Pertanyaan pada Aktifitas Kelas
1. Bagaimana Nanosilika dapat digunakan untuk aplikasi biomedik, apa saja persyaratan yang harus dipenuhi?
2. Untuk aplikasi dental implan, apa fungsi dari nanosilika?
3. Material apa saja yang harus ditambahkan agar nanosilika memenuhi persyaratan sebagai bahan biomedik, Jelaskan fungsi dan reaksi yang terjadi !
Jawaban
1. Nanosilika, dengan ukuran partikelnya yang sangat kecil dan sifat fisikokimianya yang unik, telah menarik perhatian para peneliti dalam bidang biomedis. Potensi penggunaannya sangat luas, mulai dari obat-obatan hingga perangkat implan.
Mekanisme Kerja Nanosilika dalam Biomedis
• Peningkatan Luas Permukaan: Ukuran nano memberikan luas permukaan yang sangat besar, memungkinkan interaksi yang lebih baik dengan sel dan jaringan tubuh.
• Pengiriman Obat: Nanosilika dapat berfungsi sebagai pembawa obat, melepaskan obat secara terkontrol pada area yang sakit.
• Imaging: Nanosilika dapat dilapisi dengan zat kontras untuk digunakan dalam pencitraan medis.
• Scaffold untuk Regenerasi Jaringan: Nanosilika dapat membentuk struktur tiga dimensi yang dapat menjadi kerangka untuk pertumbuhan jaringan baru.
Persyaratan Nanosilika untuk Aplikasi Biomedis
Agar nanosilika dapat digunakan dalam aplikasi biomedis, beberapa persyaratan penting harus dipenuhi:
• Kemurnian Tinggi: Bebas dari kontaminan yang dapat memicu reaksi toksik atau alergi.
• Ukuran Partikel Terkendali: Ukuran partikel harus seragam dan berada dalam rentang nano untuk memaksimalkan luas permukaan.
• Biokompatibilitas: Tidak boleh menyebabkan reaksi toksik atau inflamasi pada tubuh.
• Stabilitas Fisikokimia: Sifat fisik dan kimia harus stabil dalam kondisi tubuh.
• Fungsinalisasi Permukaan: Permukaan dapat dimodifikasi untuk meningkatkan interaksi dengan jaringan atau sel target.
Aplikasi Nanosilika dalam Biomedis
• Pengiriman Obat: Nanosilika dapat digunakan untuk mengantarkan obat ke tumor secara spesifik, mengurangi efek samping pada jaringan sehat.
• Rekayasa Jaringan: Nanosilika dapat digunakan sebagai scaffold untuk meregenerasi tulang, kulit, dan jaringan lainnya.
• Pencitraan Medis: Nanosilika dapat digunakan sebagai agen kontras untuk meningkatkan kualitas gambar dalam MRI atau CT scan.
• Sensor Biologis: Nanosilika dapat digunakan untuk membuat sensor yang dapat mendeteksi berbagai biomolekul, seperti glukosa atau protein.
2. Fungsinya adalah sebagai berikut :
1. Meningkatkan Osteointegrasi:
• Luas Permukaan yang Besar: Ukuran nano memberikan luas permukaan yang sangat besar, memungkinkan kontak yang lebih luas antara implant dengan tulang. Ini mempercepat proses penyembuhan dan penyatuan tulang dengan implant (osteointegrasi).
• Memicu Pertumbuhan Tulang: Nanosilika dapat merangsang sel-sel tulang untuk tumbuh dan berkembang di sekitar implant, memperkuat ikatan antara implant dan tulang alveolar.
2. Meningkatkan Kekuatan dan Ketahanan:
• Penguat Material: Nanosilika dapat ditambahkan ke dalam bahan dasar implant untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan aus, dan keuletan material.
• Mencegah Fraktur: Dengan struktur yang kuat, nanosilika membantu mencegah implant dari kerusakan atau patah.
3. Menghasilkan Permukaan yang Biokompatibel:
• Mengurangi Reaksi Inflamasi: Permukaan nanosilika yang dimodifikasi dapat mengurangi reaksi inflamasi dan meningkatkan toleransi tubuh terhadap implant.
• Memudahkan Penyembuhan: Permukaan yang biokompatibel mempercepat proses penyembuhan luka dan mengurangi risiko infeksi.
3. Agar nanosilika dapat memenuhi persyaratan sebagai bahan biomedis yang aman dan efektif, seringkali diperlukan penambahan material lain untuk memodifikasi sifat fisikokimia dan biologisnya. Berikut adalah beberapa material yang umum digunakan dan fungsinya:
1. Agen Pengompleks (Chelating Agent)
• Fungsi: Mengikat ion logam yang mungkin terkontaminasi pada permukaan nanosilika, meningkatkan kemurnian dan biokompatibilitas.
• Contoh: EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid).
• Reaksi: Agen pengompleks membentuk kompleks yang stabil dengan ion logam, menariknya keluar dari permukaan nanosilika.
2. Agen Pengubah Permukaan (Surface Modifying Agent)
• Fungsi: Mengubah sifat permukaan nanosilika agar lebih hidrofilik atau hidrofobik, meningkatkan biokompatibilitas, atau memungkinkan konjugasi dengan molekul lain.
• Contoh: Silan coupling agent (seperti aminopropyltriethoxysilane), polimer (seperti PEG), protein.
• Reaksi: Agen pengubah permukaan berikatan secara kovalen dengan gugus silanol pada permukaan nanosilika, membentuk lapisan baru dengan sifat yang diinginkan.
3. Partikel Logam atau Oksida Logam
• Fungsi: Memberikan sifat magnetik, optik, atau katalitik pada nanosilika.
• Contoh: Besi oksida, emas, perak.
• Reaksi: Partikel logam atau oksida logam dapat diikat pada permukaan nanosilika melalui ikatan kimia atau fisik.
4. Polimer
• Fungsi: Meningkatkan biokompatibilitas, meningkatkan kelarutan, atau memberikan sifat mekanik yang diinginkan.
• Contoh: Polietilen glikol (PEG), polilaktid-ko-glikolid (PLGA).
• Reaksi: Polimer dapat diadsorpsi pada permukaan nanosilika atau diikat secara kovalen.
5. Molekul Bioaktif
• Fungsi: Memberikan sifat biologis yang spesifik, seperti kemampuan menargetkan sel kanker atau merangsang pertumbuhan jaringan.
• Contoh: Peptida, protein, asam nukleat.
• Reaksi: Molekul bioaktif dapat dikonjugasi dengan permukaan nanosilika melalui ikatan kovalen atau interaksi non-kovalen.
Mekanisme Umum Modifikasi Permukaan Nanosilika
1. Adsorpsi Fisik: Molekul tambahan terikat pada permukaan nanosilika melalui gaya van der Waals atau ikatan hidrogen.
2. Ikatan Kovalen: Molekul tambahan berikatan secara kovalen dengan gugus silanol pada permukaan nanosilika melalui reaksi kimia.
3. Enkapsulasi: Molekul tambahan terperangkap di dalam matriks nanosilika.
#Pertanyaan pada Flyer Nanosilica
1. Kenapa Nanosilica dapat di ekstrak dari biomasa ?
2. Silika untuk aplikasi biomedik persyaratannya apa saja ?
3. Bagaimana Nanosilika dapat digunakan sebagai Dental implant jelaskan dan cari sumber pendukungnya ?
Jawaban
1. Nanosilika dapat diekstrak dari biomasa karena banyak sumber biomasa, seperti limbah pertanian (misalnya daun bambu, sekam padi), mengandung silika dalam jumlah tinggi. Proses ekstraksi menggunakan metode seperti sol-gel dan hidrotermal memungkinkan pemisahan silika dengan kemurnian tinggi dan ukuran nanoscale, yang bermanfaat untuk berbagai aplikasi, termasuk biomedik.
2. Untuk aplikasi biomedik, silika harus memenuhi persyaratan seperti biokompatibilitas, biodegradabilitas, serta ukuran dan morfologi yang sesuai untuk interaksi biologis yang optimal
3. Dalam aplikasi dental implant, nanosilika berfungsi untuk meningkatkan osseointegrasi implan dengan tulang, mempercepat penyembuhan, dan meningkatkan kekuatan mekanik implan. Penelitian menunjukkan bahwa nanosilika dapat meningkatkan migrasi sel dan diferensiasi osteoblas, yang penting untuk integrasi implan.