Nanoteknologi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Nanoteknologi sangat bermanfaat dalam produk-produk yang dihasilkan farmasi karena obat-obat yang dihasilkan memiliki ukuran molekul dengan skala nanometer sehingga dapat mempercepat proses absorbsi obat. Oleh karena itu, efek terapi yang terdapat dalam obat dapat diserap secara maksimal.

Pengobatan konvensional seperti dengan suntik dan obat-obatan umumnya diberikan kepada seorang pasien. Namun, metode ini memiliki kelemahan, karena dosis obat yang diberikan tidak semuanya terserap, yang kemungkinan dalam jangka waktu tertentu dapat menjadi racun apabila tidak dibuang oleh tubuh. Selain itu, belum tentu obat yang diberikan langsung mengobati tepat pada bagian tubuh yang sakit. Inilah yang menyebabkan seorang pasien butuh waktu dalam proses penyembuhannya.

Dalam pengobatan kanker, tindakan yang dilakukan biasanya dengan operasi atau terapi dengan radiasi dan bahan kimia. Selain biaya yang dibutuhkan besar, pengobatan ini tidak dapat mematikan kanker ke sumber sel yang terinfeksi. Resiko terpaparnya sel yang sehat dengan radiasi menjadi kemungkinan yang tidak dapat terelakkan.

Saat ini, penelitian dalam pengobatan yang efektif sedang marak dilakukan yaitu sistem pengobatan yang langsung menghantar obat tepat ke sasaran atau disebut drug delivery. Dengan nanoteknologi, sistem deliveri obat memungkinkan untuk mengurangi jumlah obat, sehingga efek samping obat dapat dikurangi dan mengurangi dosis obat dengan cara pengantaran obat tepat sasaran ke sel yang membutuhkan perawatan.

Teknologi enkapsulasi obat nanopartikel dilakukan dengan pembuatan materi pembungkus yang dapat terurai secara biologis. Di dalam pembungkus ini dapat dimasukkan materi obat. Materi pembungkus dapat berupa polimer, dendimer atau liposom (lapisan lemak). Keuntungan menggunakan nanopartikel adalah nanopartikel dapat mengalir melalui aliran darah tanpa terjadi pengendapan dan terhalang mikrovaskuler. Nanopartikel dapat bergerak di dalam tubuh untuk mencari sumber penyakit seperti tumor  yang mana dapat langsung mengobati sel tumor secara alami yang disebut dengan endositosis. Nanopartikel suatu saat siap digunakan sebagai terapi kanker atau diagnosa kanker.

Penelitian dilakukan dengan mengatur kemampuan kapsul pembungkus untuk terdegradasi, dan keseragaman bentuk nanopartikel. Teknologi lainnya adalah dengan mengatur sifat permukaan luar pembungkus. Dengan nanoteknologi sifat permukaan pembungkus diatur sehingga cocok dengan permukaan sel sasaran. Permukaan pembungkus diberi sifat yang hanya sesuai dengan sel tertentu, sehingga pemberian obat dapat lebih tepat sasaran. Salah satunya adalah permukaan pembungkus dengan lapisan poly etilen glikol (PEG) atau polisakarida. Sifat PEG yang cenderung bermuatan positif meningkatkan akumulasi kapsul pembungkus pada sel-sel hati atau tumor dan mengurangi akumulasinya pada sel-sel darah. Selain itu sifat pembungkus dapat diatur sedimikian rupa sehingga obat yang berada di dalamnya dapat dilepaskan secara perlahan.

Produk-produk yang dihasilkan dalam dunia farmasi sangatlah banyak, dari sediaan obat yang berupa obat oral, injeksi bahkan obat yang digunakan pada rectal. Pembuatan produk-produk tersebut dapat menggunakan teknologi yang berupa nanoteknologi. Oleh karena itu, kami mengambil spesifikasi pembahasan tentang peranan nanoteknologi terhadap salah satu sediaan farmasi yang berupa kapsul. Dengan demikian, kami mengangkat judul “Peran Nanoteknologi Dalam Pembuatan Kapsul”.

I.2. TUJUAN

Tujuan penyusunan makalah yang berjudul Peran Nanoteknologi Dalam Pembuatan Kapsul ini selain untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Medisinal ,  juga untuk :

-           Mengetahui inovasi dalam pembuatan kapsul

-          Mengetahui design terbaru dalam produk-produk farmasi yang menggunakan  nanoteknologi

-           Mengetahui aplikasi nanoteknologi dalam bidang farmasi

BAB II

PEMBAHASAN

II.1 DEFINISI

      1.      Definisi Nanoteknologi

Nanoteknologi merupakan desain, fabrikasi, karakterisasi dan pemanfaatan atas material, struktur dan piranti yang memiliki ukuran kurang dari seratus nanometer (1 nm = 10-9 m; 100 nm = 10-7 m) paling tidak pada satu dimensi.

Nanoteknologi berkembang karena dorongan kebutuhan pada material dengan karakteristik bahan atau material yang tidak secara alami terdapat di alam atau belum ditemukan. Daripada mencari material dengan karakteristik yang sesuai di alam para peneliti mencoba meniru bagaimana alam melakukan proses manipulasi pada skala nano dan kemudian mencoba membuat material baru dengan nanoteknologi.

Ada dua pendekatan nominal untuk membuat material dengan nanoteknologi, sebagai berikut :

a.     Top-down   

Pembuatan struktur skala nano dengan teknik-teknik machining, coating, atomisasi, dispersi dan etching. Cara pertama ini relatif lebih sederhana disbanding cara kedua.

      b.    Bottom-up

Disebut juga molecular nanotechnology, pembuatan struktur skala nano dengan menyusun struktur organic maupun anorganik secara atom-per-atom atau molekul-per-molekul.

2.       Perkembangan Nanoteknologi Secara Global

Aktivitas pengembangan nanoteknologi secara global melonjak secara drastis pada kurun waktu beberapa tahun terakhir, karena secara ekonomis nanoteknologi sudah mulai menampakkan hasil yang dijanjikan. Lebih dari 500 grup riset mengklaim bahwa aktivitas inti mereka adalah pengembangan nanoteknologi. Ratusan perusahaan high-tech start-up mengusung dan menjual penemuan nanoteknologi mereka.

 Banyak perusahaan farmasi, kimia dan IT multinasional memiliki proyek penelitian dan pengembangan untuk nanoteknologi. Sejak 2005 nanoteknologi telah memasuki tipping point dan mulai berkembang  cepat. Dengan prospek seperti ini, tidaklah mengherankan apabila hampir semua negara maju telah membuat rencana strategis serta melakukan aktivitas-aktivitas guna mengembangkan kompetensi dan kapabilitas yang berhubungan dengan nanoteknologi.

Perkembangan riset nano-bioteknologi dapat dibagi menjadi dua yaitu aplikasi teknologi nano ke dalam bioteknologi dan aplikasi molekul biologi sebagai material nano. Untuk yang pertama dapat dibagi menjadi tiga berdasar kegunaannya yaitu teknologi untuk melihat seperti pengembangan partikel nano dan penggunaan scanning probe microscopy, kemudian teknologi untuk menganalisa dengan contoh biochip seperti DNA dan protein chip, selanjutnya yang ketiga adalah teknologi untuk merekayasa molekul biologi seperti berbagai kapsul nano untuk drug delivery system.

Untuk aplikasi kedua, biologi molekul yang digunakan beragam mulai dari DNA, peptida dan protein yang digunakan untuk membuat material nano seperti kabel nano, tabung nano, dll. Menurut trend perkembangannya, riset nano-bioteknologi dimulai dari aplikasi pertama dan sekarang mengarah kepada aplikasi kedua. Dari sektor industri, investasi yang dikeluarkan untuk membentuk perusahaan-perusahaan baru bidang nano-teknologi, hampir separuhnya diperuntukkan untuk perusahaan nano-bioteknologi. Hampir seluruh dari perusahaan nano-bioteknologi bergerak di bidang kesehatan seperti diagnostik, pencarian obat, penghantaran obat

3.      Kapsul Sebagai Aplikasi dari Nanoteknologi

a.       Definisi Kapsul

Merupakan bentuk sediaan padat yang terbungkus dalam suatu cangkang keras atau lunak yang dapat larut.

b.      Keuntungan dan Kerugian Bentuk Sediaan Kapsul;

Ø  Keuntungan bentuk sediaan kapsul, antara lain:

-           Bentuknya menarik dan praktis

-           Cangkang kapsul tidak berasa sehingga dapat menutupi obat yang memiliki rasa dan berbau tidak enak

-           Mudah ditelan dan cepat hancur/larut dalam perut sehingga obat dapat diabsorbsi

-          Dapat dikombinasikan dengan beberapa macam obat dan dosis yang berbeda sesuai dengan kebutuhan pasien

-            Kapsul dapat diisi dengan cepat karena tidak memerlukan bahan tambahan seperti pada pembuatan pil dan tablet.

Ø  Kerugian bentuk sediaan kapsul, antara lain:

-          Tidak dapat digunakan untuk zat-zat yang mudah menguap, karena pori-pori kapsul tidak dapat menahan penguapan

-           Tidak dapat digunakan untuk zat-zat yang higroskopis

-            Tidak dapat digunakan untuk zat-zat yang dapat bereaksi dengan cangkang kapsul

-           Tidak dapat diberikan untuk balita

-          Tidak dapat dibagi-bagi

4.      Peran Nanoteknologi dalam Pembuatan Kapsul

Unsur karbon (C) memang unik. Kumpulan atomnya bisa beraneka ragam bentuk, tergantung cara atom-atom karbon itu saling mengikat satu sama lainnya. Kalau dilihat dari jenis atomnya, arang, graphite, intan, fullerene yang ditemukan tahun 1985 berbentuk seperti bola sepak dan nanotube. Bahan-bahan tersebut berasal dari atom-atom karbon yang sama, perbedaannya terletak pada bentuk dan susunan molekul atom-atomnya. Keunikan lainnya adalah masing-masing bentuk mempunyai karakteristik sendiri-sendiri.

Partikel nanokarbon bermacam-macam bentuknya, diantaranya adalah nanotube dan nanohorn. Nanotube berbentuk seperti selembar jala dengan rongga-rongga segienam yang digulung membentuk sebuah tabung (Gambar 1). Tabung mungil karbon dengan diameter beberapa nanometer (seperseratus juta meter) ini, mempunyai sifat yang kuat terhadap tarikan dan tidak mudah patah jika dilenturkan. Sifat lainnya adalah penghantar listrik yang baik. Sejak pertama kali ditemukan pada tahun 1991 oleh Iijima Sumio, nanotube banyak diharapkan penggunaannya pada berbagai aplikasi.

Sifat mekaniknya yang kuat, menyebabkan nanotube bila dicampurkan 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). Nanohorn, sejenis nanotube yang salah satu ujung silindernya meruncing dan tertutup seperti tanduk. Bersifat aman bagi tubuh karena berasal dari unsur karbon dan butiran obat kanker (cisplatin) sebesar sekitar 1-2 nanometer dapat dimasukkan dalam rongga nanohorn, layaknya obat dalam kapsul. Sistem penghantar obat ini lebih efektif untuk pemusnahan sel penyakit dan sel tumor.

Contoh Obat

Cisplatin atau cisplatinum atau cis diamminedichloroplatinum(II) adalah obat kemoterapi kanker yang berbasis logam platinum. Pada dasarnya senyawa turunan platinum yang menunjukkan antitumor/antikanker telah ribuan yang disintesis. Tetapi hanya 28 dari mereka yang telah diujicoba secara klinis dan hanya 2 yang sangat aktif yaitu cisplatin itu sendiri dan carboplatin.

Tabel 1. Status Klinis dan Dosis Limit Keracunan Beberapa Obat Berbasis Platinum

Obat Platinum	Dosis (mg/M2	Limit Keracunan	Status Klinis
Cisplatin	60-120	Nephrotoxicity	Diterima di seluruh dunia
Carboplatin	Sampai 900	Myelosuppression	Diterima di seluruh dunia
Oxiliplatin	200	Neuropathy	Diterima di Perancis
Nedaplatin	100-200	Myelosuppression	Diterima di Jepang
JM-216	400	Myelosuppression	Ditolak pada fase (II)
L-NDDP	400	Neutropenia, Thrombocytopenia	Fase (II)
AMD-473	TBD	TBD	Fase (I)
BBR3464	> 1,1	Neutropenia, nausea	Fase (II)
Ormaplatin	90	Unpredictable, Peripheral, Neruotoxicity	Ditolak

Cisplatin

Struktur kimia cisplatin adalah cis-PtCl₂(NH₃)₂. Senyawa ini pertama kali ditemukan oleh M. Peyrone (1845) yang berasal dari garam Peyrone dan strukturnya ditentukan kemudian oleh Alfred Werner (1893).  Senyawa cisplatin ini disintesis dengan memanfaatkan efek trans antara potassium tetrachloroplatinate(II), K₂PtCl₄ dengan ligan amina (NH₃).

Struktur kimia yang terbentuk ini sesuai dengan syarat struktur klasik untuk menjadikan logam platinum memiliki aktivitas anti kanker, yaitu :

 (1) Bilangan oksidasi Pt +2 atau +4

 (2) Ligan amina harus dalam posisi cis

 (3) Muatan total senyawa kompleks platinum harus netral

 (4) Ligan amina (NH3) harus memiliki sedikitnya satu gugus N-H yang tersisa

 (5) Gugus pergi harus anion yang kekuatan ikatannya medium seperti klorida atau turunan karboksilat.

Cisplatin bekerja sebagai anti kanker dengan cara menempelkan diri pada DNA (deoxyribonucleic acid) sel kanker dan mencegah pertumbuhannya.

Pada dasarnya cisplatin secara umum bukanlah merupakan senyawa yang relatif reaktif dan mudah bereaksi secara langsung dengan semua jenis molekul aktif pada sistem biologi termasuk didalamnya basa dari DNA. Tetapi bila senyawa ini terlarut dalam air, ligan kloro pada cisplatin diganti satu persatu oleh ligan air (aqua) melalui reaksi hidrolisis. Selanjutnya ikatan Pt-OH2 yang terdapat dalam senyawa kompleks monoaquaplatina dan diaquaplatina yang terbentuk akan jauh lebih reaktif, sehingga kompleks tersebut akan lebih mudah bereaksi dengan ligan donor beratom nitrogen pada basa DNA.

Cisplatin dan Pengobatan Kanker

Saat  ini cisplatin secara luas digunakan untuk mengobati berbagai kanker terutama sangat efektif untuk kanker testicular dan bila dikombinasi dengan obat lain akan bekerja sangat efektif dalam mengobati kanker ovarian, kanker kandung kemih, kanker paru, kanker kepala dan leher. Kombinasi cisplatin tersebut dapat meliputi kombinasi dengan radioterapi atau dengan obat tertentu seperti pacliataxel, aphidicolin dan hydroxyurea atau 5-fluorouracil.

Kombinasi antara cisplatin, vinblastine dan bleomycin akan dapat menyembuhkan 90% kanker testicular. Sedangkan kombinasi dengan cyclohosphoramide, dioxorubicin dan hexamethylmelamine akan mampu meningkatkan daya hidup pasien yang terkena kanker ovarian yang sudah parah. Untuk kanker paru ataupun kanker paru non sel kecil (NSCLC), dapat mengunakan empat kombinasi platinum yaitu cisplatin/paclitaxel, gemcitabine/cisplatin, cisplatin/docetaxel dan carboplatin/paclitaxel. Selain itu penambahan avastin pada kombinasi antara cisplatin/gemcitabine akan sangat efektif dalam memperpanjang keberlangsungan hidup penderita NSCLC hinga 20-30%. Untuk jenis kanker lain, juga menunjukkan kesensitifan terhadap cisplatin pada beberapa tingkat seperti yang terdapat pada tabel 2.

Tabel 2. Aktivitas Biologi Cisplatin Terhadap Berbagai Jenis Kanker

Jenis Kanker	Sensitifitas
Jenis Kanker	Sensitifitas
Testicular	Curable
Ovarian	Sensitif
Kepala dan leher	Responsive
Kandung Kemih	Responsive
Tengkuk, prostat, esophagel	Resistan
NSCL (Paru Non Sel Kecil)	Menunjukkan aktivitas
Osterogenic	Menunjukkan aktivitas
Hodgkins Lymphoma	Menunjukkan aktivitas
Melanoma	Aktivitas terbatas
Dada/Payudara	Aktivitas terbatas

Efek Samping dan Penghantar Obat Cisplatin

Cisplatin sebagaimana obat-obat umum lain yang digunakan untuk kemoterapi, juga mempunyai efek samping yang parah. Termasuk didalamnya Neprotoksisitas yang sangat kronis dan berbahaya, tetapi neprotoksisitas ini dapat diminimalisasi dengan cara hidrasi sang pasien dan menggunakan manitol untuk diuretic.

Selain itu efek samping yang lain adalah neurotoksisitas, mual, muntah, keracunan sumsum tulang, kerontokan rambut (alopecia), dan penurunan kekebalan tubuh. Namun untungnya untuk kerontokan rambut dan penurunan kekebalan tubuh umumnya akan kembali normal setelah pengobatan.

Saat  ini untuk mengurangi efek samping dari penggunaan kemoterapi cisplatin, solusinya adalah dengan menggunakan drug delivery (penghantar obat). Salah satunya adalah dengan menggunakan nanohorn. Nanohorn yaitu sejenis nanotube yang salah satu ujung silindernya meruncing dan tertutup seperti tanduk. Nanohorn ini berukuran 100 nanometer yang didalamnya telah terdapat cisplatin yang berukuran 1-2 nanometer. Nanohorn ini bersifat aman bagi tubuh karena berasal dari unsur karbon.

Gambar 2. Foto Mikroskop Elektron dari :

 (a) Sekelompok nanohorn yang mengandung cisplatin (bintik-bintik hitam) di dalam rongganya dan

(b) Satu butiran cisplatin yang berada dalam suatu rongga nanohorn.

Kumpulan nanohorn sebesar 100 nanometer yang mengandung obat (Gambar 2), setelah disuntikan ke dalam tubuh pasien akan mengalir di dalam darah, tidak menyebar ke seluruh tubuh melainkan akan terakumulasi di dalam sel-sel kanker. Hal ini karena sifat sel kanker yang lebih mudah menyerap benda-benda berukuran sekitar 100 nanometer dibandingkan sel tubuh lainnya. Sehingga, efek samping chemotherapy yang dapat merusak sel-sel tubuh lainnya seperti selama ini sering terjadi, dapat dihindarkan. Setelah berkumpul di dalam sel kanker, obat kanker dalam kapsul nanohorn ini dapat secara perlahan lepas untuk mematikan sel kanker secara efektif . sebaiknya cisplatin dibungkus atau terenkapsulasi dengan senyawa yang bersifat hidrofobik (menolak air). Pertama mereka memodifikasi obat, yang sejatinya bersifat hidrofilik (suka air), dengan dua unit asam heksanoat – sebuah fragmen organik yang hidrofobik. Hal tersebut memungkinkan cisplatin dapat terenkapsulasi dan baru aktif ketika telah mencapai sel target.

BAB III

KESIMPULAN

 Semakin majunya perkembangan zaman maka semakin berkembang pula teknologi dalam segala bidang,khususnya farmasi. Pada bidang farmasi teknologinya pun semakin maju salah satunya adalah nanoteknologi dalam pembuatan kapsul.

 Nanoteknologi terbagi menjadi dua yakni : 

Ø  Nanotube merupakan bentuk seperti selembar jala dengan rongga-rongga segienam yang digulung membentuk sebuah tabung karbon dengan diameter beberapa nanometer (seperseratus juta meter) ini, mempunyai sifat yang kuat terhadap tarikan dan tidak mudah patah jika dilenturkan. Sifat lainnya adalah penghantar listrik yang baik.

Ø  Nanohorn  merupakan sejenis nanotube yang salah satu ujung silindernya meruncing dan tertutup seperti tanduk. Bersifat aman bagi tubuh karena berasal dari unsur karbon dan butiran obat kanker (cisplatin) sebesar sekitar 1-2 nanometer dapat dimasukkan dalam rongga nanohorn, layaknya obat dalam kapsul. Sistem penghantar obat ini lebih efektif untuk pemusnahan sel penyakit dan sel tumor.

Aplikasi nanoteknologi dalam bidang dunia farmasi salah satunya dalam pembuatan kapsul antikanker. Obat antikanker dengan nanoteknologi menggunakan nanohorn. Teknologi ini dapat dilakukan dengan cara obat kanker dalam kapsul nanohorn ini dapat secara perlahan lepas untuk mematikan sel kanker secara efektif. Hal ini berdasarkan sifat sel kanker yang lebih mudah menyerap benda-benda berukuran sekitar 100 nanometer dibandingkan sel tubuh lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Lachman, Leon. 1994. Teori dan Praktek Farmasi Industri Edisi ketiga. Jakarta : UI Press

Syamsyuni, Apt. Drs. 2005. Farmasetika Dasar dan Hitungan Farmasi. Jakarta : Buku Kedokteran EGC

 JST News, vol. 2 No. 11 (2006)

 Batrakova et al., British Journal of Cancer., 74 (1996) p.1545

NEC press release, http://www.nec.co.jp/press/ja/00511/0903