KAJIAN PEMANFAATAN NANOPARTIKEL EMAS UNTUK
MENGURANGI RISIKO PENYAKIT DIABETES MELITUS
Oleh:
Nirmala Hayati 082244710007 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada ALLAH SWT atas berkat dan Rahmat-Nya sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Adapun tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2012 ialah ” Kajian Pemanfaatan Nano Partikel Emas Untuk Mengurangi Risiko Penyakit Diabetes ”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi antara lain; Bapak Prof. Dr.Suharta, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberi dukungan, bimbingan, nasehat dan ilmu yang sangat bermanfaat bagi penulis.
Untuk Ibunda Nurpreten dan Ayahanda Syamhudi Syafri, Kakak Eka Nugraha, S.Pd, Abang Mhd. Irwansyah, ST. beserta adik Ridho Al Siddiq atas dukungan moral, material dan doa yang selalu mengiringi penulis sampai hari ini.
Bapak Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si, Bapak Drs. Eddyanto, Ph.D., dan Bapak Agus Kembaren, S.Si, M.Si,. Selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan masukan dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini. Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si, selaku Kepala Laboratorium beserta staffnya kak Minda dan Bang Nizam atas bantuan dan fasilitas yang diberikan. Seluruh Teman-teman dijurusan kimia, khususnya Non-Dik 2008 terutama season 2 yang telah banyak memberikan dorongan dan semangat kepada penulis dalam mewujudkan skripsi ini.
Semua pihak terkait yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dalam kehidupan kita.
Medan,24 Februari 2013
DAFTAR ISI
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Diabetes Melitus 5
2.1.1. Penyakit Diabetes Melitus 5
2.1.2. Pankreas 5
2.1.3. Patofisiologi Diabetes Melitus 8 2.1.4. Hiperglikemi, Abnormalitas Metabolisme dan
Radikal Bebas 10
2.1.5. Diagnosa 11
2.2. Diabetes Aloksan 12
2.3. Nanoteknologi 13
2.4. Nanopartikel Emas 15
2.5. Potensi Nanopartikel Emas Sebagai Pengontrol Kadar
Gula dalam Darah 17
2.6. Kerangka Teoritis 21
2.7. Pengukuran Kadar Glukosa dalam Darah Mencit 21
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 23
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 23
3.2.1. Alat dan Bahan 23
3.2.1. Alat 23
3.2.2. Bahan
3.3. Variabel Penelitian 23
3.4. Populasi dan Sampel 24
vi
3.6.Prosedur Penelitian 25
3.6.1. Pembuatan Nanopartikel Emas 25 3.6.1.1. Uji Pembentukan Partikel Primer 25
3.6.1.2. Pengamatan Foto SEM 26
3.6.1.3. Pemberian Nanopartikel Emas 26
3.6.2. Persiapan Hewan Coba 26
3.6.3. Percobaan yang dilakukan 27
3.6.4. Pengambilan Sampel 27
3.7. Analisis Data 28
3.8. Diagram Alir Kerja 29
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 32
4.1. Hasil Pengamatan Nanopartikel Emas 32 4.2. Hasil Pengamatan Mencit yang Diberi Perlakuan 34 4.3. Pengaruh Pemberian Nanopartikel Emas terhadap
Kadar Glukosa Darah Mencit 35
4.4. Pembahasan 38
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1. Kesimpulan 41
5.2. Saran 41
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Anatomi Pankreas 6
Gambar 2.2. Pulau-pulau Langerhans dalam Pankreas 7 Gambar 2.3. Struktur kimia aloksan 12
Gambar 2.4. Mikroskop SEM 14
Gambar 2.5. Transport aktif 18
Gambar 2.6. Skema proses pelepasan insulin oleh sel-β 19 Gambar 2.7. Potensi Nanopartikel Emas dalam mengurangi
resiko penyakit Diabetes 21
Gambar 4.1. Proses Pembentukan Nanopartikel Emas 33 Gambar 4.2. Foto Hasil Pengamatan Nanopartikel
Menggunakan Mikroskop SEM 33 Gambar 4.3. Gambar grafik penurunan kadar glukosa darah
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Dosis 45
Lampiran 2. Foto Hasil Pengamatan Nanopartikel
Menggunakan Mikroskop SEM 47 Lampiran 3. Data kadar glukosa darah (mg/dL) Mencit diabetes 48 Lampiran 4. Analisis Data Dilakukan Dengan Menggunakan
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Di Indonesia, terutama di kota-kota besar, dengan adanya perubahan gaya hidup yang menjurus ke westernisasi berakibat pada pola makan dan hidup masyarakat yang kurang baik seperti: makanan tinggi kalori, tinggi lemak dan kolesterol, merupakan makanan yang banyak digemari masyarakat, yang berdampak terhadap meningkatnya resiko berbagai penyakit (Arifin; dkk, 2006). Salah satu penyakit yang ditimbulkan akibat perubahan pola makan (gaya hidup) adalah penyakit diabetes militus (DM).
Menurut survey yang dilakukan WHO, Indonesia menempati urutan keempat dengan jumlah penderita terbesar di dunia setelah India, Cina dan Amerika Serikat, dengan prevalensi 8,6 % dari total penduduk. Secara epidemiologi, diperkirakan bahwa pada tahun 2030 prevalensi diabetes melitus di Indonesia mencapai 21,3 juta orang (Yuriska, 2009). Perserikatan Bangsa-Bangsa (WHO) juga membuat perkiraan bahwa pada tahun 2000 jumlah pengidap Diabetes di dunia diatas umur 20 tahun berjumlah 150 juta orang dan dalam kurun waktu 25 tahun kemudian, pada tahun 2025, jumlah itu akan membengkak menjadi 300 juta orang (Fatmawati, 2008).
Diabetes melitus (DM) merupakan suatu kelompok penyakit metabolik yang ditandai dengan hiperglikemia, terjadi akibat kelainan sekresi insulin, kerja insulin maupun keduanya. Diabetes sudah merupakan salah satu ancaman utama bagi kesehatan umat manusia abad 21. Salah satu tujuan utama terapi medis bagi pasien diabetes meliputi pengontrolan kadar glukosa darah dengan pemberian obat hipoglikemik oral / agen antihiperglikemik dan insulin (Sunarsih;dkk, 2008). Namun, pemberian obat tersebut memiliki spesifikasi yang terbatas dan memiliki efek samping yang tidak diinginkan.
2
terhadap jaringan, organ dan sistem organ tubuh. Gangguan metabolisme karbohidrat, protein dan lipid pada diabetes mengakibatkan terbentuknya radikal bebas yang berlebih dalam keadaan hiperglikemi. Sehingga memungkinkan timbulnya penyakit lain (komplikasi) (Endah, 2010).
Beberapa cara penyelesaian telah dilakukan untuk dapat mengatasi atau menyembuhkan penderita, namun hasil yang diperoleh belum mencapai titik yang paling optimum. Untuk mengatasi kekurangan insulin pada penderita diabetes selama ini dilakukan dengan mensuplai insulin secara eksternal yang dilakukan secara oral, suntik maupun melalui pernafasan (nasal) (Fatmawati, 2008). Dengan teknik suntik, yang apabila dilakukan terus menerus setiap hari, menimbulkan masalah baru terhadap luka suntik. Pada teknik oral insulin mengalami degradasi di dalam lambung (stomach) oleh enzim gastric. Untuk mengatasi masalah ini insulin dibalut (encapsulated) dengan berbagai jenis polimer yang biodegradable. Namun oleh karena ukurannya cukup besar, balutan insulin sulit menembus masuk ke pembuluh darah (McGlade, 2010). Pada teknik penghantaran melalui pernafasan, permasalahan timbul dengan terjadinya penyumbatan pada paru paru karena ukuran partikel insulin cukup besar (Endah, 2010).
Seluruh permasalahan ini menjadi tantangan saat ini dan suatu teknik pendekatan baru harus dicari. Obat-obatan yang berukuran mikrometer sulit berinteraksi dengan protein maupun bagian-bagian dari sel yang ukurannya berorde nanometer. Oleh karena faktor ukuran ini, banyak tindakan pengobatan yang gagal menyembuhkan.Teknik yang paling efektif adalah menggunakan rekayasa nanoteknologi dengan cara memacu sel beta menggunakan nanopartikel emas untuk memproduksi secara tepat insulin yang dibutuhkan (Saragih, 2008).
organ-organ tanpa terjadi efek mematikan, sehingga dapat digunakan sebagai kontrol berkelanjutan pada terapi pengobatan (De Jong;dkk, 2008). Nanopartikel emas juga bersifat biokompatibel dan mudah mengikat untuk berbagai macam biomolekul seperti asam amino, protein / enzim dan DNA, dan berperan dalam imobilisasi biomolekul. (Kayat, S;dkk, 2010).
Material seperti emas yang secara kimia bersifat inert pada saat berukuran normal, dapat berubah menjadi bahan kimia kuat bersifat katalis saat berukuran nano (Zebbi, 2010). Beberapa penelitian menyebutkan keberadaan nanopartikel emas berpotensi sebagai agen hipoglikemik dengan membantu proses pemindahan glukosa ke dalam sel sehingga sel-sel itu dapat mengoksidasi glukosa untuk menghasilkan energi bagi tubuh (Ehsan;dkk, 2011). Hal inilah yang menyebabkan nanopartikel emas dapat menurunkan kadar glukosa dalam darah pada tikus percobaan. Dalam keadaan hiperglikemia, Nanopartikel Emas dapat berperan sebagai agen anti-oksidatif, dengan menghambat pembentukan ROS, mencegah radikal bebas, sehingga meningkatkan enzim pertahanan (anti-oksidan) dan menciptakan kontrol yang berkelanjutan terhadap kondisi hiperglikemia pada diabetes (Ehsan;dkk, 2011).
Berdasarkan uraian permasalahan di atas, calon peneliti melakukan penelitian yang berjudul : “Kajian Pemanfaatan Nano Partikel Emas Untuk Mengurangi Resiko Penyakit Diabetes”.
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas maka dalam penelitian ini yang menjadi batasan masalah adalah sebagai berikut :
1. Nanopartikel yang digunakan sebagai obat antidiabetes adalah Nanopartikel Emas.
2. Nanopartikel Emas dalam penelitian ini dihasilkan dari reaksi [AuCl4]- dan surfaktan DTMAB
3. Lama pemberian Nanopartikel emas adalah 14 hari.
4
5. Indikator kemampuan kerja nanopartikel emas adalah adalah dengan menghitung kadar glukosa dalam darah mencit dengan diabetes menggunakan glukometer.
1.3. Rumusan Masalah
1. Apakah terdapat perbedaan hasil secara signifikan antar semua kelompok eksperimen dalam menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes
2. Apakah pemberian nanopartikel emas secara signifikan dapat menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes
3. Berapa besar dosis nanopartikel emas yang paling efektif secara signifikan dapat menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui perbedaan secara signifikan antar semua kelompok eksperimen dalam menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes. 2. Untuk mengetahui apakah pemberian nanopartikel emas secara
signifikan dapat menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes. 3. Menentukan dosis nanopartikel emas yang paling efektif secara
signifikan dapat menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Pengembangan dan pemanfaatan Nanoteknologi dalam bidang farmasi.
2. Pemanfaatan teknologi Nanopartikel Emas secara efektif dalam usaha penurunan kadar glukosa darah sebagai obat antidiabetes. 3. Menambah khasanah mengenai Nanoteknologi khususnya
Nanopartikel Emas.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil analisis data yang dilakukan pada penelitian, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut;
1. Terdapat perbedaan signifikan kadar glukosa darah antara semua kelompok eksperimen; dimana berdasarkan hasil analisis ANAVA diperoleh harga sig 0,00; hasil signifikan (<0,05) menunjukkan bahwa terdapat penurunan bermakna kadar glukosa darah puasa pada mencit diabetes setelah pemberian nanopartikel emas selama 14 hari. 2. Pemberian nanopartikel emas dengan rentang dosis 1 mg/kg berat
badan s/d 3 mg/kg berat badan secara signifikan dapat menurunkan kadar glukosa darah mencit.
3. Dosis yang paling efektif untuk menurunkan kadar glukosa darah mencit diabetes adalah 3 mg/kg berat badan.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian, disarankan untuk melakukan:
1. Nanopartikel Emas hasil sintesis sebaiknya segera disimpan di desikator agar membantu nanopartikel untuk tidak bereaksi dengan lingkungan sekitar dan desikator juga dapat menyerap molekul air yang masih tersisa di dalam sampel.
2. Penelitian lebih lanjut tentang uji toksisitas nanopartikel emas.
3. Penelitian lebih lanjut dengan memperlama waktu dan meningkatkan frekuensi pemberian Nanopartikel emas,
42
DAFTAR PUSTAKA
Anonym, (2012), http://id.wikipedia.org/wiki/TransforAktif / diakses tanggal 22 Mei 2012.
Arifin, H., Vivi D., (2007), Pengaruh Pemberian Vitamin C terhadap Fetus pada Mencit Diabetes, Journal Sains dan Teknologi Farmasi, 32:1410-0177
Aguspur, (2008), http://aguspur.wordpress.com/nanopartikel
Bandyopadhyay, AK., (2008), Nanomaterials, New Age International (P) Limited Publishers, New Delhi
Barath, S.M., (2010), Antioxidant Effect of Nanoparticles Restains Hypoglycemic Conditions of Diabetic Mice, Journal of Nanobiotechnology, 47:1825-3220
Chen C.P., Sandra C. M., (2010), Gold Nanoparticles: From Nanomedicine to Nanosensing, Journal of Nanobiotechnology, 55:1025-4025
Dalimartha, S., (2001), Ramuan Tradisional Untuk Pengobatan Diabetes Melitus, Swadaya, Jakarta
Dedhytex, (2011), Askep Diabetes Melitus, http://dedhytex.blogspot.com, (Accessed Maret 2012)
De Jong;dkk., (2008), Particle size-dependent organ distribution of gold nanoparticles after intravenous administration , Journal of Biomaterial, 29:1912-1919
Dongxiang, L;dkk., (2007), Immobilization of Glucose Oxidase Into Gold Nanoparticles with Enchanced Thermostability, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 80:1325-4520
Ehsan, O., M. Imran Q., (2011), Efficiency of Nanogold – Insulin as Hypoglycemic Agent, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 67:1830-8220
Endah, M.; dkk, (2012), Uji Aktifitas Peredaman Radikal Bebsa Nanopartikel Emas dengan Berbagai Konsentrasi Sebagai Material Antiaging dalam Kosmetik, UNESA Journal of Chemistry, 12:1220-4220
Wistar dengan Hiperglikemia, Laporan Akhir Penelitian, Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro Semarang
Fatmawati, E., (2008), Pengaruh Lama Pemberian Ekstrak Daun Sambiloto (Andrographis Pankulata Ness) Terhadap Kadar Kolesterol, LDL (Low Density Lipoprotein), HDL (High Density Lipoprotein) dan Trigliserida Darah Tikus (Rattus Novegicus) Diabetes, Skripsi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri, Malang
Gunawan, B., (2011), Nano Teknologi: Trendsetter Baru Dunia Ilmu Pengetahuan, Jurnal Nanoteknologi, 35: 1004-2016
James, X., (2010), Gold based Nanoparticles for Breast Cancer Diagnosis and Treatment, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 37:1520-4220
Kayat, S., Raju V.R., (2010), Anti Cancer Drug Loaded Iron-Gold Core-Shell Nanoparticles (Fe dan Au) for Magnetic Drug Targeting, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 23: 1023-1435
Karthikayan, S., Sarvadama P., (2011), Recent Trends in Diabetes Treatment Using Nanotechnology, Journal of Nano Material dan Structure, 85: 1384-4025
Lehninger, A.L., (1991), Dasar – Dasar Biokimia Jilid II, Erlangga, Jakarta
McGlade, F., (2010), Potential Uses of Nanotechnology in The Treatnment of Complications of Diabetes, Laporan Akhir Penelitian, Pathology Lectures, Medlink
Mun’im, A;dkk, (2009), Pengaruh Pemberian Infusa Daun Sirih Merah (Piper cf fragile, Benth) secara Tipikal terhadap Penyembuhan Luka pada Tikus Putih Diabetes, Jurnal Sains dan Teknologi Farmasi, 80: 1075-2085
Nugroho, A.,E., (2006), Hewan Percobaan Diabetes Melitus; Patologi dan Mekanisme Aksi Diabetogenik. Biodivesitas, 378:1412-033x
Natalie, P., Tarun K. M., (2006), Enginereed Nano Particles in Cancer Therapy, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 18:2037-1451
Saragih, H, (2008), Nanomaterial: Pendekatan Baru Penanggulangan Kanker dan Diabetes, Jurnal Nanoteknologi, 40:1510-0188
44
Silitonga, P.M., (1999), Rancangan Percobaan. FMIPA UNIMED, Medan.
Sudirman, (2011), Bahan Galian Logam Emas, Laporan Hasil Penelitian, FMIPA Universitas Mataram
Suharta, (2000), Selektivitas Mekanisme Pemisahan Logam Emas dengan Metode Agregasi Hidrofobik, Disertasi, Institut Teknologi Bandung, Bandung
Sunarsih;dkk, (2008), Pengaruh Infusa Daun Murbei (Morus Alba L.) terhadap Kadar Glukosa Tikus Putih Jantan Diabetes karena Pemberian Aloksan, Jurnal Biokimia, 37:1058-1065
Taufiqu, N., R., (2008), Peluang dan Strategi Pengembangan Nanoteknologi di Indonesia, Jurnal Riset Industri, 2: 56-63
Wasidhagono, (2011), Anatomi dan Fisiologi Sistem Endokrin, http://wasidhagono.blogspot.com/2011/03/anatomi-dan-fisiologi-sistem-endokrin.html (Accessed Maret 2012)
Yuriska, A., F., (2009), Efek Aloksan Terhadap Kadar Glukosa Darah Tikus Wistar, Laporan Akhir Penelitian, Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro Semarang
Zhang, X., Q., G., (2009), Recent Advances in Nanotechnology Applied to Biosensor, Journal of Nano Science and Nano Technology, 9:1424-8220
