Tinjauan sistematis menyoroti potensi signifikan CNF dalam aplikasi kedokteran gigi. Keunggulan utama CNF meliputi sifat mekanis dan biokompatibilitasnya yang luar biasa, yang menjadikannya ideal sebagai bahan matriks dan bahan penguat untuk bahan kedokteran gigi tradisional. Selain itu, gugus fungsi permukaan dan struktur nanofiber CNF yang melimpah memungkinkan modifikasi dan enkapsulasi permukaan yang efisien. Hal ini memungkinkan terciptanya sistem multifungsi yang mampu menggabungkan obat-obatan, senyawa fungsional, dan ion, yang selanjutnya meningkatkan penerapannya dalam kedokteran gigi.
CNF memiliki kekuatan tarik, kekuatan tekan, dan modulus lentur yang sangat baik, yang menjadikannya bahan penguat yang efektif dalam kedokteran gigi. Sifat-sifat ini sangat penting untuk restorasi dan prostetik, yang harus menahan gaya kunyah dan gigitan yang berulang. Studi telah menunjukkan bahwa penambahan 23wt% CNF ke PMMA meningkatkan kekuatan lenturnya dari 49,4MPa menjadi 96,8MPa (peningkatan 96%) dan modulus lentur dari 1,31GPa menjadi 3,96GPa (peningkatan 202%) dibandingkan dengan PMMA murni [22]. Peningkatan serupa diamati pada semen ionomer kaca, di mana penambahan 4wt% CNF meningkatkan kekuatan lentur dari 16,36MPa menjadi 24,13MPa (peningkatan 47%), kekuatan tekan dari 102,26MPa menjadi 119,59MPa (peningkatan 17%), dan penambahan 6wt% CNF meningkatkan kekuatan tarik diametral dari 10,61MPa menjadi 13,59MPa (peningkatan 28%) [23]. Pada silikon maksilofasial, penambahan 0,5wt% CNF meningkatkan kekuatan tarik dari 5,52MPa menjadi 6,07MPa (peningkatan 10%), dan kekuatan sobek dari 24,29N/mm menjadi 28,73N/mm (peningkatan 18%)
Kekuatan mekanis yang tinggi sangat penting untuk restorasi gigi dan prostetik, di mana material harus menahan tekanan berulang saat mengunyah dan menggigit. Material dengan kekakuan rendah sering kali mengalami deformasi akibat gaya tersebut, yang menyebabkan komplikasi seperti nyeri mukosa dan perubahan oklusal [34]. Kekuatan mekanis CNF yang unggul mengatasi masalah ini, memastikan restorasi mempertahankan bentuk dan fungsinya di bawah tekanan oral. Lebih jauh, CNF menggabungkan kekuatan mekanis yang tinggi dengan sifat yang ringan, yang tidak diragukan lagi meningkatkan penerapannya dalam kedokteran gigi. Modulus elastisitas CNF telah diteliti menggunakan berbagai pendekatan teoritis dan eksperimental. Modulus Young longitudinal dari mikrofibril selulosa atau bundelnya biasanya berkisar antara 78 hingga 130GPa, tergantung pada sumber material, metode ekstraksi, dan teknik pengukuran, dengan rata-rata perkiraan sekitar 100GPa. Selain itu, CNF memiliki kepadatan sekitar 1,5–1,6g/cm³, yang lebih rendah daripada serat kaca tradisional (2,6g/cm³, ~70GPa) dan sebanding dengan Kevlar (1,45g/cm³, 60–125GPa). Khususnya, modulus Young spesifik (rasio modulus terhadap kepadatan) CNF adalah sekitar 65J/g, melebihi baja (25J/g) yang menyoroti rasio kekuatan terhadap beratnya yang mengesankan. Kombinasi ini meningkatkan kesesuaian CNF untuk aplikasi kedokteran gigi yang membutuhkan daya tahan dan kenyamanan. Properti berkinerja tinggi ini dikaitkan dengan nanostruktur CNF yang unik: Rasio aspek tinggi, daerah selulosa kristal dan amorf yang bergantian, dan ikatan hidrogen. Rasio aspek tinggi meningkatkan luas permukaan spesifik, yang mendorong interaksi yang kuat antara serat. Daerah selulosa kristal memberikan kekakuan dan kekuatan, meningkatkan modulus Young, sementara ikatan hidrogen yang luas di antara gugus hidroksil membentuk jaringan kuat yang berkontribusi pada kekuatan tarik dan modulus. Properti ini secara kolektif memastikan distribusi tegangan dan integritas struktural yang efisien, menjaga integritas struktural CNF di bawah tekanan oral. Biokompatibilitas merupakan faktor penting dalam menentukan potensi CNF dalam aplikasi kedokteran gigi. Karena CNF secara alami berasal dari selulosa, ia dianggap memiliki dampak lingkungan yang rendah dan keamanan yang tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian telah memvalidasi lebih lanjut toksisitas rendah CNF. Penelitian kultur sel fibroblas gingiva manusia (hGFC) dan sel stroma sumsum tulang (BMSC) secara in vitro dengan CNF dan turunan selulosa asetat (CA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa baik CNF maupun CA tidak menunjukkan efek toksik yang signifikan terhadap sel-sel ini, bahkan pada berbagai konsentrasi. Selain itu, kedua bahan tersebut mendukung proliferasi dan diferensiasi sel, yang penting untuk perbaikan jaringan periodontal dan regenerasi tulang. Faktanya, nanofiber selulosa telah lama digunakan dalam berbagai aplikasi biomedis seperti pengiriman obat terkontrol, eksipien, pembalut penyembuhan luka, terapi antikanker, agen antimikroba, dan sistem pengiriman obat transdermal [6]. Hal ini sangat menunjukkan bahwa CNF memiliki potensi yang signifikan untuk aplikasi gigi seperti implan, perancah, dan bahan regeneratif.
Berdasarkan studi in vitro, nanofiber selulosa (CNF) telah menunjukkan potensinya sebagai material yang menjanjikan untuk berbagai aplikasi kedokteran gigi. Penggabungannya ke dalam komposit restoratif dan perancah secara signifikan meningkatkan sifat mekanis tanpa mengorbankan biokompatibilitas. Selain itu, struktur nanofibrilar dan kimia permukaan CNF yang unik memfasilitasi fungsi serbaguna, seperti pengiriman obat yang ditargetkan dan peningkatan kemanjuran antibakteri. Sementara temuan in vitro ini menggarisbawahi potensi CNF sebagai komponen multifungsi baru dalam kedokteran gigi, uji klinis dan in vivo berikutnya diperlukan untuk memvalidasi kinerja dan keamanan jangka panjangnya, memastikan penerapannya yang efektif dalam praktik kedokteran gigi rutin.
Link lengkap: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1882761625000110
Penulis: Yang Kunhua, Alexander Patera Nugraha, Guang Hong
