Tujuh puluh persen partikel berlian berukuran nano berhasil mencapai inti sel ragi dalam waktu 24 jam. Angka itu terdengar kecil, tapi dalam dunia riset pengantaran obat ke tingkat seluler, pencapaian tersebut merupakan lompatan besar. Itulah hasil yang diraih oleh drg. Aryan Morita, M.Sc., Ph.D., dosen dari Departemen Biomedika Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada, bersama tim peneliti dari University Medical Center Groningen, Belanda, yang dipublikasikan dalam jurnal Nanomaterials pada Oktober 2020. Penelitian ini untuk pertama kalinya membuktikan bahwa partikel nanodiamond fluoresen dapat diarahkan secara presisi menuju nukleus sel ragi (Saccharomyces cerevisiae), sebuah capaian yang sebelumnya belum pernah dilaporkan dalam literatur ilmiah.
Berlian Sekecil Virus, Setajam Jarum
Nanodiamond fluoresen, atau disingkat FND, bukan berlian perhiasan biasa. Ukurannya sekitar 70 nanometer, ratusan kali lebih kecil dari diameter sehelai rambut manusia. Partikel ini memiliki sejumlah sifat istimewa: cahayanya stabil dan tidak mudah padam, tidak bersifat toksik terhadap sel hidup, serta dapat membawa muatan obat di permukaannya. Lebih menarik lagi, FND mampu bertindak sebagai sensor magnetik pada skala nano, memungkinkan peneliti “membaca” kondisi di dalam sel secara langsung tanpa merusaknya.
Selama ini FND sudah digunakan dalam berbagai riset di sel mamalia, termasuk sel kanker. Namun sel ragi, yang kerap dipakai sebagai model organisme untuk mempelajari proses penuaan, menyimpan tantangan tersendiri. Dinding selnya tebal dan kaku, mirip benteng yang sulit ditembus partikel berukuran besar. Tim peneliti mengatasi masalah ini dengan teknik spheroplasting, yaitu proses enzimatik yang melepas dinding sel secara keseluruhan, sehingga partikel dapat masuk dengan lebih leluasa.
Antibodi sebagai Pemandu Jalan
Kunci keberhasilan penelitian ini terletak pada strategi penggabungan FND dengan antibodi khusus yang mengenali nuclear pore complex (NPC), yaitu “pintu gerbang” menuju nukleus. Bayangkan nukleus sebagai ruang server sebuah gedung: semua informasi genetik tersimpan di sana, dan NPC adalah pintu masuknya yang dijaga ketat.
Tanpa antibodi, hanya 20 persen partikel FND yang berhasil mencapai nukleus setelah 24 jam. Dengan antibodi yang terpasang di permukaannya, angka itu melonjak menjadi 70 persen. Para peneliti juga mencatat bahwa FND yang dilengkapi antibodi (FND-AB) cenderung semakin mendekat ke nukleus seiring bertambahnya waktu inkubasi, sementara FND tanpa antibodi tetap terjebak di dekat tepi sel.
Hasil uji biokompatibilitas menggunakan metode MTT assay menunjukkan bahwa penambahan antibodi pada permukaan FND tidak mengganggu aktivitas metabolik sel ragi. Artinya, partikel ini aman digunakan dan tidak merusak sel yang menjadi targetnya.
“Nanodiamond yang terhubung dengan antibodi membantu mencapai penargetan yang lebih baik dibandingkan partikel FND tanpa antibodi. Ke depan, pengendalian ukuran partikel dan muatan permukaan berpotensi meningkatkan efisiensi penargetan melalui organel spesifik.”
— drg. Aryan Morita, M.Sc., Ph.D., dalam publikasi di Nanomaterials, 2020
Nukleus sebagai Target: Mengapa Ini Penting?
Nukleus bukan sekadar organel biasa. Di sinilah cetak biru genetik sel tersimpan, dan di sinilah kerusakan DNA yang memicu kanker bermula. Kemampuan mengirimkan obat atau sensor langsung ke nukleus membuka peluang yang selama ini sulit dijangkau: terapi yang benar-benar tepat sasaran, bukan hanya mendekati sel tumor, melainkan masuk ke jantung masalahnya.
Selain pengantaran obat, tim peneliti juga melihat potensi FND-AB sebagai label fluoresen jangka panjang untuk pencitraan sel, serta sebagai alat magnetometri kuantum yang dapat memantau kondisi nukleus secara real-time. Konsep terakhir ini, yang disebut nanoscale MRI, memungkinkan peneliti mengamati fluktuasi magnetik di dalam nukleus, sesuatu yang sebelumnya hanya ada di ranah teori.
Penelitian ini mendapat dukungan beasiswa LPDP dari Pemerintah Indonesia untuk studi doktoral drg. Aryan Morita, serta pendanaan dari European Research Council melalui ERC Starting Grant. Kolaborasi antara UGM dan University Medical Center Groningen ini menjadi contoh konkret bagaimana riset dasar yang dilakukan peneliti Indonesia di panggung internasional dapat membuka jalan bagi inovasi medis masa depan.
Pertanyaan besar yang tersisa: seberapa jauh teknologi ini bisa dibawa dari meja laboratorium menuju klinik? Jawabannya belum ada hari ini. Tapi langkah pertama, mengarahkan berlian sekecil virus tepat ke inti kehidupan sebuah sel, sudah terbukti mungkin.
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, hazra Alifia Muharam
Foto: Freepik
Sumber DOI: https://doi.org/10.3390/nano10101962
