Bayangkan cangkang udang galah yang biasanya dibuang begitu saja setelah disantap — ternyata menyimpan potensi yang jauh lebih besar dari sekadar limbah dapur. Peneliti dari Departemen Biologi Oral Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada berhasil mengolahnya menjadi nano chitosan yang mampu menghancurkan biofilm bakteri penyebab karies dan penyakit periodontal. Hasilnya? Pada konsentrasi tertinggi yang diuji, efektivitasnya setara dengan chlorhexidine — antiseptik mulut yang selama ini dianggap standar emas dalam pengendalian plak gigi.
Musuh Tersembunyi di Dalam Mulut
Plak gigi bukan sekadar kotoran yang menempel. Ia adalah komunitas mikroba terstruktur, dikenal sebagai biofilm, yang tumbuh melekat pada permukaan gigi dan terlindungi oleh matriks polimer ekstraseluler. Di dalamnya bersarang ratusan spesies bakteri, termasuk dua aktor utama yang menjadi fokus penelitian ini: Streptococcus mutans dan Streptococcus sanguinis.
S. mutans adalah biang keladi karies. Bakteri ini mampu menempel pada permukaan gigi, memproduksi asam, dan bahkan bertahan hidup dalam lingkungan asam yang ia ciptakan sendiri. Sementara S. sanguinis, meski lebih dikenal sebagai koloni awal yang “jinak”, ternyata juga terlibat dalam perkembangan karies — bahkan dikaitkan dengan endokarditis infektif. Keduanya berinteraksi dalam biofilm dan bersama-sama menciptakan kondisi yang merusak jaringan keras gigi.
Yang membuat biofilm berbahaya bukan hanya sifatnya yang lengket, melainkan kemampuannya melindungi bakteri dari serangan antimikroba. Bakteri di dalam biofilm terbukti jauh lebih resisten terhadap antibiotik dibanding bakteri yang hidup bebas dalam kondisi planktonic. Inilah mengapa produk seperti obat kumur berbasis chlorhexidine, delmopinol, atau triclosan memiliki keterbatasan — selain efek samping seperti pewarnaan gigi dan perubahan rasa, resistensi tetap menjadi masalah yang belum tuntas.
Dari Tambak ke Laboratorium
Prof. drg. Tetiana Haniastuti, M.Kes., Ph.D., bersama tim peneliti dari FKG UGM, mengambil pendekatan berbeda. Mereka menoleh ke alam: cangkang udang galah (Macrobrachium rosenbergii), hewan air tawar yang mudah ditemukan di perairan Indonesia, mengandung kitin dalam jumlah besar. Melalui proses deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi, kitin ini diubah menjadi chitosan. Kemudian, dengan metode ionic gelation menggunakan tripolifosfat (TPP), chitosan tersebut diproses lebih lanjut menjadi nano chitosan — yang dalam penelitian ini disebut PSNC (Prawn Shell Nano Chitosan).
Ukuran partikel PSNC yang dihasilkan rata-rata 432,9 nm dengan berat molekul 34,67 kDa. Ukuran yang kecil ini bukan sekadar angka teknis — ia berarti PSNC lebih mudah menembus biofilm, menginfiltrasi membran sel bakteri, bahkan berpotensi berikatan langsung dengan DNA bakteri untuk mengganggu sintesis protein yang mendukung perlekatan sel.
Pengujian dilakukan secara in vitro menggunakan metode crystal violet assay, dengan tiga variasi konsentrasi PSNC (5, 2,5, dan 1,25 mg/ml) dan dua durasi paparan (24 jam dan 48 jam). Sebagai pembanding, digunakan chlorhexidine 0,2% sebagai kontrol positif. Visualisasi struktur biofilm dilakukan dengan confocal laser scanning microscopy (CLSM) dan scanning electron microscopy (SEM) — dua teknologi pencitraan yang memungkinkan peneliti melihat kondisi biofilm hingga ke level sel secara tiga dimensi.
Angka yang Bicara Sendiri
Hasilnya tidak main-main. Pada paparan 24 jam dengan konsentrasi 5 mg/ml, persentase inhibisi biofilm mencapai 98,92% — sedikit melampaui chlorhexidine 0,2% yang menunjukkan angka 97,15%. Pada paparan 48 jam, PSNC 5 mg/ml mempertahankan efektivitas di angka 85,30%, lagi-lagi setara dengan chlorhexidine (84,94%). Analisis statistik mengonfirmasi bahwa tidak ada perbedaan signifikan antara keduanya pada kedua durasi paparan tersebut.
“PSNC menghambat perkembangan biofilm S. mutans dan S. sanguinis secara in vitro, mengindikasikan potensi PSNC dalam aplikasi klinis untuk pencegahan dan pengobatan infeksi bakteri oral.”
Temuan ini diperkuat oleh gambaran CLSM dan SEM yang dramatis. Pada kelompok kontrol negatif, biofilm terlihat tebal dan padat, dengan bakteri yang hidup berwarna hijau terang mendominasi seluruh permukaan. Setelah terpapar PSNC 5 mg/ml, struktur biofilm hancur berantakan. Sel-sel bakteri tersebar sebagai individu, bukan lagi koloni yang terorganisir, dan sebagian besar terwarnai merah — penanda sel mati atau sekarat.
Mekanisme di balik ini, menurut penelitian tersebut, berkaitan dengan sifat polikationik PSNC. Muatan positif dari gugus amino (NH3+) pada molekul PSNC berinteraksi secara elektrostatik dengan komponen biofilm bermuatan negatif seperti EPS, protein, dan DNA. Interaksi ini merusak membran sel bakteri, menyebabkan kebocoran komponen intraseluler, dan menghambat kemampuan bakteri untuk melekat pada permukaan gigi.
Peluang yang Menunggu Diwujudkan
Penelitian yang diterbitkan dalam International Journal of Dentistry pada Februari 2023 ini membuka pintu yang selama ini hanya diketuk pelan-pelan. Chitosan dari cangkang krustasea bukan material baru, tapi penggunaannya dalam bentuk nanopartikel dari udang galah air tawar lokal Indonesia — dengan efektivitas yang terukur dan dapat dibandingkan dengan produk komersial — adalah langkah yang lebih konkret ke arah aplikasi klinis.
Para peneliti menyebut potensi integrasi PSNC ke dalam produk perawatan mulut sehari-hari: obat kumur, pasta gigi, bahkan material biomaterial dental. Dengan profil biokompatibilitas chitosan yang sudah dikenal luas, serta sifatnya yang biodegradabel dan nontoksik, tantangan terbesar kini bukan lagi soal apakah material ini bekerja, melainkan bagaimana membuatnya bekerja di dalam mulut manusia yang sesungguhnya.
Cangkang yang selama ini berakhir di tempat sampah mungkin sedang menunggu kesempatan untuk berakhir di rak apotek.
Sumber DOI : https://doi.org/10.1155/2023/8890750
Penulis : Anny Anggraini , drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes.
Foto : Freepik
