Nanopelat (Nanoplate)

 

Nanopelat adalah struktur nano berbentuk lempeng tipis dengan dimensi lateral yang jauh lebih besar dibandingkan ketebalannya. Struktur ini biasanya memiliki ketebalan dalam skala nanometer (nm) tetapi dapat memiliki panjang dan lebar hingga beberapa mikrometer. Nanopelat termasuk dalam kategori nanomaterial berbentuk dua dimensi (2D), seperti halnya graphene dan MXenes.

 

Karakteristik Nanopelat

1.     Dimensi 2D – Ketebalan sangat kecil dibandingkan dengan panjang dan lebarnya, memberikan sifat unik terkait luas permukaan dan reaktivitas.

2.     Sifat Mekanik Unggul – Biasanya memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, fleksibilitas, dan ketahanan termal yang baik.

3.     Sifat Elektronik dan Optik – Struktur tipisnya memungkinkan manipulasi sifat elektronik dan optik, seperti transparansi tinggi dan konduktivitas listrik yang baik.

4.     Luas Permukaan Spesifik Tinggi – Sangat bermanfaat untuk aplikasi katalisis, sensor, dan penyimpanan energi.

 

Material Penyusun Nanopelat

• Logam: Emas (gold nanoplate), perak (silver nanoplate), tembaga.

• Oksida Logam: ZnO, TiO₂, SnO₂.

• Senyawa Berbasis Karbon: Graphene, graphene oxide (GO).

• Material Lain: MXenes (karbida dan nitrida transisi logam), MoS₂, WS₂.

 

Metode Sintesis

1.     Metode Bottom-Up: Nanopelat dibentuk dari partikel atom atau molekul kecil melalui reaksi kimia, misalnya:

o    Metode Sol-Gel – Digunakan untuk sintesis nanopelat oksida logam.

o    Deposisi Uap Kimia (CVD) – Digunakan untuk membuat nanopelat berbasis karbon seperti graphene.

o    Reduksi Kimia – Digunakan untuk membuat nanopelat logam seperti emas dan perak.

2.     Metode Top-Down: Nanopelat diperoleh dengan mengikis atau memecah material yang lebih besar, misalnya:

o    Eksfoliasi Mekanis – Menggunakan pita perekat untuk mengelupas lapisan tipis dari material bulk (contohnya graphene dari grafit).

o    Eksfoliasi Kimia – Menggunakan pelarut atau bahan kimia untuk memisahkan lapisan tipis dari material bulk.

 

Aplikasi Nanopelat

1.     Elektronika dan Optoelektronika

o    Nanopelat berbasis graphene dan MoS₂ digunakan dalam transistor, layar fleksibel, dan sel surya.

2.     Katalisis

o    Nanopelat logam seperti Pt dan Pd digunakan sebagai katalis dalam reaksi hidrogenasi dan elektrokatalisis.

3.     Sensor

o    Nanopelat digunakan dalam sensor gas, biosensor, dan sensor optik karena luas permukaannya yang besar dan sifat elektronik yang dapat disesuaikan.

4.     Penyimpanan Energi

o    Digunakan dalam baterai lithium-ion, superkapasitor, dan bahan anoda/cathode yang meningkatkan kapasitas dan stabilitas siklus.

5.     Biomedis

o    Nanopelat emas dan perak digunakan dalam terapi fototermal kanker dan pencitraan biomedis.

 

Dengan sifat uniknya, nanopelat terus menjadi bidang penelitian yang berkembang pesat dalam berbagai aplikasi teknologi canggih.

 

Nanofiber: Definisi, Karakteristik, dan Aplikasi

 

Gambar Representasi skematis dari 

(a) proses pembuatan nanofiber liposom komposit dan 

(b) rekonstitusi liposom setelah hidrasi nanofiber serta pengaruhnya terhadap aktivasi reseptor sel T, yang pada akhirnya menghambat proliferasi limfosit T.

 

1. Definisi

Nanofiber (nanoserat) adalah serat dengan diameter dalam skala nanometer, biasanya kurang dari 1.000 nm. Serat ini dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk polimer, karbon, keramik, dan logam.

 

2. Karakteristik Utama

• Ukuran Nano: Memiliki diameter dalam skala nanometer, tetapi panjangnya bisa jauh lebih besar.

• Rasio Luas Permukaan terhadap Volume yang Tinggi: Memungkinkan interaksi yang lebih baik dengan lingkungan sekitarnya.

• Kekuatan Mekanis yang Baik: Beberapa jenis nanofiber memiliki sifat mekanis unggul dibandingkan dengan serat mikroskopis.

• Porositas Tinggi: Memiliki struktur yang sangat berpori, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi filtrasi dan penyerap.

• Konduktivitas Termal dan Listrik yang Dapat Disesuaikan: Bergantung pada material penyusunnya, nanofiber dapat bersifat isolator atau konduktor.

 

3. Metode Pembuatan

Beberapa teknik umum yang digunakan untuk membuat nanofiber meliputi:

• Electrospinning: Metode paling umum yang menggunakan medan listrik untuk menarik larutan polimer menjadi serat ultra-halus.

• Self-assembly: Pembentukan nanofiber secara spontan melalui interaksi molekuler.

• Template synthesis: Penggunaan cetakan nanopori untuk membentuk nanofiber dengan diameter yang seragam.

 

4. Aplikasi

Nanofiber memiliki berbagai aplikasi dalam industri dan penelitian, termasuk:

• Kesehatan dan Medis: Digunakan dalam pembalut luka, rekayasa jaringan, dan penghantaran obat.

• Filter Udara dan Air: Efektif dalam menyaring partikel halus, termasuk virus dan polutan udara.

• Tekstil dan Pakaian: Digunakan dalam produksi kain fungsional, seperti pakaian antibakteri dan tahan air.

• Energi: Berperan dalam pembuatan baterai, superkapasitor, dan sel bahan bakar.

• Elektronika: Digunakan dalam pembuatan sensor dan perangkat fleksibel.

Dengan sifat uniknya, nanofiber terus dikembangkan untuk berbagai inovasi teknologi di masa depan.

Mekanisme Kerja Vaksin mRNA COVID-19

 

Vaksin mRNA COVID-19 telah mendapatkan persetujuan penggunaan pada manusia, menjadikannya salah satu pencapaian besar dalam dunia medis. Seiring dengan hal tersebut, pemahaman mengenai mekanisme kerja vaksin ini menjadi krusial, terutama bagi para klinisi yang terlibat dalam pengobatan dan pencegahan penyakit.

 

Teknologi vaksinologi yang semakin maju telah memungkinkan pengembangan vaksin berbasis asam nukleat, termasuk vaksin mRNA. Sebelum pandemi COVID-19, vaksin jenis ini telah diteliti untuk menangani berbagai penyakit menular dan kanker. Namun, belum ada vaksin mRNA yang disetujui penggunaannya pada manusia hingga munculnya kebutuhan mendesak akibat pandemi ini. Saat ini, beberapa vaksin mRNA COVID-19, seperti BNT162b2 (BioNTech-Pfizer) dan mRNA-1273 (Moderna), telah disetujui dan berperan penting dalam upaya pengendalian pandemi. Keunggulan vaksin mRNA, seperti kemudahan produksi dalam skala besar dan efikasi yang tinggi, menjadikannya inovasi yang berpotensi mengubah strategi vaksinasi global.

 

Perbedaan Vaksin mRNA dengan Vaksin Konvensional

 

Vaksin mRNA merupakan bagian dari vaksin berbasis asam nukleat yang berbeda dari vaksin konvensional. Sebelumnya, vaksin konvensional digunakan untuk mencegah penyebaran penyakit menular dengan memanfaatkan patogen yang dilemahkan atau bagian dari patogen tersebut. Contoh vaksin konvensional termasuk vaksin polio, campak, dan influenza.

 

Vaksin konvensional terbagi menjadi vaksin whole-pathogen, yang mengandung seluruh bagian patogen, dan vaksin subunit, yang hanya mengandung komponen tertentu dari patogen. Sebaliknya, vaksin mRNA hanya berisi instruksi genetik dalam bentuk mRNA yang menyandi antigen spesifik tanpa menggunakan patogen hidup. Hal ini memungkinkan produksi vaksin dilakukan lebih cepat dan dengan biaya lebih rendah karena tidak memerlukan proses kultivasi patogen yang berisiko menyebabkan kontaminasi.

 

Mekanisme Kerja Vaksin mRNA SARS-CoV-2

 

COVID-19 disebabkan oleh virus SARS-CoV-2 yang memiliki empat protein struktural utama: spike (S) protein, envelope protein, matrix protein, dan nucleocapsid protein. Di antara protein tersebut, S protein berperan dalam proses infeksi dengan berikatan pada reseptor ACE2 di sel manusia. Oleh karena itu, vaksin mRNA COVID-19 dirancang untuk mengkodekan S protein guna merangsang sistem imun adaptif terhadap virus ini.

 

Setelah vaksin mRNA disuntikkan, partikel mRNA yang dilapisi lipid nanopartikel memasuki sel otot melalui endositosis. mRNA kemudian dilepaskan ke dalam sitoplasma dan diterjemahkan oleh ribosom menjadi S protein. Protein ini kemudian mengalami pemecahan menjadi peptida kecil atau dikeluarkan dari sel untuk dikenali oleh sistem imun.

 

Pembentukan Imunitas oleh Vaksin mRNA

 

Peptida yang dihasilkan dari S protein akan berikatan dengan molekul MHC kelas I dan dipresentasikan di permukaan sel untuk menginduksi respons sel T CD8+, yang berperan dalam imunitas seluler. Sementara itu, S protein yang dikeluarkan dari sel akan dikenali oleh sel dendritik, diproses dalam endosom, dan dipresentasikan melalui MHC kelas II untuk mengaktifkan sel T CD4+. Aktivasi sel T CD4+ akan merangsang sel B untuk menghasilkan antibodi spesifik terhadap S protein, yang kemudian membantu melindungi tubuh dari infeksi SARS-CoV-2.

 

Kelebihan dan Tantangan Vaksin mRNA COVID-19

 

Sebagai inovasi terbaru dalam dunia vaksinologi, vaksin mRNA menawarkan sejumlah keunggulan. Salah satu kelebihannya adalah kemampuannya dalam menstimulasi respons imun yang kuat tanpa perlu menggunakan patogen hidup. Selain itu, proses produksinya yang lebih cepat dan efisien memungkinkan vaksin ini dikembangkan dalam waktu singkat, menjadikannya solusi yang ideal untuk menangani pandemi global.

 

Namun, vaksin mRNA juga memiliki tantangan, seperti kestabilannya yang rentan terhadap degradasi dan memerlukan penyimpanan pada suhu sangat rendah. Selain itu, terdapat kekhawatiran mengenai potensi respons imun yang lebih lemah pada beberapa individu, serta kemungkinan efek samping jangka panjang yang masih perlu diteliti lebih lanjut. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan terus dilakukan untuk meningkatkan stabilitas, efektivitas, dan keamanan vaksin ini.

 

Kesimpulan

 

Vaksin mRNA COVID-19 merupakan terobosan penting dalam upaya pengendalian pandemi. Berbeda dengan vaksin konvensional, vaksin ini bekerja dengan memberikan instruksi genetik dalam bentuk mRNA untuk menghasilkan S protein SARS-CoV-2 di dalam tubuh. Mekanisme ini merangsang sistem imun adaptif, menghasilkan antibodi, serta membentuk imunitas seluler yang efektif.

 

Keunggulan vaksin mRNA meliputi produksi yang lebih cepat, biaya yang lebih rendah, serta efektivitas yang tinggi dalam merangsang respons imun. Meski demikian, tantangan seperti kestabilan vaksin dan distribusinya masih menjadi perhatian utama. Dengan terus berkembangnya teknologi, diharapkan vaksin mRNA dapat menjadi solusi efektif dalam menangani berbagai penyakit menular di masa depan.

 

REFERENSI

1. Zhang C, Maruggi G, Shan H, Li J. Advances in mRNA vaccines for infectious diseases. Frontiers in Immunology. 2019 Mar 27;10:594.

2. World Health Organization. Draft landscape of COVID-19 candidate vaccines. WHO; 2021. https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines

3. Pardi N, Hogan MJ, Porter FW, Weissman D. mRNA vaccines—a new era in vaccinology. Nature reviews Drug discovery. 2018 Apr;17(4):261.

4. Yi C, Yi Y, Li J. mRNA vaccines: possible tools to combat SARS-CoV-2. Virologica Sinica. 2020 Jun;35(3):259-62.

5. World Health Organization. The different types of COVID-19 vaccines. WHO; 2021. https://www.who.int/news-room/feature-stories/detail/the-race-for-a-covid-19-vaccine-explained

6. Wang F, Kream RM, Stefano GB. An evidence based perspective on mRNA-SARS-CoV-2 vaccine development. Medical science monitor: international medical journal of experimental and clinical research. 2020;26:e924700-1.

7. Li Y. Meet the mRNA vaccine rookies aiming to take down COVID-19. American Chemical Society; 2020. https://www.cas.org/blog/covid-mrna-vaccine

8. Wadhwa A, Aljabbari A, Lokras A, Foged C, Thakur A. Opportunities and challenges in the delivery of mRNA-based vaccines. Pharmaceutics. 2020 Feb;12(2):102.

 

SUMBER:

Michael Sintong Halomoan. Memahami Mekanisme Kerja Vaksin MRNA COVID-19. Alomedika. https://www.alomedika.com/memahami-mekanisme-kerja-vaksin-mrna-covid19