Udang galah selama ini lebih dikenal di meja makan daripada di laboratorium. Namun di Departemen Biologi Oral Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada, cangkang hewan air tawar itu justru menjadi bahan penelitian yang menjanjikan — diolah menjadi nano kitosan untuk melawan biofilm bakteri penyebab karies dan penyakit periodontal.
Itulah inti temuan yang dipublikasikan Prof. drg. Tetiana Haniastuti, M.Kes., Ph.D. bersama tim peneliti FKG UGM dalam International Journal of Dentistry edisi 2023. Hasilnya mengejutkan: nano kitosan dari cangkang udang galah (Macrobrachium rosenbergii) mampu menghambat pembentukan biofilm Streptococcus mutans dan Streptococcus sanguinis hingga 98,92% pada konsentrasi tertinggi — melampaui efektivitas kontrol positif yang menggunakan klorheksidin 0,2%, antiseptik mulut yang selama ini dianggap sebagai standar emas.
Musuh Tak Kasat Mata di Dalam Mulut
Plak gigi bukan sekadar kotoran yang menempel. Secara ilmiah, ia adalah biofilm — komunitas bakteri terstruktur yang menempel pada permukaan gigi dan terlindungi oleh matriks polimer ekstraseluler. Perlindungan itulah yang membuat bakteri di dalam biofilm jauh lebih tahan terhadap antibiotik dibandingkan bakteri yang hidup bebas (planktonic).
Streptococcus mutans adalah aktor utama karies gigi: ia mampu memproduksi asam, bertahan dalam lingkungan asam, dan mensintesis polisakarida ekstraseluler seperti glukan yang mempererat struktur biofilm. Sementara itu, S. sanguinis — yang awalnya dianggap tidak berbahaya — kini diketahui turut berkontribusi pada perkembangan karies, bahkan dikaitkan dengan infective endocarditis. Keduanya berinteraksi dan saling memengaruhi dalam ekosistem biofilm mulut yang kompleks.
Lebih jauh, biofilm yang tidak dikelola dengan baik tidak hanya merusak gigi. Periodontitis yang dipicu oleh akumulasi plak terbukti berkaitan erat dengan penyakit sistemik seperti diabetes dan penyakit kardiovaskular — melalui jalur inflamasi yang melibatkan mediator seperti hs-CRP, nitric oxide, dan regulasi miRNA.
Dari Pasar Ikan ke Laboratorium Nano
Proses transformasi cangkang udang menjadi nano kitosan melewati serangkaian tahap kimia yang presisi. Cangkang dicuci, dikeringkan, lalu melewati tiga proses utama: deproteinasi dengan NaOH, demineralisasi dengan HCl, dan deasetilasi untuk menghasilkan kitosan murni. Kitosan ini kemudian diolah dengan metode ionic gelation menggunakan tripolyphosphat (TPP) untuk menghasilkan partikel berukuran nano.
Hasilnya adalah partikel berukuran rata-rata 432,9 nm dengan indeks polidispersitas 0,288 dan berat molekul 34,67 kDa — karakteristik yang secara teoritis memungkinkan molekul ini menembus struktur biofilm dan berinteraksi langsung dengan membran sel bakteri. Muatan zeta positif (+51,2) pada partikel nano kitosan memungkinkan interaksi elektrostatik dengan komponen biofilm yang bermuatan negatif, seperti protein dan DNA ekstraseluler.
Angka yang Bicara Sendiri
Tim peneliti menguji nano kitosan cangkang udang galah (PSNC) pada tiga konsentrasi berbeda — 1,25; 2,5; dan 5 mg/ml — selama 24 dan 48 jam. Hasilnya konsisten: semakin tinggi konsentrasi, semakin kuat hambatan terhadap pembentukan biofilm.
Pada paparan 24 jam, konsentrasi 5 mg/ml menghasilkan inhibisi 98,92%, melampaui klorheksidin 0,2% yang mencapai 97,15%. Pada paparan 48 jam, konsentrasi yang sama tetap mempertahankan inhibisi 85,30% — setara dengan klorheksidin (84,94%), tanpa perbedaan signifikan secara statistik.
“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.” — Prof. drg. Tetiana Haniastuti, M.Kes., Ph.D., dan tim, International Journal of Dentistry, 2023
Temuan ini diperkuat oleh dua teknik visualisasi canggih. Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) dengan pewarnaan BacLight Viability Kit menunjukkan bahwa bakteri yang terpapar PSNC 5 mg/ml berubah dari dominasi sel hidup (hijau) menjadi sel mati atau sekarat (merah), tersebar sebagai sel individual — bukan koloni padat. Scanning Electron Microscopy (SEM) memperlihatkan gambaran serupa: arsitektur biofilm yang runtuh, matriks ekstraseluler yang terdisrupsi, dan bakteri yang tampak mengalami kerusakan struktural nyata.
Mengapa Nano, Bukan Kitosan Biasa?
Ukuran membuat perbedaan besar di skala molekuler. Kitosan konvensional memiliki keterbatasan dalam menembus lapisan pelindung biofilm. Dengan mengecilkan partikel ke skala nanometer, kemampuan penetrasi meningkat drastis.
Mekanisme kerjanya berlapis. Muatan positif PSNC bereaksi secara elektrostatik dengan membran sel bakteri yang bermuatan negatif, menyebabkan kebocoran komponen intraseluler dan kematian sel. Selain itu, berat molekul yang rendah memudahkan PSNC berikatan dengan DNA bakteri, mengganggu sintesis protein yang diperlukan untuk perlekatan bakteri ke permukaan gigi. Pada saat yang sama, interaksi dengan membran sel dapat mengubah hidrofobisitas permukaan bakteri — melemahkan kemampuannya menempel dan membentuk koloni.
Kelebihan lain yang tidak bisa diabaikan: kitosan bersifat biokompatibel, biodegradable, dan tidak toksik. Dibandingkan klorheksidin yang dikenal menyebabkan pewarnaan gigi, perubahan rasa, dan pembentukan kalkulus supragingival, nano kitosan menawarkan profil keamanan yang lebih menarik untuk penggunaan jangka panjang.
Dari Tabung Reaksi Menuju Pasta Gigi dan Obat Kumur
Penelitian ini masih bersifat in vitro — artinya, pengujian dilakukan di luar tubuh manusia, dalam kondisi laboratorium yang terkontrol. Perjalanan dari cawan petri ke produk yang bisa dibeli di apotek masih panjang dan memerlukan uji praklinis serta klinis lebih lanjut.
Namun arah yang dituju sudah jelas. Tim peneliti menyebutkan potensi integrasi PSNC ke dalam produk perawatan kesehatan mulut seperti obat kumur dan pasta gigi. Dengan bahan baku yang berlimpah — udang galah adalah komoditas air tawar yang umum di Indonesia — dan proses ekstraksi yang relatif terstandarisasi, skalabilitas produksi bukan mimpi yang terlalu jauh.
Yang menarik adalah cara riset ini mempertemukan dua dunia yang tampak jauh: kekayaan hayati lokal Indonesia dan persoalan kesehatan gigi yang masih menjadi beban masyarakat luas. Cangkang yang biasanya dibuang itu, ternyata, menyimpan potensi yang belum selesai dijelajahi.
Sumber DOI : https://doi.org/10.1155/2020/8857534
Penulis : Anny Anggraini , drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes.
Foto : Pexels
