Nanopartikel besi oksida merupakan material fungsional yang memiliki kemampuan antibakteri melalui kemampuannya merusak membran sel bakteri dan memproduksi reactive oxygen species (ROS). Namun, kecenderungan terjadinya aglomerasi dan dispersi koloid yang rendah dalam media aqueous membatasi aplikasinya sebagai agen antibakteri. Dalam penelitian ini, nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung dikembangkan dengan menggunakan tiga jenis polimer hidrofilik, yaitu polietilen glikol (PEG 4000), polivinil pirolidon (PVP K-30), dan hidroksipropil metilselulosa (HPMC E-15) pada tiga konsentrasi (0,1%; 0,5%; dan 1,0%) untuk mencegah aglomerasi dan meningkatkan stabilitas nanopartikel besi oksida. Sintesis nanopartikel besi oksida dilakukan dengan metode ko-presipitasi dengan material awal besi klorida (FeCl3·6H2O) dan natrium hidroksida (NaOH).
Proses pelapisan nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung dilakukan dengan mendispersikan serbuk nanopartikel besi oksida dalam larutan polimer, disertai proses pengadukan dan sentrifugasi untuk mengendapkan nanopartikel besi oksida yang telah terlapisi lapisan pelindung. Endapan nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung kemudian dikeringkan menggunakan oven pada suhu 60°C selama 12 jam hingga diperoleh serbuk nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung. Serbuk nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung yang diperoleh kemudian dianalisis karakteristik fisikokimia meliputi analisis gugus fungsi dengan spektroskopi inframerah, analisis kristalinitas dengan difraksi sinar-X, analisis spektrum UV-Vis dan band gap energy, analisis morfologi dan pemetaan elemen, evaluasi ukuran partikel hidrodinamik dan potensial zeta, serta evaluasi karakter magnetisasi. Aktivitas antibakteri nanopartikel besi oksida dengan polimer sebagai lapisan pelindung dilakukan dengan metode disk diffusion dan microbroth dilution.
Keberhasilan pembentukan nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung ditunjukkan dengan terbentuknya ikatan hidrogen antara molekul polimer dan nanopartikel besi oksida melalui pengamatan spektrum inframerah. Selain itu, interferensi polimer dalam kisi kristal nanopartikel besi oksida, morfologi permukaan nanopartikel besi oksida yang halus dengan struktur menyerupai lembaran, serta penurunan tendensi aglomerasi mengindikasikan juga keberhasilan pembentukan lapisan pelindung pada permukaan nanopartikel besi oksida. Pengaplikasian lapisan pelindung pada permukaan nanopartikel besi oksida secara signifikan menurunkan ukuran partikel hidrodinamik nanopartikel besi oksida dari 140,00±27,90 nm menuju 82,20±10,14; 68,79±11,50; dan 70,07±6,99 nm untuk nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung PEG 1,0%; PVP 0,1%; dan HPMC 1,0%. Hasil evaluasi karakter magnetisasi menunjukkan nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung PEG, PVP, dan HPMC memiliki karakter superparamagnetik. Evaluasi aktivitas antibakteri nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung menunjukkan bahwa diameter zona hambat sistem tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan nanopartikel besi oksida tanpa lapisan pelindung terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Sementara itu, penentuan konsentrasi hambat minimum (KHM) nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung menggunakan metode microbroth dilution menunjukkan terbatasnya kemampuan sistem dalam menghambat pertumbuhan sel bakteri pada konsentrasi 5000 ppm. Kondisi ini disebabkan oleh minimnya kontak langsung antara nanopartikel besi oksida dengan permukaan membran sel bakteri. Sistem nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung yang menunjukkan karakteristik fisikokimia dan aktivitas antibakteri optimal adalah sistem dengan konsentrasi PEG 1,0%; PVP 0,1 %; dan HPMC 1,0% berdasarkan analisis komponen utama (principal component analysis). Nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung juga menunjukkan kemampuan peredaman radikal bebas pada uji aktivitas antioksidan. Hal ini memperkuat fungsionalitas nanopartikel besi oksida dengan lapisan pelindung sebagai agen antibakteri untuk mengatasi infeksi sekaligus memberikan aktivitas antioksidan untuk pemulihan jaringan.
Penulis: Prof. Dr. Dwi Setyawan, S.Si., M.Si., Apt
Detial tulisan ini dapat dilihat di:
