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