bak air dan polimerisasi microwave [13, 35, 36, 41-43]. Dalam kebanyakan kasus, hasil polimerisasi microwave tidak berbeda dari yang diperoleh dengan water bath, terlepas dari resin akrilik yang digunakan [41, 43]. Namun, dalam beberapa penelitian, teknik water bath menunjukkan kekuatan lentur yang lebih tinggi daripada teknik pemrosesan gelombang mikro [44]. Sebaliknya, dalam penelitian lain, kekuatan lentur yang secara statistik lebih tinggi ditemukan untuk resin gigitiruan yang diproses dengan microwave [45, 46]. Peneliti lain tidak menemukan perbedaan signifikan dalam porositas antara polimerisasi gelombang mikro dan siklus penangas air konvensional [39, 47, 48]. Sebaliknya, penelitian lain melaporkan bahwa teknik polimerisasi panas memberikan nilai porositas rata-rata yang lebih rendah daripada metode polimerisasi microwave [31]. Kedua teknik pemrosesan menghasilkan bahan PMMA dengan sifat yang berbeda. Oleh karena itu, teknik pemrosesan baru untuk PMMA diperlukan untuk mengurangi jumlah sisa monomer dan porositas dan untuk meningkatkan kekuatan fisiknya

Dalam penelitian sebelumnya, Charasseangpaisarn dan Wiwatwarrapan [49, 54] menemukan bahwa penggunaan perawatan ultrasonik pada beberapa frekuensi mengurangi keberadaan monomer residu dalam resin akrilik. Sebagai contoh, MMA terpolimerisasi panas dengan perendaman dalam air pada 50 ° C selama 10 menit pada 40 kHz mengurangi monomer residu. Mereka telah menyimpulkan bahwa sonication dapat mengurangi jumlah monomer residu dalam resin akrilik. Menurut penulis, perawatan ultrasonik dapat meningkatkan laju ekstraksi monomer residu dari resin dan dapat menyebabkan postpolimerisasi monomer residual.

3.1.1. Pengaruh frekuensi dan kekuatan gelombang ultrasonik pada kekuatan lentur dan modulus elastis

Metode pemrosesan gigitiruan berhubungan langsung dengan sifat fisik resin akrilik. Salah satu sifat tersebut adalah modulus Young, juga dikenal sebagai modulus elastis. Yang didefinisikan sebagai kapasitas tubuh untuk berubah bentuk dengan penerapan stres dan ketegangan setelah melepas tubuh pulih bentuk aslinya. Dapat diasumsikan bahwa hubungan antara peningkatan upaya dan peningkatan deformasi adalah konstan [55]. Kegagalan lentur dari basis gigitiruan PMMA dianggap sebagai bentuk utama dari kegagalan klinis [56]. Prostesis gigi mengalami berbagai kondisi seperti kekuatan selama mengunyah, perubahan suhu dan kelembaban yang drastis, dan lingkungan asam di dalam rongga mulut. Oleh karena itu, penting bahwa bahan prostetik memiliki modulus elastisitas yang memadai [42]. Modulus elastis dapat ditentukan dengan teknik indentasi. Namun, penggunaan teknik ini dengan benar membutuhkan mengetahui keterbatasan mereka untuk menghindari salah tafsir.

Hasil eksperimental tentang modulus elastis dan kekuatan lentur (ISO20795-1: 2008 Bagian 1: Polimer dasar gigitiruan) dari resin akrilik komersial (Opticryl®) menunjukkan bahwa termopolimerisasi yang dibantu dengan ultrasound adalah pilihan yang baik untuk pemrosesan PMMA. Spesimen resin akrilik komersial (Opticryl®) (n = 25) disiapkan sesuai dengan lembar teknis dengan rasio volume monomer terhadap polimer (1: 6). Untuk kondisi pemrosesan oleh gelombang ultrasonik, dua frekuensi dan kekuatan digunakan pada 80 ° C penangas air selama 1 jam: 37 atau 80 kHz dan 50 atau 100%, masing-masing, untuk mendapatkan empat kelompok eksperimen (Tabel 2). Pemandian air dan pemrosesan teknis gelombang mikro dianggap sebagai kelompok kontrol. Hasil modulus elastis dan kekuatan lentur diberikan pada Gambar 3 dan Tabel 2.

Tabel 2. Modulus elastis dan kekuatan lentur spesimen diproses oleh USG pada 80 ° C: 37 atau 80 kHz dan 50 atau 100% daya di bawah suhu air konstan (80 ° C).

Gambar 3. Hasil modulus elastis dan kekuatan lentur resin Opticryl komersial dipolimerisasi oleh ultrasound. Kelompok kontrol diproses oleh penangas air dan energi gelombang mikro.

Untuk perbandingan statistik antara kelompok, uji Kruskal-Wallis dan Mann-Whitney U-test digunakan untuk menganalisis data. Tes ini digunakan karena tidak semua kelompok memiliki distribusi normal seperti yang ditunjukkan oleh uji normalitas Shapiro-Wilk (lihat Tabel 3).

Tabel 3. Hasil uji normalitas Shapiro-Wilk.

* Data mengikuti distribusi normal jika p ≥ 0,05.

Uji Kruskal-Wallis menunjukkan bahwa ada perbedaan yang signifikan antara kelompok (untuk modulus elastis, p = 0,006 dan untuk kekuatan lentur, p = 0,018). Uji Mann-Whitney U dilakukan antar kelompok dalam semua kombinasi yang memungkinkan untuk menentukan perbedaan antar kelompok. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4.Perbandingan antar kelompok menggunakan Mann-Whitney U-test.

* Signifikansi statistik, p ≤ 0,05.

Spesimen yang diproses pada 80 kHz dan 100% daya (kelompok 4) menunjukkan nilai tertinggi dengan modulus elastis 1744,40 ± 441,85 MPa dan kekuatan lentur 60,57 ± 14,91 MPa. Namun, nilai kekuatan lentur secara statistik tidak signifikan dibandingkan dengan yang diproses oleh water bath dan microwave, masing-masing (Gambar 3). Tetapi, berkenaan dengan modulus elastis, ditemukan perbedaan yang sangat signifikan antara spesimen kelompok 4 dan spesimen yang diproses dengan microwave (kelompok 6). Oleh karena itu, hasil ini menunjukkan kinerja yang lebih baik dari PMMA yang diproses oleh ultrasound dalam 80 kHz dan 100% daya dibandingkan dengan pemrosesan gelombang mikro.

Selain itu, lebih lanjut dicatat bahwa resin akrilik yang diproses pada 80 kHz dan 50% daya (kelompok 3) memiliki nilai yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan kelompok eksperimen lainnya, baik untuk modulus elastis dan kekuatan lentur. Tidak ada perbedaan yang signifikan secara statistik dalam modulus elastis dan kekuatan lentur di antara kelompok (water bath dan microwave) yang ditemukan. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa kedua metode ini memiliki hasil yang serupa. Dari hasil ini, tampaknya bahwa kekuatan lebih penting daripada frekuensi USG untuk hasil yang lebih baik dalam pemrosesan PMMA.

Uji korelasi Spearman dilakukan untuk menentukan apakah nilai modulus elastis dan nilai kekuatan lentur berkorelasi. Ditemukan bahwa korelasi yang lemah ada karena koefisien korelasi antara modulus elastis dan kekuatan lentur adalah 0,618 (p ≤ 0,001). Karena koefisien adalah nilai positif, peningkatan nilai modulus elastisitas juga meningkatkan kekuatan lentur.

Singkatnya, kondisi terbaik untuk nilai yang lebih tinggi dari modulus elastis dan kekuatan lentur sesuai dengan spesimen yang diproses pada 80 kHz dan daya 100% (kelompok 4). Pemrosesan PMMA dengan pemrosesan water bath atau microwave menghasilkan nilai yang sama untuk modulus elastis dan kekuatan lentur. Ultrasound dapat digunakan untuk memproses resin akrilik (Opticryl®) sebagai teknik alternatif untuk pemrosesan PMMA dengan hasil yang serupa dengan yang diperoleh dengan menggunakan water bath atau pemrosesan gelombang mikro (kelompok kontrol). Koefisien korelasi antara modulus elastis dan kekuatan lentur menunjukkan korelasi yang lemah tetapi hubungan yang signifikan secara statistik antara kedua variabel ini. Tanda koefisien positif, ini berarti bahwa ketika nilai-nilai modulus elastis meningkat, nilai-nilai kekuatan lentur juga meningkat.