Bioimaging Dari Biosintesis Nanopartikel Fluoresen

Salah satu perkembangan teknologi dalam dunia biologi yang paling pesat saat ini adalah bioimaging. Bioimaging adalah bentuk visualisasi atau pencitraan objek biologis dengan meminimalisir semua gangguan fisik. Selain itu, bioimaging sering digunakan untuk mendapatkan informasi mengenai struktur 3D dari spesimen yang diamati dari luar dan mencakup pengamatan struktur subselular dan seluruh sel dari tingkat jaringan sampai ke organisme multiseluler. Sumber pencitraan bioimaging antara lain menggunakan cahaya, fluoresensi, elektron, ultrasound, sinar-X, resonansi magnetik dan positron. Dari semua metode bioimaging, pencitraan berbasis fluoresensi paling menarik perhatian karena spektroskopi ini sensitif, selektif, dan memiliki kontras lebih baik dibandingkan visualisasi monokrom. Pencitraan fluoresens bisa didapatkan dengan menambahkan nanosensor atau nanopartikel kedalam sampel. Nanopartikel digunakan karena tidak bersifat sitotoksik, tidak berikatan dengan protein seluler, sifat optiknya tidak dipengaruhi oleh protein dan nanopartikel mudah diinternalisasi ke dalam sel maupun jaringan, bahkan dapat di targetkan ke lokasi spesifik (Otto, 2015).

Ada beberapa materi nanopartikel yang bisa digunakan untuk visualisasi fluorosensi, diantaranya adalah silika, polimer organik hidrofobik dan hidrofilik, polimer semikonduktor, nanomaterial kuantum karbon, oksida logam dan partikel logam. Dari semua materi nanopartikel, ion dari logam khususnya logam berat memiliki tingkat resolusi terbaik, hingga 2-3 nm. Akan tetapi mensintesis nanopartikel logam berat bukanlah hal yang mudah karena paparan logam berat bersifat toksik bagi manusia. Namun begitu, peneltian terbaru menemukan bahwa bakteri Idiomarina sp. PR58-8 memiliki kemampuan untuk mensintesis nanopartikel fluorosens timbal (IV) sulfida (Guo et al., 2016).

Bakteri Idiomarina sp. PR58-8 bersifat moderat halofil, dengan lingkungan hidup obligat NaCl 1% dan dapat menoleransi hingga konsentrasi NaCl 15%. Kultur bakteri ini memliki level intrinsik resistan terhadap Pb(NO3)2, Ag(NO3), ion perak dan selenium yang tinggi. Sintesis nanopartikel logam oleh mikroba didasarkan pada oksidatif stress berupa logam detoksifikasi oleh mekanisme intrinsik bakteria. Seperti yang telah diketahui bahwa ion timbal (Pb)2+ memiliki fungsi bagi prokaryot dan eukaryot, namun lebih dari itu bersifat toksik. Maka dari itu mikroorganisme memiliki beberapa mekanisme untuk menangani stress lingkungan karena paparan timbal. Mikroorganisme mencegah influks dari timbal antara lain dengan mengendapkan timbal sebagai fosfat tidak larut, atau dengan adsorbsi pada dinding sel melalui eksopolisakarida atau komponen dinding sel lainnya. Keberadaan ion logam seperti timbal (Pb(NO3)2) akan mengakibatkan bakteri dan fungi meningkatkan produksi thiol yang berfungsi untuk menyerap ion beracun dan mengekskresikan nanopartikel timbal (IV) sulfida (PbS2NPs). Walaupun begitu serapan timbal oleh Idiomarina sp. PR58-8 hanya berlangsung antara fase eksponen (6jam) dan mulai sangat aktif pada fase stasioner (42jam). Telah diketahui bahwa waktu inokulasi awal (0 jam) ion timbal Pb(NO3)2 menghambat pertumbuhan mikroorgnisme karena bakteri terpapar logam berat untuk pertama kalinya (Srivastava & Kowshik, 2017).

Keberhasilan bakteri Idiomarina sp. PR58-8 dalam mensintesis nanopartikel fluorosens timbal (IV) sulfida (PbS2NPs) untuk bioimaging telah dibuktikan dengan uji kompatibilitas dengan Human epithelial cervical adenocarcinoma (HeLa). Setelah sel HeLa ditumbuhan dalam satu medium bersama nanopartikel timbal (IV) sulfida (PbS2NPs) kemudian diamati dibawah mikroskop epifluoroscence, menunjukan bahwa sel yang diwarnai dengan PbS2NPs menunjukkan intensitas fluoresensi sebanding dengan ukuran sel (Srivastava & Kowshik, 2017).

REFERENSI

Guo Y, Cao F, Lei X, Mang L, Cheng S, & Song J. 2016. Fluorescent copper nanoparticles: recent advances in synthesis and applications for sensing metal ions. Nanoscale 8, pp. 4852-4863.
Otto S. 2015. An overview of nanoparticles commonly used in fluorescent bioimaging. Royal Society of Chemistry 44, pp. 41-67.
Srivastava, P. & Kowshik M. 2017. Fluorescent lead(IV) sulfide nanoparticles synthesized by Idiomarina sp. strain PR58-8 for bioimaging applications. Appl Environ Microbiol 83:0309, pp. 1-16.

Penulis:

Angelita F.

Fakultas Biologi

Unversitas Jenderal Soedirman