Epidemi penyakit yang disebabkan oleh bakteri yang terjadi di seluruh dunia menimbulkan risiko dan kekhawatiran kesehatan yang besar. Efek fotodinamik, fototermal, dan pelepasan ion logam dari nanokomposit berbasis logam transisi (Transition Metal-Based Nanocomposites / TMNs) baru-baru ini terbukti sangat efektif dalam mengurangi resistensi bakteri yang dapat meningkatkan wabah penyakit. Resonansi plasmonik permukaan, fotonik, struktur kristal, dan sifat optik TMNs digunakan untuk mengontrol pelepasan ion logam, stres oksidatif, dan panas yang dihasilkan untuk aplikasi bakterisidal. Sifat yang menguntungkan dari TMN ini adalah menawarkan kesempatan untuk menginvestigasi dan meningkatkan aktivitas antimikroba yang mungkin dapat dimanfaatkan pada terapi intervensi.
Dalam ulasan ini, membahas tiga alternatif strategi antibakteri berdasarkan terapi TMN fotodinamik, terapi fototermal dan pelepasan ion logam serta efek mekanisnya. Upaya signifikan telah dilakukan oleh komunitas ilmiah untuk mempelajari keamanan, kemanjuran, toksisitas, dan biokompatibilitas nanostruktur logam ini. Terapi kombinasi bersama menghasilkan hasil yang signifikan terhadap resistensi antimikroba. Ketiga mekanisme antimikroba ini dibagi atas subkategori berdasarkan tingkat keberhasilannya, potensi kebutuhannya dan tantangan di bidang medis, lingkungan, dan bidang terkait.
Infeksi menular yang disebabkan oleh bakteri, jamur, dan virus tetap menjadi masalah kesehatan global utama yang memerlukan pengembangan agen antimikroba baru secara rutin. Menurut World Health Organization (WHO), antibiotik menyebabkan lebih dari 2 juta infeksi dan lebih dari 23.000 kematian setiap tahun. Hal ini mendorong para peneliti untuk mencari obat antibakteri alternatif yang dapat menghambat bakteri pathogen tanpa merugikan organisme inangnya, salah satunya adalah dengan pemanfaatan nanoteknologi. Nanoteknologi telah dimanfaatkan dari berbagai sector seperti aplikasi kesehatan mulai diagnosis hingga terapi. Salah satu beban terapeutik yang paling sulit adalah pengobatan infeksi bakteri. Faktanya, penggunaan jangka panjang dan penyalahgunaan antibiotik melalui berbagai macam aplikasi seperti ternak, makanan, dan air telah mengakibatkan resistensi antibiotik, yang menimbulkan risiko kesehatan masyarakat yang serius.
Terapi fotodinamik (photodynamic therapy / PDT), terapi fototermal (photothermal therapy / PTT), dan pelepasan ion logam kombinasi transisi logam dikalkogenida (metal ion release incorporating transition metal dichalcogenides / TMDCs), transisi logam kalkogenida (transition metal chalcogenides / TMCs), logam transisi (transition metals / TMs), dan transisi logamoksida (transition metal oxides / TMOs) adalah pendekatan nanoteknologi penting yang banyak digunakan pada aplikasi biologis. Beberapa TMO dan sulfidanya serta nanokomposit organik dan anorganiknya telah diselidiki dalam uji klinis untuk pengobatan penyakit kronis dan akut, kanker dan masalah kesehatan yang disebabkan oleh mikroorganisme.
Review artikel ini merangkum kemajuan terbaru pada terapi fotodinamik, fototermal, dan pelepasan ion antibakteri menggunakan nanomaterial logam transisi dan kompositnya. Menurut hasil penelitian, struktur nano ini memiliki prospek antimikroba yang menjanjikan untuk penyimpanan makanan, pengolahan air limbah, dan obat-obatan. Logam transisi, nanokomposit logam-polimer transisi, nanopartikel transisi bimetalik, dan agen antibakteri lain yang menjanjikan dapat digunakan untuk aplikasi ini. Proses antibakteri, kemampuan menghasilkan reactive oxygen species (ROS), dan penghambatan mikroba dari bahan nano logam transisi yang aktif secara fotodinamik baru-baru ini telah dilaporkan menggunakan radiasi sinar matahari buatan atau sumber cahaya serupa. Efek fototermal dari bahan nano transisi telah dibuktikan secara in vitro dan in vivo dengan menganalisis proses aktif dan efisiensi termal. Selain fakta bahwa struktur nano meningkatkan efisiensi termal saat terkena cahaya NIR, hal tersebut mempengaruhi bioaktivitas bakteri melalui efek fototermalnya. Pelepasan ion logam analog dengan aktivitas fotodinamik dalam keadaan gelap dan bergantung sepenuhnya pada kelarutan dan disosiasi nanopartikel logam untuk menghasilkan ROS dan dapat memiliki efek antimikroba dan antibiofilm.
Salah satu masalah yang paling penting adalah penerimaan terapi nanostruktur logam ini dan kemampuannya untuk membatasi pertumbuhan bakteri (diperlukan pengurangan 4-log atau efisiensi sekitar 99,99%). Masalah kritis lain yang masih belum terselesaikan adalah toksikologi dan biokompatibilitas nanostruktur logam ini. Untuk meningkatkan hasil pengobatan, PTT dapat dikombinasikan dengan berbagai pengobatan lain seperti pelepasan ion logam, PDT, kemoterapi, terapi sonodinamik, radiasi dll. Infeksi bakteri diharapkan menjadi penyakit yang paling umum yang dapat diobati di seluruh dunia. Analisis keamanan dan keefektifan nanomaterian yang tersedia sebelum digunakan dalam tubuh manusia sangat penting, seperti halnya evaluasi kemungkinan efek signifikannya terhadap ekosistem.
Penulis: St. Khaerunnisa, S.Si., M.Si.
Mekanisme secara lengkap dapat dibaca di Mutalik,C., Lin, IH., Krisnawati, DI., Khaerunnisa, S., Khafid, M., Widodo., Hsiao, YC., Kuo, TR., 2022. Antibacterial Pathways in Transition Metal-Based Nanocomposites: A Mechanistic Overview. International Journal of Nanomedicine. 2022(17) : 6821 – 6842.Bottom of Form
Bottom of Form
Sumber : Mutalik,C., Lin, IH., Krisnawati, DI., Khaerunnisa, S., Khafid, M., Widodo., Hsiao, YC., Kuo, TR., 2022. Antibacterial Pathways in Transition Metal-Based Nanocomposites: A Mechanistic Overview. International Journal of Nanomedicine. 2022(17) : 6821 – 6842.
