Oksida besi adalah bahan multifungsi yang dieksplorasi secara eksponensial untuk berbagai macam aplikasi, termasuk aplikasi biomedis. Banyak bahan canggih telah ditemukan untuk aplikasi biomedis, seperti bahan berbasis graphene dan bahan dua dimensi (2D) lainnya, berbasis silika, berbasis polimer, serta berbagai macam oksida logam dan logam tunggal. Namun demikian, dibandingkan dengan bahan canggih lainnya, terutama oksida logam, oksida besi memiliki keunggulan karena memiliki tingkat toxisitas yang sangat rendah, biokompatibel, melimpah secara alami (besi adalah unsur paling melimpah nomor empat di bumi), murah, stabil, dan mudah dibuat, termasuk dalam ukuran nanometer. Pada skala nanometer, oksida besi menunjukkan sifat khusus yang sangat bermanfaat untuk aplikasi biomedis. Besi oksida dalam ukuran nanometer juga memiliki sifat unggul, seperti sifat magnetik, optik, dan semikonduktor yang sangat baik untuk aplikasi biomedis seperti agen pengantar obat, agen pengantar panas, agen zat kontras, dan sistem penginderaan penyakit. Menariknya, oksida besi baru-baru ini juga dikembangkan untuk nanorobot dalam sistem biomedis yang sangat menarik untuk dieksplorasi lebih detail.
Meskipun banyak material maju baru yang ditemukan dan dikembangkan secara intensif, terutama dalam aplikasi biomedis, oksida besi tetap mendapat tempat istimewa karena sangat biokompatibel dan tidak beracun; zat besi merupakan mineral yang dibutuhkan tubuh manusia untuk pertumbuhan dan perkembangan. Namun, praktik medis oksida besi dalam aplikasi medis masih dipertanyakan. Misalnya, untuk aplikasi penghantaran obat, oksida besi harus mempunyai energi permukaan yang cukup baik untuk membawa obat. Namun, oksida besi juga cenderung menggumpal ketika berukuran nanometer. Aglomerasi ini membuat ukuran partikel oksida besi menjadi lebih besar, dan dengan demikian juga menghambat penerapan praktisnya untuk aplikasi pembawa panas berbasis hipertermia magnetik karena sifat superparamagnetik yang diperlukan untuk tujuan ini terjadi ketika nanopartikel besi oksida berukuran sangat kecil. Respon magnetik oksida besi juga masih tergolong rendah, sehingga oksida besi kurang dianggap sebagai zat kontras yang baik dibandingkan zat kontras berbasis nanopartikel Gadolinium (Gd) yang sudah ada di pasaran.
Pemilihan strategi rekayasa besi oksida yang tepat sangatlah penting. Misalkan, rekayasa doping dan cacat, pengomposisian dan dekorasi, rekayasa permukaan dan antarmuka, serta modifikasi struktur dan morfologi. Pemilihan metode fabrikasi besi oksida yang tepat juga merupakan faktor yang penting untuk mencapai kesesuaian oksida besi untuk aplikasi biomedis. Metode fabrikasi seperti green synthesis akan memberikan keuntungan untuk menjaga oksida besi memiliki toksisitas yang sangat kecil, namun green synthesis masih memiliki beberapa kelemahan seperti proses sintesis yang rumit dan rendemen yang rendah. Pandangan ekonomis seperti proses sintesis yang sederhana, biaya, dan rendemen yang tinggi sangat penting untuk mendekatkan oksida besi ke tahap komersialisasi. Unsur dan bahan yang dipadukan dengan oksida besi harus tidak beracun. Oleh karena itu, risiko yang mungkin terjadi dalam pemanfaatan oksida besi dalam aplikasi biomedis dapat diminimalkan. Masih banyak jalan yang harus ditempuh untuk mewujudkan aplikasi biomedis berbasis besi oksida. Namun demikian, kami percaya bahwa penelitian dan pengembangan oksida besi secara besar-besaran dapat membantu realisasi aplikasi biomedis berbasis oksida besi di masyarakat.
Kami menemukan bahwa beberapa faktor oksida besi perlu ditingkatkan, seperti ukuran nanopartikel harus cukup kecil untuk memperoleh energi permukaan yang tinggi dan untuk membangunkan sifat superparamagnetik oksida besi. Oksida besi dapat dikembangkan melalui doping dan rekayasa cacat karena beberapa alasan, seperti untuk meningkatkan situs aktif sehingga meningkatkan kapasitas muatan obat dan mengontrol pelepasan obat. Strategi ini dapat digunakan untuk meningkatkan respons magnetik dan optik, oleh karena itu oksida besi lebih layak untuk diterapkan sebagai bahan kontras dan penghantar panas. Meningkatkan kelayakan oksida besi untuk aplikasi biomedis generasi baru juga dapat dicapai melalui dekorasi dan pengomposisian dengan bahan pendukung lain yang memiliki sifat unggul. Dengan menggunakan strategi ini, fitur permukaan, magnetik, listrik, dan elektrokimia oksida besi dapat ditingkatkan sehingga kelayakan oksida besi dalam aplikasi biomedis dapat ditingkatkan. Pemilihan doping elemen dan komposit tandem material yang tepat sangat penting, terutama untuk menjaga oksida besi aman dari unsur beracun yang sangat penting untuk penerapannya dalam aplikasi biomedis. Pilihan proses sintesis yang tepat juga sangat penting untuk mendekatkan oksida besi pada aplikasi nyata untuk aplikasi biomedis.
Penulis: Prof. Dr. Dwi Setyawan, S.Si., M.Si., Apt
Detail tulisan ini dapat dilihat di:
