Kasus pertama penyakit coronavirus (COVID-19) pada manusia ditemukan di Kota Wuhan, Tiongkok. Penyakit ini disebabkan oleh SARS-CoV-2. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), pada tahun 2020, COVID-19 adalah penyakit ketiga yang disebabkan oleh coronavirus, menyebar lebih cepat dan lebih luas dibandingkan SARS dan MERS. Studi menunjukkan bahwa pasien COVID-19 yang dirawat di rumah sakit mengalami tingkat keparahan mulai dari 1,4% hingga 61,5% pada tahap kritis. Menurut data yang dikumpulkan oleh Pusat Sistem Sains dan Teknik (CSSE) di Universitas Johns Hopkins (JHU), hingga 12 Januari 2022, terdapat lebih dari 314.019.135 kasus COVID-19 yang dikonfirmasi sejak kasus pertama ditemukan pada tahun 2019, yang mengakibatkan 5.507.370 kematian.

Secara umum, gejala COVID-19 meliputi demam, sakit kepala, kelelahan, diare, hilangnya rasa dan bau, serta batuk kering yang dapat menyebabkan gangguan pernapasan dan kematian. Sebuah studi terbaru oleh Rumah Sakit Universitas Jenewa menemukan bahwa gejala infeksi SARS-CoV-2 biasanya muncul 2–3 hari setelah infeksi, dan sekitar 32% peserta melaporkan mengalami setidaknya satu gejala. Gejala dapat memengaruhi kapasitas fungsional hingga 12 bulan pasca-infeksi. Pada April 2020, terdapat 1790 kasus COVID-19 yang dikonfirmasi, dengan 170 kematian dan 112 pemulihan. Indonesia mengalami lonjakan tajam kasus COVID-19 dari Desember 2020 hingga Februari 2021, dengan puncak 14.224 kasus yang dikonfirmasi dalam satu hari pada 16 Januari 2021. Pada gelombang kedua penyebaran COVID-19 pada 15 Juli 2021, jumlah kasus meningkat drastis hingga 56.757 per hari.

Studi ini berfokus pada sintesis CDs menggunakan CA dan asam 2-aminofenil boronat (APBA). CA adalah sumber karbon dengan gugus karboksil, yang memfasilitasi reaksi dehidrasi dan karbonisasi penting. CA menunjukkan biokompatibilitas yang baik dan sitotoksisitas rendah pada sel sehat. APBA adalah sumber karbon dan nitrogen selama sintesis CDs. Kombinasi strategis CA dan APBA berkontribusi pada pembuatan CDs dengan sifat yang diinginkan untuk aplikasi biomedis potensial. Nanopartikel (misalnya, quantum dots, nanopartikel emas (GNPs), dan nanopartikel perak) telah banyak digunakan dalam pengujian penanda antibodi COVID-19. Perubahan sifat optik nanopartikel ini adalah indikator yang dapat diandalkan untuk deteksi. Misalnya, nanopartikel emas (GNPs) telah menunjukkan perubahan dalam penyerapan dan emisi ketika berinteraksi dengan antibodi IgG atau IgM.

Fenomena ini telah banyak dipelajari, menunjukkan potensi metode deteksi yang tepat. Namun, eksplorasi perubahan penyerapan dan emisi CDs yang dimodifikasi dalam kehadiran antibodi IgG dan IgM untuk deteksi COVID-19 masih merupakan wilayah yang belum dijelajahi dan muncul sebagai celah penelitian yang patut diselidiki. Studi ini akan memeriksa perubahan penyerapan dan emisi CDs yang dimodifikasi boron dalam kehadiran antibodi IgG dan IgM, yang dapat secara signifikan berkontribusi untuk mengisi celah ini. Dengan menunjukkan efektivitas CDs yang dimodifikasi dalam mendeteksi antibodi IgG dan IgM pada pasien COVID-19, penelitian ini dapat membuka jalan bagi pendekatan diagnostik inovatif, sehingga memajukan bidang metode deteksi berbasis nanopartikel untuk penyakit menular. Mengingat semua keuntungan dari penanda APBA-CDs yang dikembangkan ini, muncul sebagai metode diagnostik tambahan yang menjanjikan untuk COVID-19. Ini berpotensi menjadi krusial dalam upaya global untuk menahan pandemi yang sedang berlangsung.

Antibodi COVID-19

Penelitian ini menyelidiki bagaimana karbon dot (CDs) dapat digunakan sebagai penanda untuk antibodi COVID-19, dengan memanfaatkan biokompatibilitas dan toksisitas rendah mereka. CDs disintesis menggunakan asam sitrat (CA) dan APBA dengan asam boronat, memungkinkan deteksi antibodi COVID-19 IgG dengan peningkatan absorbansi dan fluoresensi. Analisis menyeluruh mengkonfirmasi sintesis APBA-CDs yang berhasil, mendorong eksplorasi lebih lanjut mengenai dampaknya terhadap RNA SARS-CoV-2. Peningkatan tingkat absorbansi diamati dalam kategori K1, K2, dan K3, yang disebabkan oleh pengenalan CDs ke dalam plasma, menunjukkan pengikatan APBA-CDs yang efektif pada antibodi COVID-19. Selain itu, uji fluoresensi secara konsisten menunjukkan peningkatan tingkat di semua kategori, menekankan pengikatan efektif APBA-CDs dengan antibodi COVID-19, terutama dalam sampel plasma positif. Sebagai bagian dari analisis kami, kami melakukan uji PCA untuk memvalidasi data, yang mengungkapkan bahwa APBA-CDs spesifik untuk antibodi IgG+. Hasilnya menunjukkan tingkat sensitivitas sebesar 74% dan tingkat spesifisitas sebesar 53%, sedangkan, ketika diuji untuk antibodi IgM, tingkat sensitivitas dan spesifisitas masing-masing adalah 63% dan 27%. Temuan ini menyoroti potensi APBA-CDs sebagai penanda sensitif dan spesifik untuk deteksi antibodi COVID-19, menawarkan potensi untuk pengembangan alat diagnostik.

Selama uji penanda, hasil absorbansi dan fluoresensi dari senyawa APBA-CDs dibandingkan dengan plasma saja tanpa menggunakan penanda senyawa apapun (seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1). Uji absorbansi dilakukan menggunakan empat panjang gelombang yang berbeda seperti 360 nm (Gambar 1a), 380 nm (Gambar 1b), 400 nm (Gambar 1c), dan 450 nm (Gambar 1d). Hasilnya menunjukkan peningkatan signifikan dalam tingkat absorbansi untuk kategori K1 (IgG positif dan IgM negatif), K2 (IgG negatif dan IgM positif), dan K3 (IgG positif dan IgM positif). Peningkatan yang signifikan ini disebabkan oleh pengenalan CDs ke dalam plasma, karena CDs menunjukkan tingkat absorbansi yang lebih tinggi daripada plasma. Hasil ini menunjukkan bahwa APBA-CDs secara efektif terikat pada antibodi dalam plasma darah, menunjukkan keberadaan positif COVID-19. Selain itu, asam boronat, yang digunakan sebagai pemandu untuk CDs ke virus COVID-19, bereaksi secara selektif dengan kelompok diol 1,2- atau 1,3-cis, menyerupai agen pengikat gp120 yang ada pada Virus Imunodefisiensi Manusia (HIV). Selain itu, studi sebelumnya mengkonfirmasi bahwa kelompok diol dapat menghalangi proses virus dalam inang. Dikonfirmasi bahwa baik IgG maupun IgM terdiri dari sejumlah besar gugus hidroksil dan cis-diol, pembentukan kompleks boronat yang dihasilkan dari asam boronat APBA dan cis-diols dari antibodi menjadi alasan fundamental untuk efektivitas penanda APBA-CDs dan berpotensi dikembangkan sebagai penanda spesifik untuk mendeteksi virus COVID-19.

Kesimpulan

Penelitian ini menyoroti potensi menjanjikan dari APBA-CDs sebagai penanda sensitif dan spesifik untuk deteksi antibodi COVID-19. Biokompatibilitas mereka, toksisitas rendah, dan stabilitas dalam kondisi fisiologis membuat mereka kandidat yang cocok untuk pengembangan alat diagnostik. Pendekatan inovatif ini dapat meningkatkan metode diagnostik saat ini, menyediakan alat skrining tambahan untuk RT-PCR, terutama di pengaturan dengan sumber daya terbatas. Studi ini membuka jalan untuk eksplorasi lebih lanjut dan optimalisasi biosensor berbasis karbon dot dalam memerangi COVID-19 dan penyakit menular lainnya.

Prof. Mochamad Zakki Fahmi, S.Si., M.Si., Ph.D.

Link Asli Paper: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0731708524002826?pes=vor#sec0040

Baca juga: Meningkatkan Sifat Serat Selulosa dari Chromolaena Odorata dan Anana Comosus