Pendahuluan: Orasi Ilmiah dan Latar Belakang Akademik

Orasi ilmiah ini diawali dengan pembacaan riwayat hidup Prof. Ir. Made Suarjana, M.Si., PhD oleh Prof. Dr. Ir. Rudi Hermawan Karsaman, M.Si. Prof. Made Suarjana lahir di Tabanan, Bali, pada 23 November 1961 dan merupakan anak keenam dari tujuh bersaudara. Beliau menempuh pendidikan dasar hingga menengah di Singaraja, menyelesaikan pendidikan sarjana Teknik Sipil pada tahun 1986, pendidikan magister di Stanford University pada tahun 1989, serta pendidikan doktor di universitas yang sama pada tahun 1994. Pada tahun 2020, beliau juga mengikuti Program Insinyur di Institut Teknologi Bandung.

Karier akademik Prof. Made Suarjana di ITB dimulai sejak 1 Maret 1987 sebagai pegawai negeri sipil dan mencapai jabatan Guru Besar pada 1 Desember 2024. Bidang keahlian beliau adalah pemodelan numerik dan komputasi untuk infrastruktur. Selain aktif dalam pendidikan dan penelitian, beliau juga mengemban berbagai jabatan struktural, menghasilkan publikasi ilmiah nasional dan internasional, serta berkontribusi dalam pengabdian masyarakat dan konsultasi teknik di bidang struktur.

Kebutuhan Infrastruktur dan Tantangan Geografis Indonesia

Dalam orasinya, Prof. Made Suarjana mengawali pembahasan dengan menyoroti kebutuhan infrastruktur yang semakin besar dan kompleks. Infrastruktur modern mencakup jembatan dengan bentang hingga beberapa kilometer, gedung bertingkat sangat tinggi, serta eksplorasi dan pembangunan infrastruktur di laut hingga kedalaman mencapai satu kilometer.

Tantangan tersebut semakin diperberat oleh kondisi geografis Indonesia yang terletak di pertemuan tiga lempeng tektonik. Kondisi ini menghasilkan bentang alam yang kompleks, dengan gunung, lembah, dan jurang yang dalam, serta kondisi tanah yang sering kali tidak stabil. Selain itu, risiko bencana seperti banjir, tanah longsor, dan gempa bumi menjadi faktor dominan yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan dan pengendalian infrastruktur.

Peran Metode Numerik dalam Rekayasa Infrastruktur

Untuk menjawab kompleksitas tersebut, metode numerik dan komputasi menjadi alat utama dalam rekayasa infrastruktur modern. Metode ini digunakan untuk memahami respons struktur terhadap beban, seperti reaksi, gaya dalam, dan deformasi. Berdasarkan hasil analisis numerik inilah keputusan rekayasa diambil dengan tujuan menghasilkan infrastruktur yang aman, efisien, dan berkelanjutan.

Perkembangan metode numerik berjalan seiring dengan kemajuan teknologi komputer. Dari analisis statik dua dimensi, berkembang ke analisis dinamik dan tiga dimensi, hingga saat ini mencakup analisis nonlinear dan analisis riwayat waktu dinamik yang kompleks. Metode numerik tidak hanya digunakan pada tahap perancangan, tetapi juga pada seluruh siklus hidup infrastruktur, termasuk rekonstruksi, pengembangan, dan investigasi kegagalan.

Aplikasi Metode Numerik pada Infrastruktur Lepas Pantai

Salah satu karya yang dipaparkan dalam orasi ini adalah pengembangan metode perkuatan untuk anjungan lepas pantai. Struktur ini umumnya terendam di dalam air dan digunakan untuk eksplorasi minyak dan gas. Seiring waktu, anjungan lepas pantai dapat mengalami penurunan kapasitas akibat korosi atau kerusakan mekanis, seperti benturan kapal.

Karena keterbatasan metode perbaikan di lingkungan laut, Prof. Made Suarjana dan tim mengusulkan metode perkuatan menggunakan grout. Analisis numerik menunjukkan bahwa metode ini mampu mengembalikan kekuatan sambungan tubular yang mengalami penipisan akibat korosi, serta memperbaiki elemen yang mengalami deformasi lokal. Hasil analisis tersebut menjadi dasar persetujuan untuk implementasi di lapangan.

Pengendalian Kerusakan pada Struktur Tahan Gempa

Dalam konteks struktur tahan gempa, Prof. Made Suarjana menegaskan bahwa kerusakan pada struktur diperbolehkan selama dapat dikendalikan. Prinsip ini diwujudkan melalui pengembangan elemen struktural yang berfungsi sebagai sekering, yaitu elemen yang dirancang untuk menerima kerusakan terlebih dahulu saat gempa besar terjadi.

Elemen sekering ini dirancang agar mudah diganti setelah gempa, sehingga kerusakan tidak menyebar ke elemen utama struktur. Pendekatan ini telah dikaji secara numerik dan diuji melalui pembuatan prototipe struktur baja. Pengujian eksperimental dilakukan untuk memahami perilaku elemen tersebut, sementara pengembangan lanjutan masih terus berlangsung.

Inovasi Sistem Jembatan Bentang Tinggi

Pengembangan metode numerik juga diterapkan pada perancangan jembatan yang menyeberangi lembah dalam. Sistem girder pracetak yang umum digunakan sering menghasilkan pilar dengan perilaku kantilever yang sangat fleksibel dan membutuhkan kekuatan besar di bagian dasar.

Melalui pengembangan sistem struktural yang memodifikasi perilaku girder pracetak, struktur jembatan dapat berperilaku sebagai portal dengan kinerja yang lebih baik. Sistem ini telah diterapkan pada beberapa jembatan tinggi di jalan tol Cipularang dan Manado–Bitung, menunjukkan solusi yang sederhana namun efektif.

Obsesi Akademik: Rumah Tahan Gempa untuk Indonesia

Bagian penting dari orasi ini adalah pembahasan mengenai pengembangan rumah tahan gempa. Meskipun rumah tinggal umumnya hanya satu hingga tiga lantai, justru bangunan inilah yang paling banyak menimbulkan korban saat gempa. Hal ini disebabkan oleh kurangnya perhatian terhadap kualitas perencanaan dan pelaksanaan struktur rumah sederhana.

Prof. Made Suarjana menyoroti bahwa hingga saat ini Indonesia belum memiliki standar nasional khusus untuk rumah tahan gempa. Sistem yang umum digunakan adalah dinding bata terkekang, yang memiliki karakteristik berbeda dengan sistem portal beton atau baja yang lebih banyak diatur dalam standar nasional.

Pendekatan Eksperimental dan Pemodelan Numerik Rumah Tahan Gempa

Untuk mengembangkan pemahaman yang lebih baik, dilakukan investigasi lapangan pascagempa, studi eksperimental skala penuh, dan pengembangan model numerik. Pengujian dilakukan terhadap berbagai konfigurasi rumah, termasuk pengaruh detail penulangan, bukaan, dan metode pengakuran.

Hasil pengujian tersebut dikompilasi dalam bentuk basis data yang mencakup kurva histeresis, mode kerusakan, dan mekanisme keruntuhan. Dari basis data ini dikembangkan model numerik, baik model sederhana berbasis batang maupun model elemen hingga mikro yang sangat detail. Model-model tersebut telah dikalibrasi dan diverifikasi terhadap hasil eksperimen, menunjukkan tingkat kesesuaian yang semakin baik.

Kontribusi terhadap Mitigasi Bencana dan Ketangguhan Infrastruktur

Data dan model yang dikembangkan digunakan untuk menyusun model kerentanan bangunan dan model fatalitas empiris yang relevan dengan kondisi Indonesia. Model ini memiliki peran strategis dalam perencanaan mitigasi bencana dan respons cepat pascabencana, sehingga penanganan dapat dilakukan secara terencana dan tepat sasaran.

Metode numerik dan komputasi, sebagaimana ditegaskan dalam orasi ini, menjadi tonggak penting dalam kemajuan rekayasa infrastruktur modern. Metode ini memungkinkan pemodelan fenomena kompleks secara realistis, simulasi kondisi ekstrem, serta integrasi hasil eksperimen dan analisis untuk menghasilkan solusi rekayasa yang lebih andal.

Penutup dan Refleksi Akademik

Pada bagian akhir orasi, Prof. Made Suarjana menyampaikan apresiasi dan ucapan terima kasih kepada pimpinan ITB, para pembimbing, kolega, mahasiswa, mitra kolaborasi, serta keluarga yang telah mendukung perjalanan akademik dan penelitian beliau. Orasi ditutup dengan pembacaan kode kehormatan Guru Besar ITB sebagai komitmen terhadap integritas, keilmuan, dan pengabdian kepada masyarakat.

Kesimpulan

Orasi ilmiah Prof. Made Suarjana menegaskan bahwa metode numerik dan komputasi memiliki peran fundamental dalam pengembangan infrastruktur Indonesia yang aman, efisien, dan tangguh terhadap bencana. Melalui integrasi analisis numerik, eksperimen, dan investigasi lapangan, rekayasa infrastruktur dapat menjawab tantangan geografis dan kegempaan yang khas di Indonesia.

Pengembangan rumah tahan gempa dan infrastruktur berkelanjutan menjadi fokus strategis yang relevan secara sosial dan teknis, sekaligus menunjukkan bahwa kemajuan rekayasa tidak hanya diukur dari skala bangunan, tetapi dari kemampuannya melindungi kehidupan manusia.

Sumber

Suarjana, Made.
Aplikasi Metode Numerik dan Komputasi untuk Pengembangan Infrastruktur di Indonesia.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.

Pendahuluan: Infrastruktur Energi dan Tantangan Dinamika Struktur Lepas Pantai

Dalam orasi ilmiah Guru Besar Institut Teknologi Bandung yang disampaikan di Aula Barat ITB, Prof. Ir. Rildova, M.T., PhD membahas dinamika struktur lepas pantai dalam konteks infrastruktur energi, mulai dari energi konvensional hingga energi terbarukan. Hampir seluruh bangunan lepas pantai pada dasarnya merupakan infrastruktur yang berkaitan langsung dengan pengangkatan, pengolahan, atau pembangkitan energi di laut.

Struktur lepas pantai secara historis didominasi oleh anjungan minyak dan gas bumi. Namun, seiring berkembangnya tuntutan global terhadap energi terbarukan, pengembangan infrastruktur energi di laut kini mencakup turbin angin lepas pantai, panel surya terapung, hingga potensi energi gelombang. Perubahan spektrum ini menuntut pendekatan dinamika struktur yang semakin komprehensif dan adaptif.

Kegagalan Struktur sebagai Pemicu Perkembangan Keilmuan

Salah satu pendorong utama perkembangan penelitian dalam dinamika struktur adalah kegagalan, kecelakaan, atau kerusakan struktur. Prof. Rildova menegaskan bahwa banyak kemajuan keilmuan justru lahir dari upaya memahami penyebab kegagalan struktur yang sebelumnya tidak terantisipasi.

Dalam konteks dinamika struktur, kegagalan Jembatan Tacoma Narrows tahun 1940 sering dijadikan contoh klasik, di mana beban angin yang relatif tidak besar memicu respons dinamik yang sangat signifikan hingga menyebabkan keruntuhan. Pada struktur lepas pantai, contoh serupa ditunjukkan melalui kasus anjungan Alexander Kielland di Laut Utara pada tahun 1980 yang terbalik akibat beban gelombang. Investigasi menunjukkan bahwa kegagalan tersebut berawal dari satu sambungan las yang kurang baik, yang kemudian berkembang menjadi keruntuhan akibat beban siklik jangka panjang.

Kasus-kasus ini menegaskan bahwa dinamika struktur sering kali menjadi persoalan serius justru pada kondisi beban yang tampak “biasa”, ketika frekuensi beban mendekati frekuensi alami struktur dan memicu resonansi.

Beban Dinamik pada Struktur Lepas Pantai

Struktur lepas pantai menghadapi berbagai jenis beban dinamik yang kompleks. Untuk konteks Indonesia, gempa bumi menjadi salah satu beban dominan, disusul oleh beban gelombang dan angin. Pada struktur dengan ketinggian signifikan seperti turbin angin lepas pantai, pengaruh beban angin menjadi sangat penting.

Selain itu, komponen bergerak seperti bilah turbin menghasilkan gaya dorong dan gaya inersia yang berubah terhadap waktu. Seluruh beban ini berinteraksi dan membentuk respons dinamik struktur yang harus dipahami secara menyeluruh dalam proses perancangan.

Konsep Dasar Dinamika Struktur dan Resonansi

Dalam pendidikan dinamika struktur, Prof. Rildova menekankan pentingnya pemahaman konsep faktor amplifikasi dinamik. Respons struktur terhadap beban harmonik sangat bergantung pada perbandingan antara frekuensi beban dan frekuensi alami struktur. Ketika kedua frekuensi tersebut saling mendekati, respons struktur dapat meningkat secara signifikan akibat resonansi.

Konsep ini kemudian dimanfaatkan dalam praktik rekayasa melalui pendekatan analisis statik ekuivalen, di mana efek dinamik telah “diwakili” oleh faktor-faktor tertentu. Dalam perencanaan bangunan tahan gempa, pendekatan ini dikenal melalui konsep respons spektrum yang telah dirumuskan dalam berbagai standar dan kode desain.

Optimalisasi dan Efisiensi Struktur Lepas Pantai

Pada masa awal pengembangan anjungan lepas pantai, struktur sering dirancang sangat kuat tanpa mempertimbangkan efisiensi material secara ketat. Hal ini dipengaruhi oleh nilai cadangan energi yang jauh lebih besar dibandingkan biaya struktur. Namun, pada kondisi ladang minyak marginal dan proyek energi terbarukan, efisiensi menjadi faktor kunci.

Optimalisasi struktur bertujuan untuk menghasilkan desain yang lebih ringan, lebih ekonomis, namun tetap aman. Pendekatan ini sejalan dengan perkembangan di struktur darat, di mana pembelajaran dari kerusakan gempa mendorong inovasi seperti isolasi dasar dan sistem peredam energi.

Strategi Pengurangan Respons Dinamik

Dalam struktur lepas pantai, berbagai strategi telah dikaji untuk mengurangi respons dinamik. Salah satunya adalah penggunaan alat peredam seperti tuned mass damper, baik berbasis massa padat maupun cairan, yang dirancang untuk menyerap energi getaran pada frekuensi tertentu.

Pendekatan lain adalah penerapan konsep elemen “sekering” struktural, di mana bagian tertentu dari struktur dirancang untuk mengalami kerusakan terlebih dahulu demi melindungi elemen utama. Studi numerik menunjukkan bahwa penggunaan peredam dapat mengurangi perpindahan struktur hingga sekitar 20% serta meningkatkan umur kelelahan struktur secara signifikan, meskipun penerapannya di lapangan masih menghadapi tantangan teknis dan lingkungan.

Tantangan Implementasi di Lingkungan Laut

Implementasi sistem peredam pada struktur lepas pantai menghadapi kendala ruang yang terbatas, karena anjungan umumnya telah dipenuhi peralatan operasional. Selain itu, peredam membutuhkan ruang gerak yang memadai dan harus tahan terhadap lingkungan laut yang keras, termasuk korosi dan paparan langsung terhadap cuaca ekstrem.

Karena itu, hingga saat ini sebagian besar penelitian masih berada pada tahap numerik dan eksperimen laboratorium, dengan penerapan lapangan yang masih sangat terbatas.

Dinamika pada Sistem Non-Struktural dan Proses Instalasi

Selain struktur utama, komponen non-struktural seperti pipa riser juga mengalami beban dinamik yang signifikan. Gerakan struktur terapung akibat gelombang dapat menyebabkan tegangan tinggi pada titik-titik tertentu, terutama di dekat dasar laut. Modifikasi geometri, seperti penggunaan pengapung tambahan untuk membentuk konfigurasi menyerupai huruf “S”, dapat membantu mereduksi respons dinamik pada bagian kritis.

Dinamika struktur juga menjadi isu penting pada tahap transportasi, instalasi, dan dekomisioning. Selama proses pengangkatan dan pemindahan, struktur dapat mengalami resonansi pada periode gelombang tertentu. Studi numerik menunjukkan bahwa modifikasi sistem pengangkatan, seperti penambahan rigging lines, dapat menurunkan amplifikasi respons hingga berada dalam batas yang dapat diterima.

Menuju Infrastruktur Energi Terbarukan

Sebagai bagian dari pengembangan energi terbarukan, Prof. Rildova juga menyoroti penelitian mengenai panel surya terapung di laut. Struktur ini terdiri atas modul pengapung yang dihubungkan dengan konektor dan ditambatkan ke dasar perairan. Tantangan utama terletak pada desain sambungan, apakah dibuat kaku atau fleksibel, karena masing-masing pilihan menghasilkan respons gaya dan perpindahan yang berbeda.

Selain itu, pengembangan pembangkit energi gelombang menghadirkan tantangan dinamika yang berlawanan dengan struktur konvensional. Pada sistem ini, struktur justru diharapkan memiliki respons besar terhadap gelombang kecil agar energi yang dapat diekstraksi menjadi optimal.

Refleksi Akademik dan Penutup

Pada bagian akhir orasi, Prof. Rildova menyampaikan apresiasi kepada pimpinan ITB, senat akademik, Forum Guru Besar, kolega, mentor, serta keluarga yang telah mendukung perjalanan akademiknya hingga mencapai jabatan guru besar. Orasi ditutup dengan pembacaan kode kehormatan Guru Besar ITB sebagai komitmen terhadap integritas, keilmuan, dan pengabdian bagi institusi dan masyarakat.

Kesimpulan

Orasi ilmiah Prof. Rildova menegaskan bahwa dinamika struktur merupakan aspek krusial dalam perancangan dan pengembangan infrastruktur lepas pantai, baik untuk energi konvensional maupun energi terbarukan. Kegagalan struktur, resonansi, dan respons dinamik menjadi pelajaran penting dalam membangun sistem yang lebih aman, efisien, dan berkelanjutan.

Ke depan, tantangan terbesar terletak pada penerapan hasil penelitian numerik dan laboratorium ke skala lapangan, khususnya dalam lingkungan laut yang keras dan kompleks. Namun, dengan pendekatan ilmiah yang berkelanjutan, dinamika struktur lepas pantai memiliki peran strategis dalam mendukung transisi energi global.

Sumber

Rildova.
Dinamika Struktur Lepas Pantai dari Infrastruktur Energi Konvensional hingga Energi Terbarukan.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.
url: https://www.youtube.com/watch?v=kdI0YpcbLic

Pendahuluan: Ketidaklinieran sebagai Inti Kerumitan Alam

Dalam orasi ilmiah Guru Besar Institut Teknologi Bandung yang disampaikan di Aula Barat ITB, Prof. Dr. Johan Matius Tuan Kota, S.Si., M.Si., PhD mengangkat tema “Ketidaklinieran: Signifikansi Kerumitan dan Hampirannya”. Orasi ini merupakan refleksi perjalanan akademik beliau selama lebih dari dua dekade di bidang teori dan aplikasi sistem dinamik tak linear, sebuah bidang yang mempelajari perilaku sistem yang tidak dapat dijelaskan secara sederhana melalui hubungan sebab-akibat yang proporsional.

Prof. Johan memulai orasinya dengan menempatkan ketidaklinieran sebagai esensi dari banyak fenomena alam, sekaligus sumber utama dari kerumitan yang sering kali sulit dipahami, namun menyimpan keindahan tersendiri bagi mereka yang bersedia menelusurinya lebih dalam.

Makna Dasar Ketidaklinieran

Ketidaklinieran secara sederhana dijelaskan sebagai hubungan antara masukan dan luaran yang tidak proporsional. Perubahan kecil pada input dapat menghasilkan dampak yang jauh lebih besar, atau sebaliknya. Konsep ini diilustrasikan melalui perbandingan antara fungsi linear dan fungsi tak linear, di mana pada fungsi linear rasio perubahan selalu konstan, sedangkan pada fungsi tak linear rasio tersebut bergantung pada posisi pengamatan.

Melalui contoh fungsi kuadrat dan konsep turunan, Prof. Johan menunjukkan bahwa ketidaklinieran dapat didekati secara lokal melalui estimasi linear. Namun, pendekatan ini hanya berlaku dalam skala terbatas dan tidak mampu menangkap keseluruhan perilaku sistem yang kompleks.

Kerumitan dan Resolusi Tak Hingga

Ketidaklinieran tidak hanya berarti ketidaksederhanaan, tetapi juga tingkat kerumitan yang sangat tinggi. Dalam sistem tak linear tertentu, perilaku global sistem tidak dapat ditangkap meskipun wilayah pengamatan diperluas. Hal ini menuntut apa yang disebut sebagai resolusi tak hingga, sebuah kondisi yang secara praktis mustahil dicapai sepenuhnya.

Perbedaan antara sistem tak linear yang masih dapat direpresentasikan sebagai kombinasi terbatas dari fungsi basis dan sistem yang benar-benar kompleks menjadi penekanan penting dalam orasi ini. Kedua sistem sama-sama tak linear, tetapi memiliki tingkat kerumitan yang sangat berbeda.

Ketidaklinieran dalam Seni dan Budaya

Untuk memperluas pemahaman, Prof. Johan mengaitkan konsep ketidaklinieran dengan berbagai bidang di luar matematika. Dalam dunia perfilman, film Magnolia karya Paul Thomas Anderson ditampilkan sebagai contoh narasi tak linear, di mana alur cerita disajikan tidak berdasarkan kronologi waktu dan melibatkan banyak karakter yang berjalan paralel.

Dalam musik klasik, karya Béla Bartók seperti Concerto for Orchestra dan Violin Concerto No. 2 menjadi contoh bagaimana ketidaklinieran diwujudkan melalui penggunaan tangga nada yang tidak standar, eskalasi emosi yang kompleks, serta struktur musikal yang tidak mengikuti pola konvensional. Dunia jazz juga menampilkan ketidaklinieran melalui karya Miles Davis dan Wayne Shorter, di mana peran instrumen dibalik dan improvisasi menjadi elemen utama.

Dalam sastra, novel House of Leaves karya Mark Z. Danielewski menunjukkan ketidaklinieran melalui tata letak teks yang tidak lazim, memaksa pembaca untuk berinteraksi secara aktif dengan struktur cerita.

Sistem Getaran Tak Linear dalam Rekayasa

Ketidaklinieran juga memainkan peran krusial dalam dunia rekayasa, khususnya pada sistem getaran struktur. Prof. Johan mengaitkan hal ini dengan fenomena getaran pada struktur lepas pantai dan jembatan, termasuk kasus Jembatan Millennium di London yang mengalami getaran lateral akibat sinkronisasi langkah pejalan kaki.

Pemahaman terhadap sistem getaran tak linear menjadi sangat penting karena interaksi antar mode getaran dapat memicu respons yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, langkah awal yang bijaksana adalah memahami sistem getaran linier sebelum melangkah ke sistem tak linear yang jauh lebih kompleks.

Dari Sistem Linier ke Sistem Tak Linear

Dalam sistem getaran linier konservatif, solusi dapat direpresentasikan secara geometris dalam ruang fase berdimensi tinggi dan memiliki perilaku yang teratur tanpa pertukaran energi antar mode. Namun, ketika ketidaklinieran diperkenalkan, deskripsi lengkap seperti itu tidak lagi realistis.

Pendekatan yang dapat dilakukan adalah melalui irisan ruang fase dan konstruksi pemetaan berdimensi lebih rendah. Dengan metode ini, dapat diamati apakah ketidaklinieran masih mempertahankan perilaku linier atau justru menghancurkannya, bergantung pada perbandingan frekuensi antar mode getaran.

Aproksimasi sebagai Kunci Pemahaman

Salah satu pesan utama orasi ini adalah pentingnya aproksimasi. Dalam sistem tak linear, solusi eksak sering kali tidak tersedia atau tidak realistis untuk dicari. Oleh karena itu, tantangannya adalah bagaimana membangun hampiran yang cukup sederhana untuk dianalisis, namun tetap mampu menangkap fenomena penting yang terjadi dalam sistem.

Prinsip ini diperkuat dengan pandangan Aristoteles bahwa manusia seharusnya puas dengan tingkat presisi yang dapat diterima oleh alam, tanpa memaksakan ketepatan mutlak ketika hanya aproksimasi yang memungkinkan.

Studi Kasus Sistem Dinamika Atmosfer

Sebagai contoh konkret, Prof. Johan memaparkan pengalamannya dalam mempelajari model dinamika atmosfer yang berasal dari persamaan Navier–Stokes. Dengan menggunakan reduksi dimensi melalui analisis komponen utama, sistem yang sangat kompleks dapat disederhanakan menjadi beberapa mode getaran utama.

Analisis terhadap interaksi dua mode dominan menunjukkan adanya dua rezim dinamika yang berbeda, yaitu rezim pertukaran energi aktif dan rezim getaran yang berjalan sendiri tanpa interaksi. Meskipun solusi homoklinik tidak secara eksplisit muncul, perilaku yang menyerupainya dapat direkonstruksi melalui pendekatan geometris.

Koeksistensi Keteraturan dan Kekacauan

Ketidaklinieran juga memungkinkan koeksistensi antara perilaku reguler dan perilaku kaotik dalam satu sistem yang sama. Sistem sederhana sekalipun dapat menunjukkan dinamika yang dapat diprediksi pada satu wilayah ruang fase, sementara wilayah lain menampilkan perilaku yang sepenuhnya tak terduga.

Fenomena ini menegaskan bahwa ketidaklinieran tidak selalu bersifat negatif. Justru melalui ketidaklinieran, pemahaman yang lebih mendalam tentang alam semesta dapat dicapai.

Refleksi Akademik dan Penutup

Pada bagian akhir orasinya, Prof. Johan menyampaikan refleksi atas perjalanan akademiknya serta ucapan terima kasih kepada para mentor, kolega, dan keluarga yang telah berperan penting dalam pembentukan karier ilmiahnya. Orasi ditutup dengan pembacaan kode kehormatan Guru Besar ITB sebagai komitmen terhadap integritas, keilmuan, dan pengabdian bagi bangsa dan almamater.

Kesimpulan

Orasi ilmiah Prof. Johan Matius Tuan Kota menegaskan bahwa ketidaklinieran merupakan sumber utama kerumitan dalam sistem alam, namun sekaligus membuka jalan menuju pemahaman yang lebih kaya dan mendalam. Melalui pendekatan aproksimasi yang bijaksana, ketidaklinieran tidak harus ditakuti, melainkan dimanfaatkan sebagai sarana untuk menjelaskan fenomena kompleks yang tidak dapat dijangkau oleh model linier.

Pemikiran ini relevan tidak hanya dalam matematika dan rekayasa, tetapi juga dalam seni, budaya, dan kehidupan secara umum, di mana kerumitan sering kali menjadi pintu masuk menuju keindahan dan pemahaman yang lebih luas.

Sumber

Tuan Kota, Johan Matius.
Ketidaklinieran: Signifikansi Kerumitan dan Hampirannya.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung.

Pendahuluan: Revitalisasi Pesisir Jakarta sebagai Tantangan Strategis

Pesisir Jakarta merupakan wilayah dengan tingkat kompleksitas permasalahan yang tinggi. Sebagai pusat kegiatan ekonomi nasional, Jakarta menghadapi tekanan besar berupa banjir, penurunan muka tanah, kepadatan permukiman, serta keterbatasan sumber daya air baku. Permasalahan ini tidak berdiri sendiri, melainkan saling berkelindan dan diperparah oleh kondisi geografis Jakarta yang berada di dataran rendah pesisir utara Pulau Jawa.

Dalam orasi ilmiah yang disampaikan di Institut Teknologi Bandung, Prof. Ir. Andoyo Wurianto, M.Si., PhD mengangkat tema Kontribusi Konsep Tanggul Lepas Pantai sebagai Revitalisasi Pesisir Jakarta. Orasi ini disampaikan pada saat isu pembangunan Giant Seawall tengah menjadi perbincangan hangat di masyarakat. Prof. Andoyo menegaskan sejak awal bahwa konsep yang dipaparkannya merupakan salah satu usulan, mengingat hingga saat ini belum terdapat satu desain definitif dari pemerintah.

Banjir, Penurunan Muka Tanah, dan Ketergantungan Air Baku

Salah satu permasalahan utama Jakarta adalah banjir yang datang dari berbagai arah. Ketika hujan terjadi di wilayah Bogor, Jakarta menerima banjir kiriman dari hulu. Ketika hujan turun di Jakarta sendiri, sistem drainase yang terbatas menyebabkan genangan meluas. Pada saat bersamaan, pasang laut yang tinggi juga memicu banjir rob di kawasan pesisir.

Kondisi ini diperparah oleh kenyataan bahwa wilayah pesisir Jakarta mengalami penurunan muka tanah yang signifikan. Penurunan ini ditengarai terutama disebabkan oleh pengambilan air tanah secara masif, baik oleh individu maupun industri. Ketergantungan masyarakat terhadap air tanah terjadi karena pasokan air baku dari sistem penyediaan air bersih belum mampu memenuhi kebutuhan secara penuh. Dalam orasinya, Prof. Andoyo mengutip berbagai referensi yang menunjukkan bahwa di beberapa lokasi, penurunan muka tanah Jakarta dapat mencapai sekitar sepuluh sentimeter per tahun.

Keterbatasan Tanggul Pantai Konvensional

Berbagai upaya perlindungan pantai sebenarnya telah dilakukan, salah satunya melalui pembangunan tanggul pantai. Namun, tanggul pantai konvensional yang dibangun tepat di garis pantai memiliki keterbatasan serius. Di kawasan dengan kepadatan permukiman tinggi seperti Muara Angke, pembangunan tanggul pantai kerap terhambat karena keterbatasan ruang dan potensi penggusuran.

Akibatnya, masyarakat di kawasan pesisir harus hidup berdampingan dengan banjir rob yang terjadi hampir setiap hari. Kondisi ini memunculkan narasi “hidup selaras dengan alam”, yang pada praktiknya sering dimaknai sebagai penerimaan terhadap risiko yang terus berulang tanpa solusi struktural yang memadai.

Konsep Tanggul Lepas Pantai dan Waduk Pantai

Sebagai alternatif, Prof. Andoyo mengusulkan konsep tanggul lepas pantai. Istilah ini sengaja digunakan untuk membedakannya dari tanggul pantai dan untuk menghindari resistensi sosial yang sering melekat pada istilah Giant Seawall. Tanggul lepas pantai dirancang dibangun di laut, sehingga tidak langsung bersinggungan dengan kawasan permukiman padat di daratan.

Konsep ini dipadukan dengan pembangunan waduk pantai yang berfungsi sebagai sumber air baku baru bagi Jakarta. Waduk pantai diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Jakarta terhadap pasokan air dari wilayah lain seperti Waduk Jatiluhur dan Waduk Karian, sekaligus menurunkan tekanan terhadap pengambilan air tanah.

Menjaga Fungsi Strategis Pelabuhan Tanjung Priok

Dalam pengembangan konsep tersebut, Prof. Andoyo menekankan pentingnya menjaga fungsi Pelabuhan Tanjung Priok sebagai mesin ekonomi nasional. Oleh karena itu, area Tanjung Priok tidak disentuh oleh bangunan tanggul lepas pantai maupun jembatan yang berpotensi menghambat pergerakan kapal.

Menurut Prof. Andoyo, ruang laut di sekitar pelabuhan memiliki kebutuhan yang bahkan lebih besar dibandingkan ruang darat. Dengan tidak mengganggu Tanjung Priok, konsep tanggul lepas pantai justru diarahkan untuk mendukung keberlanjutan aktivitas ekonomi pelabuhan tersebut.

Pendekatan Investasi dan Pembiayaan Berbasis Bisnis

Prof. Andoyo menegaskan bahwa proyek perlindungan pesisir berskala besar tidak seharusnya sepenuhnya membebani anggaran negara. Oleh karena itu, konsep tanggul lepas pantai dirancang sebagai investasi yang mampu membiayai dirinya sendiri.

Pada sisi barat pesisir Jakarta, diusulkan pembangunan pulau-pulau baru dengan skala yang sebanding dengan pengembangan kawasan Pantai Indah Kapuk. Pulau-pulau ini berpotensi dikembangkan sebagai kawasan properti yang mampu menghasilkan pendapatan. Selain itu, waduk pantai dapat dimanfaatkan untuk penjualan air baku, sementara jaringan jalan tol baru dirancang dengan skema pembiayaan bersama antara infrastruktur dan pengembangan kawasan.

Energi Terbarukan dan Optimalisasi Ruang Laut

Selain fungsi perlindungan pantai dan penyediaan air, tanggul lepas pantai juga membuka peluang pemanfaatan energi terbarukan. Permukaan waduk pantai dan struktur tanggul dapat dimanfaatkan untuk pemasangan panel surya, sementara contoh dari negara lain seperti Belanda menunjukkan potensi integrasi dengan infrastruktur energi angin, meskipun karakteristik angin di Indonesia memiliki keterbatasan tersendiri.

Revitalisasi Kawasan Timur: Pertamina, Marunda, dan Nelayan

Di kawasan timur pesisir Jakarta, Prof. Andoyo mengusulkan pengembangan yang lebih kompleks. Salah satu elemen penting adalah pembangunan terminal terpadu Pertamina di pulau lepas pantai. Terminal ini dirancang untuk memisahkan fasilitas energi strategis dari kawasan permukiman padat, sekaligus meningkatkan efisiensi logistik energi nasional.

Selain itu, kawasan Marunda diusulkan untuk direvitalisasi melalui penyediaan lahan baru bagi relokasi dan pengembangan pelabuhan. Prof. Andoyo juga menekankan pentingnya kehadiran pelabuhan perikanan yang memadai bagi nelayan Jakarta. Dalam konsep yang diajukan, nelayan tidak dipinggirkan, melainkan ditempatkan berdekatan dengan fasilitas sandar dan kawasan aktivitasnya, sehingga kehidupan sosial dan ekonomi mereka dapat ditingkatkan secara bermartabat.

Kesimpulan

Orasi ilmiah Prof. Andoyo Wurianto menegaskan bahwa revitalisasi pesisir Jakarta membutuhkan pendekatan terpadu yang tidak hanya berorientasi pada perlindungan fisik dari banjir dan rob, tetapi juga pada keberlanjutan ekonomi, sosial, dan lingkungan. Konsep tanggul lepas pantai dan waduk pantai yang diusulkan menawarkan solusi alternatif yang berupaya menjawab permasalahan banjir, penurunan muka tanah, serta keterbatasan air baku secara simultan.

Dengan menjaga fungsi strategis pelabuhan, membuka peluang investasi, dan tetap memperhatikan kepentingan masyarakat pesisir, konsep ini menunjukkan bahwa perlindungan pantai dapat dirancang sebagai bagian dari pembangunan kota yang berkelanjutan, bukan sekadar proyek infrastruktur semata.

Sumber

Andoyo Wurianto. Kontribusi Konsep Tanggul Lepas Pantai sebagai Revitalisasi Pesisir Jakarta.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung (ITB), 24 Mei 2025.
url: https://www.youtube.com/watch?v=IUPzM1jqq-E

Pendahuluan: Gempa sebagai Keniscayaan dan Tantangan Rekayasa

Indonesia merupakan salah satu negara dengan tingkat aktivitas kegempaan tertinggi di dunia. Posisi geografis yang berada pada pertemuan lempeng tektonik menyebabkan gempa bumi menjadi fenomena yang tidak dapat dihindari. Dalam konteks ini, tantangan utama bukanlah bagaimana mencegah gempa, melainkan bagaimana meminimalkan dampak kerusakan dan korban yang ditimbulkannya.

Dalam orasi ilmiah yang disampaikan di Institut Teknologi Bandung, Prof. Ir. R. Muslinang Mustopo, M.Si., PhD mengangkat tema yang provokatif sekaligus penuh harapan, yaitu “Kerusakan untuk Mencapai Ketangguhan”. Judul ini mencerminkan pergeseran paradigma dalam rekayasa struktur tahan gempa, dari sekadar mengejar kekuatan menuju upaya mengelola kerusakan secara terencana agar bangunan tetap berdiri dan melindungi penggunanya.

Bahaya Gempa dan Ketidakpastian yang Menyertainya

Gempa bumi memiliki karakteristik yang sangat tidak pasti. Besarnya kekuatan gempa, waktu terjadinya, frekuensi, lokasi, serta tingkat kerusakan yang ditimbulkan tidak pernah dapat diprediksi secara pasti. Meskipun ilmu kegempaan telah berkembang pesat dan mampu memetakan potensi bahaya gempa secara relatif berdasarkan lokasi geografis dan kondisi tanah, tetap terdapat ketidakpastian terkait kemungkinan terjadinya gempa yang lebih besar dari perkiraan.

Catatan sejarah kegempaan di Indonesia menunjukkan ribuan kejadian gempa signifikan yang menyebabkan kerugian besar, baik dari sisi korban jiwa, kerusakan infrastruktur, maupun dampak sosial dan ekonomi. Kondisi inilah yang mendorong perlunya pendekatan perancangan struktur yang tidak hanya kuat, tetapi juga tangguh dalam menghadapi ketidakpastian.

Faktor Eksternal dan Internal dalam Respons Struktur

Dalam menjelaskan bagaimana struktur merespons gempa, Prof. Muslinang menguraikan dua kelompok faktor utama. Faktor eksternal mencakup letak geografis bangunan terhadap sumber gempa, karakteristik perambatan gelombang gempa, serta kondisi tanah di lokasi bangunan. Perbedaan kondisi tanah, misalnya antara tanah keras dan tanah lunak, dapat menghasilkan respons struktur yang sangat berbeda meskipun bangunan berada pada lokasi yang sama.

Selain faktor eksternal, terdapat pula faktor internal yang berkaitan dengan karakteristik struktur itu sendiri. Tinggi bangunan, periode getar alami, sistem struktur, serta tingkat redaman yang dimiliki akan sangat memengaruhi besarnya gaya gempa yang masuk ke dalam struktur. Struktur yang lebih tinggi, misalnya, cenderung memiliki periode getar yang lebih panjang sehingga respons percepatan gempa yang dialami bisa lebih kecil.

Konsep Keamanan dan Faktor Keutamaan Bangunan

Tidak semua bangunan dirancang dengan tingkat keamanan yang sama. Dalam perancangan struktur tahan gempa, dikenal konsep faktor keutamaan bangunan yang membedakan tingkat perlindungan berdasarkan fungsi bangunan tersebut. Bangunan yang berfungsi sebagai fasilitas vital, seperti rumah sakit atau sekolah, harus dirancang dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi dibandingkan bangunan dengan fungsi risiko rendah seperti gudang.

Konsep ini diwujudkan melalui pengalihan faktor pembebanan gempa yang lebih besar pada bangunan dengan tingkat risiko tinggi. Dengan demikian, perancangan struktur tidak hanya bersifat teknis, tetapi juga mempertimbangkan aspek sosial dan kemanusiaan.

Filosofi Perancangan: Mengendalikan Energi, Bukan Menahan Gaya

Salah satu gagasan kunci dalam orasi ini adalah perubahan fokus dari menahan gaya gempa sebesar-besarnya menjadi mengendalikan energi gempa yang masuk ke dalam struktur. Gempa menghasilkan energi yang sangat besar, dan upaya menahan energi tersebut sepenuhnya justru akan menghasilkan struktur yang sangat kaku dan boros material.

Pendekatan modern dalam perancangan tahan gempa adalah membiarkan struktur mengalami deformasi terkontrol agar energi gempa dapat diserap dan didisipasikan. Dengan kata lain, struktur dirancang untuk “mengalah” secara terencana, bukan runtuh secara tiba-tiba.

Daktalitas sebagai Kunci Ketangguhan Struktur

Konsep daktalitas menjadi fondasi utama dalam strategi perancangan struktur baja tahan gempa. Daktalitas adalah kemampuan material atau elemen struktur untuk mengalami deformasi inelastik yang besar tanpa kehilangan kekuatan secara signifikan. Material yang daktail mampu menyerap energi gempa melalui deformasi berulang tanpa mengalami kegagalan mendadak.

Dalam orasi ini, Prof. Muslinang menekankan bahwa material getas, meskipun memiliki kekuatan awal yang tinggi, sangat tidak diinginkan dalam perancangan tahan gempa karena kegagalannya bersifat tiba-tiba dan berbahaya. Sebaliknya, material dan sistem struktur yang daktail mampu memberikan peringatan melalui deformasi sebelum mengalami keruntuhan.

Reduksi Gaya Gempa dan Faktor Respons

Dalam perancangan struktur tahan gempa, gaya gempa rencana yang digunakan dalam perhitungan tidak merepresentasikan gaya gempa maksimum yang mungkin terjadi. Gaya tersebut direduksi dengan suatu faktor respons, yang mencerminkan kemampuan struktur untuk menyerap energi melalui perilaku daktail.

Reduksi ini bukan berarti meremehkan bahaya gempa, melainkan merupakan strategi sadar untuk memanfaatkan kapasitas deformasi struktur. Dengan demikian, struktur dirancang agar elemen tertentu mengalami leleh terlebih dahulu dan berfungsi sebagai “sekering” yang menyerap energi, sementara elemen lainnya tetap elastis dan menjaga stabilitas keseluruhan bangunan.

Perancangan Kerusakan yang Terencana

Inti dari konsep “kerusakan untuk mencapai ketangguhan” terletak pada perancangan kerusakan yang disengaja dan terkendali. Tidak semua elemen struktur diizinkan untuk rusak. Hanya elemen-elemen tertentu yang telah direncanakan sebagai elemen sekering yang boleh mengalami leleh dan deformasi besar.

Elemen non-sekering, seperti kolom utama, harus dirancang dengan kapasitas yang lebih besar agar tetap aman meskipun elemen sekering mengalami kerusakan. Pendekatan ini menuntut perencanaan yang cermat, termasuk detail sambungan yang sangat menentukan keberhasilan sistem struktur secara keseluruhan.

Detailing dan Sambungan sebagai Faktor Penentu

Dalam struktur baja tahan gempa, sambungan memegang peranan yang sangat krusial. Kegagalan sambungan dapat menyebabkan keruntuhan struktur meskipun elemen utama dirancang dengan baik. Oleh karena itu, detailing sambungan harus dirancang untuk mendukung terbentuknya perilaku daktail yang stabil.

Hanya jenis sambungan tertentu yang diperbolehkan dalam sistem struktur tahan gempa, dan validitasnya harus dibuktikan melalui penelitian atau pengujian eksperimental. Pendekatan ini memastikan bahwa perilaku struktur sesuai dengan asumsi desain ketika gempa besar terjadi.

Menuju Struktur Tangguh dan Mudah Dipulihkan

Perkembangan terbaru dalam perancangan tahan gempa tidak lagi berhenti pada konsep “tidak runtuh”, tetapi bergerak menuju konsep ketangguhan (resilience). Struktur tangguh dirancang agar elemen sekering yang rusak dapat dengan mudah diganti setelah gempa, sehingga bangunan dapat segera berfungsi kembali tanpa perlu pembongkaran total.

Pendekatan ini dinilai sangat relevan untuk Indonesia, mengingat frekuensi gempa yang tinggi dan keterbatasan sumber daya. Dengan biaya yang relatif lebih terjangkau, struktur tangguh berbasis kerusakan terkontrol menjadi solusi yang realistis dan berkelanjutan.

Kesimpulan

Orasi ilmiah Prof. Muslinang Mustopo menegaskan bahwa kerusakan bukanlah kegagalan, melainkan bagian dari strategi perancangan struktur tahan gempa yang modern dan rasional. Dengan mengendalikan lokasi, mekanisme, dan tingkat kerusakan, struktur baja dapat dirancang untuk menyerap energi gempa secara efektif, melindungi jiwa manusia, dan tetap berdiri meskipun mengalami deformasi besar.

Pendekatan ini mencerminkan pergeseran paradigma dari sekadar kekuatan menuju ketangguhan, sebuah arah yang sangat penting bagi masa depan rekayasa struktur di wilayah rawan gempa seperti Indonesia.

Sumber

1. Mustopo, R. Muslinang. Kerusakan untuk Mencapai Ketangguhan: Strategi Perancangan Struktur Baja Tahan Gempa.
   Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung (ITB).
   url: https://www.youtube.com/watch?v=mdiv2IuPZtY

Pendahuluan: Tantangan Efektivitas Terapi Modern

Perkembangan ilmu kefarmasian modern menghadapi tantangan yang semakin kompleks. Keberhasilan terapi tidak lagi cukup ditentukan oleh potensi zat aktif semata, tetapi sangat bergantung pada bagaimana obat tersebut dihantarkan ke target kerjanya. Dalam orasi ilmiah yang disampaikan di Institut Teknologi Bandung, Prof. Apoteker Dik Mudakir, S.Si., M.Si., PhD menegaskan bahwa efektivitas terapi hanya dapat dicapai melalui prinsip tepat target, tepat dosis, dan tepat waktu. Prinsip ini menjadi landasan utama pengembangan sistem penghantaran obat modern, khususnya yang berbasis nanoteknologi.

Orasi berjudul “Desain Rasional Sistem Penghantaran Nanopartikel Bertarget Intrasel” ini menguraikan perjalanan riset yang mengintegrasikan sains dasar, rekayasa material, dan pemahaman mekanisme biologis seluler. Fokus utama orasi ini adalah bagaimana nanopartikel dapat dirancang secara rasional agar mampu menghantarkan zat aktif hingga ke dalam sel target secara efektif dan aman.

Obat dan Sistem Penghantaran: Perspektif Regulasi dan Ilmiah

Mengawali paparannya, Prof. Dik Mudakir merujuk pada Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 17 Tahun 2023 tentang Kesehatan, yang mendefinisikan obat sebagai bahan atau paduan bahan, termasuk produk biologi, yang digunakan untuk diagnosis, pencegahan, penyembuhan, pemulihan, peningkatan kesehatan, dan kontrasepsi pada manusia.

Definisi ini menegaskan bahwa obat tidak berdiri sendiri sebagai molekul kimia, melainkan sebagai bagian dari sistem yang harus dirancang agar bekerja secara optimal di dalam tubuh. Oleh karena itu, sistem penghantaran obat menjadi komponen krusial karena berfungsi mengendalikan laju pelepasan, tingkat paparan, serta lokasi kerja obat di dalam tubuh.

Komponen Utama Sistem Penghantaran Obat

Dalam sistem penghantaran obat, terdapat tiga kelompok utama yang harus diperhatikan. Pertama adalah active pharmaceutical ingredient (API), yang dapat berupa molekul kecil, makromolekul, maupun material genetik. Kedua adalah pembawa (carrier), yang secara konvensional dikenal dalam bentuk sediaan tablet, sirup, atau salep. Namun, untuk mencapai efisiensi terapi yang lebih tinggi, pendekatan konvensional ini dinilai tidak lagi memadai.

Kelompok ketiga adalah sistem penghantaran obat modern atau novel drug delivery system, yang memanfaatkan pendekatan nanoteknologi. Melalui sistem ini, target penghantaran dapat dipersempit hingga tingkat organ, jaringan, sel, bahkan organel spesifik di dalam sel. Inilah yang menjadi dasar pengembangan sistem nanopartikel bertarget intrasel.

Nanopartikel sebagai Platform Penghantaran Obat

Penghantaran obat berbasis nanopartikel merupakan integrasi antara proses ilmiah dan rekayasa yang menghasilkan partikel berskala nano. Dalam orasi ini dijelaskan berbagai platform nanopartikel, seperti quantum dot, nanopartikel polimer, liposom, dan sistem lainnya. Zat aktif yang dibawa pun sangat beragam, mulai dari DNA, protein, virus, hingga molekul kecil.

Keunggulan nanopartikel terletak pada kemampuannya untuk melindungi obat dari degradasi, menghantarkan obat secara spesifik, mengatasi hambatan biologis, serta memungkinkan pelepasan obat secara terkendali. Rasio luas permukaan terhadap volume yang tinggi pada nanopartikel juga menyebabkan peningkatan reaktivitas serta perubahan sifat optik dan mekanis yang mendukung efektivitas terapi.

Perjalanan Nanopartikel Menuju Target Intrasel

Prof. Dik Mudakir menekankan bahwa perjalanan nanopartikel menuju target kerja merupakan proses yang sangat kompleks. Nanopartikel harus mampu bertahan di dalam pembuluh darah tanpa mengalami eliminasi dini, kemudian mencapai jaringan target, terinternalisasi ke dalam sel, dan akhirnya melepaskan kargo zat aktif di lokasi yang tepat.

Kegagalan pada salah satu tahap ini akan menurunkan efektivitas terapi. Salah satu tantangan utama adalah off-target distribution, yaitu kondisi ketika nanopartikel tidak mencapai target yang diinginkan, misalnya gagal menembus sawar darah otak dan justru terakumulasi di organ lain seperti hati atau paru-paru.

Endositosis dan Jalur Masuk Nanopartikel ke Dalam Sel

Setelah mencapai sel target, nanopartikel harus masuk ke dalam sel melalui mekanisme endositosis. Tiga jalur utama yang dibahas dalam orasi ini adalah makropinositosis, clathrin-mediated endocytosis, dan caveola-mediated endocytosis. Jalur masuk ini sangat menentukan nasib nanopartikel di dalam sel, termasuk apakah zat aktif dapat dilepaskan secara efektif atau justru terdegradasi.

Oleh karena itu, identifikasi jalur endositosis menjadi langkah awal yang krusial sebelum merancang strategi optimasi sistem penghantaran. Teknik mikroskopi konfokal digunakan untuk mengamati jalur masuk nanopartikel secara kualitatif dan kuantitatif.

Endosomal Escape dan Tantangan Intraseluler

Setelah nanopartikel terinternalisasi, ia akan terperangkap dalam vesikel yang disebut endosom. Seiring waktu, pH endosom akan menurun dan menjadi lebih asam. Jika nanopartikel gagal keluar dari endosom, zat aktif akan mengalami degradasi, sehingga terapi menjadi tidak efektif.

Oleh karena itu, induksi endosomal escape menjadi fokus penting dalam desain nanopartikel. Prof. Dik Mudakir menekankan bahwa virus merupakan “guru terbaik” dalam hal ini. Virus memiliki kemampuan alami untuk meloloskan materi genetiknya ke dalam sel inang. Mekanisme inilah yang kemudian diadaptasi dan dimodifikasi untuk sistem penghantaran obat.

Riset Peptida dan Lipid sebagai Penginduksi Endosomal Escape

Dalam riset yang dikembangkan, tim Prof. Dik Mudakir mengeksplorasi peptida penetrasi sel melalui teknik bacteriophage display. Dari proses ini diperoleh peptida baru dengan komposisi tujuh asam amino yang mampu menginduksi endosomal escape dan meningkatkan efektivitas terapi, termasuk untuk terapi kanker melalui penghambatan ekspresi gen hingga 52%.

Selain peptida, riset juga dikembangkan menggunakan senyawa lipid rantai pendek, seperti natrium oleat, yang terbukti mampu menginduksi endosomal escape. Kombinasi pendekatan ini menunjukkan bahwa desain rasional nanopartikel dapat disesuaikan dengan mekanisme biologis seluler.

Nanotoksisitas dan Risiko Genotoksik

Salah satu bagian paling kritis dalam orasi ini adalah pembahasan mengenai nanotoksisitas. Nanopartikel dengan ukuran sangat kecil, meskipun efektif sebagai penghantar obat, berpotensi menimbulkan kerusakan DNA, baik secara langsung maupun tidak langsung melalui peningkatan stres oksidatif dan ROS intraseluler.

Studi yang disampaikan menunjukkan bahwa nanopartikel yang membawa ekstrak meniran dapat mengganggu spermatogenesis melalui kerusakan DNA dan disrupsi blood-testis barrier. Temuan ini menegaskan bahwa keberhasilan penghantaran obat tidak boleh mengabaikan aspek keamanan jangka panjang.

Save by Design: Prinsip Dasar Pengembangan Nanopartikel

Sebagai penutup, Prof. Dik Mudakir menekankan pentingnya prinsip safe by design dalam pengembangan sistem penghantaran nanopartikel. Pengendalian ukuran partikel, modifikasi permukaan untuk menghindari eliminasi dini, serta evaluasi genotoksisitas secara komprehensif menjadi elemen yang tidak dapat ditawar.

Nanopartikel harus dirancang tidak hanya untuk efektif menghantarkan kargo, tetapi juga aman bagi sistem biologis. Tanpa pendekatan ini, kemajuan teknologi justru berpotensi menimbulkan risiko kesehatan baru.

Kesimpulan

Orasi ilmiah ini memberikan gambaran komprehensif tentang bagaimana desain rasional sistem penghantaran nanopartikel bertarget intrasel dapat meningkatkan efektivitas dan keamanan terapi obat. Melalui integrasi sains, rekayasa, dan pemahaman biologis, nanopartikel berpotensi menjadi pilar utama terapi masa depan. Namun, keberhasilan inovasi ini hanya dapat dicapai jika prinsip keamanan dan evaluasi risiko diterapkan secara ketat dan berkelanjutan.

Sumber

Mudakir, Dik. Desain Rasional Sistem Penghantaran Nanopartikel Bertarget Intrasel.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Sekolah Farmasi, Institut Teknologi Bandung (ITB). 
url: https://www.youtube.com/watch?v=KzPOXi9FTIM