APLIKASI NANOTEKNOLOGI DALAM BIDANG KESEHATAN DAN LINGKUNGAN
Oleh Nama
: Mollina Kenanga Haphsari
NIM
: 00!!"!#!$00$
Kamp%s
: In&rala'a
Dosen Pem(im(ing : H)* T%+' Emilia Ag%s+ina, S*T*, M*T*, Ph*D
TEKNIK KIMIA -AKULTAS TEKNIK UNI.E/SITAS S/II1A2A 30!4
!*
Apli Apli5a 5asi si Nano Nano+e +e5n 5nol olog ogii Dala Dalam m Bi&a Bi&ang ng Ling Ling5% 5%ng ngan an
Pada ada
dasar asarny nyaa
prin rinsip sip
penem enemu uan
nano nanote tekn knol olo ogi
adal adalah ah
untu ntuk
memaksimalkan hasil atau produksi tanaman dengan meminimalkan penggunaan pupuk, pestisida dan kebutuhan lainnya dengan melakukan monitoring kondisi tanah seperti perakaran dan mengaplikasikannya langsung ke target sehingga tidak ada ada yang ang terb terbua uang ng.. Untu Untuk k pest pestis isid ida, a, jika jika hal hal ini ini dite ditera rapk pkan an akan akan dapa dapatt meminimalisir penggunaan pestisida pada tanaman karena hanya serangga target saja yang terkena dampaknya. Penggunaan teknologi nano pada pupuk akan memungkinkan pelepasan nutrisi nutrisi yang yang terkan terkandun dung g pada pada pupuk pupuk dapat dapat dikont dikontrol rol.. Jadi Jadi hanya hanya nutris nutrisii yang yang benar-benar akan diserap oleh tanaman saja yang dilepaskan, sehingga tidak terjadi kehilangan nutrisi ada target yang tidak dikehendaki seperti tanah, air dan mikroorganisme. Pada pupuk nano, nutrisi dapat berupa enkapsulasi nanomaterial, pelapisan oleh lapisan pelindung yang tipis atau dilepaskan dalam bentuk emulsi dari nanopartikel. Contoh aplikasi nanoteknologi dalam bidang pertanian dalam upaya upaya peningkata peningkatan n produktifi produktifitas tas pertanian pertanian dilaporkan dilaporkan antara lain nanoporou nanoporous, s, nano nanonu nutr tris isi, i, slow-released , nano nanoen enka kaps psul ulasi asi,, nano nanosen senso sorr untu untuk k pupu pupuk, k, air, air, herbisida, kestabilan tanah dan lain sebagainya. Penggunaan teknologi nano pada pestisida dilakukan oleh Dr. Micaela uteler bekerja sama dengan Prof. !ea"er dari Montana #tate Uni"ersity. $edua peneliti ini menguji penggunaan %#& ' nanostructured alumina( alumina( pada dua jenis sera serang ngga ga peng pengga gang nggu gu yang ang
bias biasaa
dite ditemu muka kan n
pada pada pros proses es peng penggi gili ling ngan an,,
pengolahan dan penyimpanan gabah kering. Penelitian menunjukan bah)a %#& dapat menyediakan alternatif insektisida yang murah dan terjangkau. Pengem Pengemban bangan gan nanote nanotekno knolog logii pada pada pestisi pestisida da baik baik itu pestisi pestisida da kimia kimia maup maupun un pest pestisi isida da orga organi nik k akan akan dapa dapatt memb memban antu tu meni mening ngka katk tkan an efisi efisien ensi si penggunaan pestisida maupun insektisida. *ebih jauh lagi, penggunaan pestisida yang yang langsu langsung ng pada pada target target akan akan meminim meminimalis alisir ir berkem berkemban bangny gnyaa mekani mekanisme sme resistensi pada hama dan mengurangi kematian serangga non target. +al ini tentu akan memba)a dampak positif positif bagi produksi pertanian, pertanian, karena banyak kasus sebelumny sebelumnyaa dimana dimana terjadi ledakan hama tertentu tertentu akibat penggunaan penggunaan pestisida
yang kurang tepat. eknologi nano pada pestisida organik dapat dilakukan dengan mengem mengemban bangka gkan n materia materiall toksik toksik yang yang dikand dikandung ung oleh oleh tanama tanaman n atau bahan bahan organik dalam ukuran nanopartikel sehingga akan lebih mudah mengenai sasaran dan jumlah pestisida yang dibutuhkan pun jauh lebih kecil. %amun seperti halnya teknologi yang lain, pemanfaatan nanoteknologi pada pestisida memiliki dua sisi berbeda. eberapa ahli berpendapat bah)a pestisida dalam ukuran nano dapat menjadi berbahaya bagi manusia karena bisa menginfeksi kulit atau terhirup dan masuk ke paru-paru kemudian sampai ke otak. ni ni masi masih h menj menjad adii perd perdeb ebat atan an apak apakah ah tekn teknol olog ogii ini ini bisa bisa digu diguna naka kan n dan dan dikembangkan atau lebih baik tidak sama sekali. Perkembangan pestisida organik meningkat pesat sejalan dengan meningkatnya pemahaman masyarakat menegnai bahaya at kimia sintetis dalam pestisida yang digunakan pada saat ini. %anoteknologi diharapkan mampu menjembatani persoalan ini. /fekti"itas pestisida yang dapat meningkat berkali lipat dengan mengubahnya mengubahnya menjadi nanopartikel bisa dijadikan dasar untuk aplikasi pestisida organik berbahan dasar tanaman seperti rosemary seperti rosemary,, cengkeh, la"ender, kemangi dan beberapa minyak atsiri lain yang berotensi menjadi menjadi pestisida pestisida nabati. nabati. Dengan pendekatan pendekatan nanotekno nanoteknologi, logi, at aktif dari bahan alam bisa menjadi senjata ampuh dalam mengendalikan hama tanaman dan dapat menggantikan pestisida kimia. Pestisi Pestisida da organi organik k yang yang terbua terbuatt dari dari ekstrak ekstrak beberap beberapaa tanama tanaman n seperti seperti disebutkan sebelumnya sangat potensial sebagai bahan alami pembuatan pestisida untuk diaplikasikan pada bidang agrikultur sebagai pengendali hama tanaman. #ebuah #ebuah studi studi yang yang diprese dipresenta ntasik sikan an oleh oleh bebera beberapa pa ilmu)a ilmu)an n dalam dalam pertem pertemuan uan nasio nasiona nall American Chemical Society’s Society’s ke 012 di $anada menyebutkan bah)a beberapa kandungan at alami dari beberapa tanaman yangdisebut essential oils pesticides pesticides at atau killer spices merupakan merupakan pestisida alami potensial potensial yang ramah lingkungan dan relatif lebih tidak beresiko bagi kesehatan manusia dan he)an. +anya saja pestisida organik ini tidak tahan lama karena sifatnya yang "olatil "olatil dan mudah terdegradasi terdegradasi oleh cahaya cahaya matahari. matahari. Peranan Peranan nanoteknol nanoteknologi ogi dalam dalam pengem pengemban bangan gan pestisi pestisida da organ organik ik diharap diharapkan kan menjadi menjadi ja)aba ja)aban n tentan tentang g bagaimana caranya agar pestisida organik ini bisa bersaing dengan pestisida yang
sud sudah lam lama
bere bered dar di masy asyarak arakat at baik aik
dari ari
sifa sifatt
tok toksik siknya nya
maup aupun
kemampuannya bertahan di alam dengan teknologi te knologi slow slow release. release. 3*
Apli Apli5a 5asi si Nano Nano+e +e5n 5nol olog ogii Dala Dalam m Bi&a Bi&ang ng Ke Kese seha ha+a +an n
3*!* 3*!*
Pera Peran n Nano Nano+e +e5n 5nol olog ogii &ala &alam m Pem(% Pem(%a+ a+an an Kap Kaps% s%ll
Unsur karbon 'C( memang unik. $umpulan atomnya bisa beraneka ragam bentuk, tergantung cara atom-atom karbon itu saling mengikat satu sama lainnya. $alau dilihat dari jenis atomnya, arang, graphite arang, graphite,, intan, fullerene intan, fullerene yang yang ditemukan tahun tahun 3425 3425 berben berbentuk tuk seperti seperti bola bola sepak sepak dan nanotube. nanotube. ahan-bahan tersebut berasal dari atom-atom atom-a tom karbon yang sama, perbedaannya terletak pada bentuk dan susunan molekul atom-atomnya. $eunikan lainnya adalah masing-masing bentuk mempunyai karakteristik sendiri-sendiri. Part Partik ikel el
nano nanoka karb rbon on
berm bermac acam am-m -mac acam am
bent bentuk ukny nya, a,
dian dianta tara rany nyaa
adalahnanotube adalahnanotube dan dan nanohorn. nanohorn. Nanotube berbentuk Nanotube berbentuk seperti selembar jala dengan rongga-rongga segienam yang digulung membentuk sebuah tabung '6ambar 3(. abung mungil karbon dengan diameter beberapa nanometer 'seperseratus juta meter( ini, mempunyai sifat yang kuat terhadap tarikan dan tidak mudah patah jika dilenturkan. #ifat lainnya adalah penghantar listrik listr ik yang baik. #ejak pertama perta ma kali ditemukan ditemukan pada tahun 3443 oleh ijima #umio, #umio, nanotube banyak nanotube banyak diharapkan penggunaannya pada berbagai aplikasi. #ifat #ifat mekanik mekanikny nyaa yang yang kuat, kuat, menyeb menyebabk abkan an nanotube bila dicampurka dicampurkan n pada
bahan
plastik
akan
diperoleh
komposit
plastik
yang
kuat
dan
ringan. Penggunaan nano karbon lain yang menarik adalah sebagai penghantar obat kanker atau tumor di bidang kedokteran ' drug delivery system(. system(. Nanohorn, Nanohorn, sejenis nanotube yang nanotube yang salah satu ujung silindernya meruncing dan tertutup seperti tanduk. ersifat aman bagi tubuh karena berasal dari unsur karbon dan butiran obat kanker 'cisplatin( sebesar sekitar 3-0 nanometer dapat dimasukkan dalam rongga nanohorn, nanohorn , layaknya obat dalam kapsul. #istem penghantar obat ini lebih efektif untuk pemusnahan sel penyakit dan sel tumor. 3*3*
6on+oh O(a+
Cisplatin Cisplatin atau cisplatinum atau cis diamminedichloroplatinum'( adalah obat kemoterapi kanker yang berbasis logam platinum. Pada dasarnya senya)a
turuna turunan n platin platinum um yang yang menunj menunjukk ukkan an antitu antitumor mor7ant 7antika ikanke nkerr telah telah ribuan ribuan yang yang disintesis. etapi hanya 02 dari mereka yang telah diujicoba secara klinis dan hanya 0 yang sangat aktif yaitu cisplatin itu sendiri dan carboplatin. Ta(el Ta(el !* S+a+%s Klinis &an Dosis Limi+ Kera7%nan Be(erapa O(a+ Ber(asis Pla+in%m Pl a+in%m
O(a+
Dosis
Limi+ mi+ Ke Kera7%nan
S+a+%s Kl Klinis
Pla+in%m Cisplatin
8mg9M3 89-309
%ephroto:icity
Diterima di di se seluruh
Myelosuppression
dunia Diterima di seluruh
%europathy Myelosuppression Myelosuppression
dunia Diterima di Perancis Diterima di Jepang Ditolak pada fase
<99
%eutropenia,
'( =ase '(
D @ 3,3 49
hrombocytopenia D %eutropenia, nausea Unpredictable,
=ase '( =ase '( Ditolak
Carb Carbo oplat platin in #ampa ampaii ;:iliplatin %edaplatin JM-038 *-%DDP &MD-<>1 ?1<8< ;rmaplatin
499 099 399-099 <99
Peripheral, %eruoto:icity 3**
6ispla+in
#truktur kimia cisplatin adalah cis-PtCl cis-PtCl0'%+1(0. #enya)a ini pertama kali ditem ditemuk ukan an oleh oleh M. Peyr Peyron onee '32< '32<5( 5( yang yang bera berasal sal dari dari garam garam Peyr Peyron onee dan dan strukturny strukturnyaa ditentukan ditentukan kemudian kemudian oleh &lfred &lfred !erner erner '3241(. '3241(. #enya)a #enya)a cisplatin cisplatin ini
disintesis sis
dengan
memanf anfaatk aatkaan
efek fek
tran rans
antara
potassi ssium
tetrachloroplatinate '(, $ 0PtCl< dengan ligan amina '%+ 1(. #truktur kimia yang terben terbentuk tuk ini sesuai sesuai dengan dengan syarat syarat struktu strukturr klasik klasik untuk untuk menjad menjadika ikan n logam logam platinum memiliki akti"itas anti kanker, yaitu yaitu A 3( ilangan oksidasi Pt Pt B0 atau B< 0( *igan amina harus dalam posisi cis 1( 1( Muatan total senya)a senya)a kompleks kompleks platinum platinum harus netral <( *igan amina '%+1( harus memiliki sedikitnya sedikitnya satu gugus gugus %-+ yang tersisa
5( 6ugus pergi harus anion yang kekuatan ikatannya ikatannya medium medium seperti seperti klorida klorida atau
turunan karboksilat.
Cisplatin bekerja sebagai anti kanker dengan cara menempelkan diri pada D%& 'deoxyribonucleic 'deoxyribonucleic acid ( sel kanker dan mencegah pertumbuhannya. Pada dasarnya cisplatin secara umum bukanlah merupakan senya)a yang relatif reaktif dan mudah mudah bereak bereaksi si secara secara langsu langsung ng dengan dengan semua semua jenis jenis moleku molekull aktif aktif pada pada sistem sistem biolog biologii termasu termasuk k didalam didalamny nyaa basa basa dari dari D%&. D%&. etapi etapi bila bila senya)a senya)a ini terlarut dalam air, ligan kloro pada cisplatin diganti satu persatu oleh ligan air 'aua( melalui reaksi hidrolisis. #elanjutnya ikatan Pt-;+0 yang terdapat dalam senya)a kompleks monoauaplatina dan diauaplatina yang terbentuk akan jauh lebih reaktif, sehingga kompleks tersebut akan lebih mudah bereaksi dengan ligan donor beratom nitrogen pada basa D%&. 3*#* 3*#*
6isp 6ispla la+i +in n &an &an Peng Pengo( o(a+ a+an an Kan5 Kan5er er
#aat ini cisplatin secara luas digunakan digunakan untuk mengobati berbagai kanker kanker terutama sangat efektif untuk kanker testicular dan bila dikombinasi dengan obat lain akan bekerja sangat efektif dalam mengobati kanker o"arian, kanker kandung kemih, kemih, kanker kanker paru, kanker kepala dan leher. $ombinasi $ombinasi cisplatin tersebut dapat meli melipu puti ti komb kombin inasi asi deng dengan an radio radiote tera rapi pi atau atau deng dengan an obat obat tert terten entu tu sepert sepertii pacliata:el, aphidicolin dan hydro:yurea hydro:yurea atau 5-fluorouracil. $omb $ombin inasi asi anta antara ra cispl cisplat atin in,, "inb "inblas lasti tine ne dan dan bleom bleomy ycin akan akan dapa dapatt meny menyem embu buhk hkan an
49 49
cyclo cycloho hosp spho hora rami mide de,,
kank kanker er
test testic icul ular ar..
dio: dio:or orub ubic icin in
dan dan
#eda #edang ngka kan n
komb kombin inas asii
he:a he:ame meth thyl ylme melam lamin inee
akan akan
deng dengan an mamp mampu u
meningkatkan daya hidup pasien yang terkena kanker o"arian yang sudah parah. Untu Untuk k kank kanker er paru paru atau ataupu pun n kank kanker er paru paru non non sel sel keci kecill '%#C '%#C*C *C(, (, dapa dapatt mengu enguna nak kan
empa empatt
komb ombinas inasii
plati latinu num m
yaitu aitu
cisp cispla lati tin7 n7pa pacl clit ita: a:el el,,
gemcitabine gemcitabine7cisplat 7cisplatin, in, cisplatin7do cisplatin7doceta:el ceta:el dan carboplatin7 carboplatin7paclita paclita:el. :el. #elain itu penambahan a"astin pada kombinasi antara cisplatin7gemcitabine akan sangat efektif dalam memperpanjang keberlangsungan hidup penderita %#C*C hinga 0919. Untuk jenis kanker lain, juga menunjukkan kesensitifan terhadap cisplatin pada beberapa tingkat seperti yang terdapat pada tabel 0.
Ta(el 3* A5+ii+as Biologi 6ispla+in Terha&ap Ber(agai 1enis Kan5er
3*<* 3*<*
1enis Kan5er Jenis $anker esticular ;"arian $epala dan leher $andung $emih engkuk, prostat,
Sensi+i;i+as #ensitifitas Curable #ensitif ?esponsi"e ?esponsi"e ?esistan
esophageal %#C* 'Paru %on #el
Menunjukkan akti"itas
$ecil( ;sterogenic +odg +odgki kin ns *ympho mphom ma Melanoma Dada7Payudara
Menunjukkan akti"itas Menu Menun njukk jukkan an akti akti"i "ita tass &kti"itas terbatas &kti"itas terbatas
E;e5 E;e5 Samp Sampin ing g &an &an Peng Pengha han+ n+ar ar O( O(a+ a+ 6isp 6ispla la+i +in n
Cisp Cisplat latin in seba sebaga gaim iman anaa obat obat-ob -obat at umum umum lain lain yang digu diguna naka kan n untu untuk k kemoterapi, kemoterapi, juga mempuny mempunyai ai efek samping samping yang parah. parah. ermasu ermasuk k didalamny didalamnyaa %eprotoksisitas yang sangat s angat kronis dan berbahaya, tetapi neprotoksisitas ini dapat diminimalisa diminimalisasi si dengan dengan cara hidrasi hidrasi sang pasien dan menggunakan menggunakan manitol untuk diuretic. #elain itu efek samping yang lain adalah neurotoksisitas, mual, muntah, kerac keracun unan an sums sumsum um tula tulang ng,, kero keront ntok okan an ramb rambut ut 'alop 'alopec ecia( ia(,, dan dan penu penuru runa nan n kekebalan kekebalan tubuh. tubuh. %amun %amun untungny untungnyaa untuk kerontokan kerontokan rambut rambut dan penurunan penurunan kekebalan tubuh umumnya akan kembali normal setelah s etelah pengobatan. #aat #aat ini untuk untuk mengur mengurang angii efek efek sampin samping g dari dari penggu penggunaa naan n kemoter kemoterapi api cisplatin, solusinya adalah dengan menggunakan drug deli"ery 'penghantar obat(. #alah satunya adalah dengan menggunak menggunakan an nanohorn. nanohorn. %anohorn yaitu sejenis nanotube yang salah satu ujung silindernya meruncing dan tertutup seperti tanduk. %anohorn ini berukuran 399 nanometer yang didalamnya telah terdapat cisplatin yang berukuran 3-0 nanometer. %anohorn ini bersifat aman bagi tubuh karena berasal dari unsur karbon.
