Pengenalan Molekul Dengan Infra Merah Mengarah Ke Pengobatan Baru

Pengenalan Molekul Dengan Infra Merah Mengarah Ke Pengobatan Baru


Pakar Biologi, Diana Lopez, koordinator laboratorium biologi molekuler milik Lembaga Penelitian Sumber Daya Biologi Alexander von Humboldt, memeriksa sebuah tangki nitrogen cair dengan sampel DNA. Gambar diambil pada 12 Agustus 2009 di Palmira, Kolombia. (AFP/GETTY IMAGES)

Sebuah tim peneliti dari berbagai disiplin ilmu telah menciptakan suatu teknik ultrasensitif baru untuk menganalisis kelangsungan hidup molekul protein. Teknik ini mungkin dapat mengubah metodologi atas studi biomolekul dan memetakan jalan baru guna efektifitas diagnostik dan pencegahan dini dari penyakit kompleks.

Para peneliti dari Boston University dan Tufts University, baru-baru ini memperagakan teknik spektroskopi inframerah yang dapat langsung mengenali “getaran sidik jari” dari sejumlah kecil protein, alat ini juga dipakai untuk memelihara organisme hidup.

Teknik baru ini memanfaatkan nanoteknologi untuk mengatasi beberapa keterbatasan dari teknik konvensional saat ini yang digunakan untuk mempelajari biomolekul. “Hal ini memungkinkan identifikasi protein dengan langsung menganalisa indikasi getaran sidik jari,” kata ketua tim Hatice Altug, asisten profesor teknik di Boston University. “Ini bisa mengarah pada peralatan baru untuk mempelajari biomolekul.”

Metode pengajaran tentang bio-molekul terdahulu pada umumnya menggunakan spektroskopi fluoresens, di mana biomolekul diberi label fluoresens yang sangat terang guna melacak seberapa efisien mereka berinteraksi satu dengan lainnya. Memahami interaksi adalah penting bagi penelitian pengobatan medis.

Spektroskopi fluoresens cukup peka pada molekul tingkat tunggal. Namun, label tadi bisa saja lebih besar dari biomolekul itu sendiri dan ini akan mengganggu interaksi antar biomolekul.

“Saat ini ada kebutuhan untuk mengembangkan teknologi biodeteksi tanpa label,” jelas Altug. “Spektroskopi inframerah adalah salah satu metode bebas label, karena jika Anda melihat dengan menggunakan frekuensi inframerah, Anda bisa langsung melihat biomolekul meski tanpa ditandai.”

Molekul terdiri dari atom-atom yang saling terikat satu sama lain oleh per (pegas). Tergantung pada massa atom, seberapa kaku per ini, atau bagaimana per dari atom itu tersusun, molekul berputar dan bergetar pada frekuensi tertentu, mirip dengan senar gitar yang bergetar pada frekuensi tertentu tergantung dari panjangnya tali. Frekuensi resonansi ini berupa molekul spesifik, dan mereka sebagian besar terjadi pada rentang frekuensi inframerah dari spektrum elektromagnetik.

Kepekaan Spektroskopi Inframerah sebelumnya dinilai terlalu amat rendah untuk mendeteksi getaran ini, khususnya dari sejumlah kecil sampel. Metode baru yang ditunjukkan oleh seorang mahasiswa pascasarjana Altug, Ronen Adato bersama rekannya seorang doktor, Ahmet Ali Yanik yang menggabungkan kekuatan nanoteknologi dan Nanofotonik dan berhasil mengatasi masalah-masalah yang mencegah penggunaan masa lalu atas spektroskopi inframerah.

“Kami menggunakan susunan nanopartikel kecil logam emas sebagai nanoantenna plasma efisien untuk lebih memperkuat kemampuan mendeteksi frekuensi molekul bawaan,” kata Yanik. Dengan teknik mereka, tim memperoleh indikasi getaran dari hampir 145 protein sutra yang ditempatkan di ujung setiap nanoantenna.

“Teknik kami memberikan para peneliti kemampuan untuk meningkatkan indikasi getaran bawaan lebih dari 100.000 kali,” kata Altug. “Hal ini memungkinkan kita untuk mempelajari struktur molekul dan fungsi biologis yang sangat kecil jumlah molekulnya.”

Altug mengantisipasi bahwa alat-alat baru ini suatu hari nanti akan membantu para peneliti merancang obat-obatan, meminimalkan komplikasi akan penyakit mematikan seperti kanker dan Alzheimer. “Kemajuan ini secara fundamental adalah penting untuk bidang biokimia,” katanya.

“Metode plasma kami ini cukup umum dan juga dapat diterapkan untuk meningkatkan intensitas inframerah terhadap molekul lain selain protein,” kata Altug. “Makanya disediakan suatu alat tertentu yang dapat membantu memperkuat daya rangsang kimia yang mendapat perhatian khusus dari pertahanan nasional.”

Jason Amsden, Fiorenzo G. Omenetto, dan David L. Kaplan dari Universitas Tufts juga turut bekerja sama dalam penelitian ini. (National Science Foundation/mya)