Tugas Bioteknologi [PDF]

Citation preview

TUGAS BIOTEKNOLOGI “RESUME TENTANG FORMULASI PROTEIN REKOMBINAN, PENGANTAR OBAT TERTARGET DAN REKAYASA JARINGAN”



Oleh :



M. RIZQY ALMASHURI



( 18650215 )



PROGRAM STUDI S1 FARMASI UNIVERSITAS KADIRI 2019



A.



Formulasi Protein Rekombinan 1.



Definisi Rekombinasi/rekombinan adalah suatu proses dimana suatu progeny



(keturunan) dikembangkan menjadi kombinasi gen-gen yang berbeda dari gen-gen kedua orang tua nya, yang menghasilkan satu set DNA baru Protein rekombinan adalah suatu bentuk manipulasi dari protein, yang dihasilkan dalam berbagai cara untuk menghasilkan sejumlah besar protein, memodifikasi urutan gen dan memproduksi produk komersial yang bermanfaat. Pembentukan protein rekombinan dilakukan melalui perantara khusus yang dikenal sebagai vector. Protein yang digunakan untuk bidang farmasi dan kedokteran (protein terapeutik



dan



vaksin)



juga



telah diproduksi



secara



rekombinan.



Biopharmaceutical diistilahkan untuk obat-obatan yang merupakan protein rekombinan, vaksin rekombinan dan antibodi monoklonal. Protein yang digunakan untuk kepentingan pengobatan dan terapi ini disyaratkan mempunyai kemurnian yang tinggi. Teknologi DNA rekombinan juga telah menyediakan



berbagai



strategi



untuk



meningkatkan



produksi



dan



mempermudah pemurnian protein. 2.



Pertimbangan Formulasi Protein dan Peptida Formulasi protein/peptida sangat berbeda dengan formulasi obat



lainnya, karena struktur protein (1,2,3,4) yang reaksi degradasinya tidak satu tahap, hasil degradasi tidak bisa dideteksi dengan hanya 1 metode analisis.



Saat pengembangan formulasi harus diperhatikan :



3.



-



Struktur protein/peptide



-



Faktor – factor yang mempengaruhi stabilitas kimia dan fisika



-



Teknik yang digunakan untuk stabilisasi protein



Rute Penggunaan Protein dan Peptida a.



Rute Injeksi



b.



Penghantaran protein melalui paru-paru (pulmonary delivery) untuk insulin.



c.



Melalui Oral : terutama untuk pengobatan jangka Panjang : MOST TARGET



d.



Melalui Nasal : merupakan penghantaran protein melalui absorbs transmukosa, sangat efektif dan tidak iritan.



4.



Bahan Pembantu dalam Formulasi Protein dan Peptida -



Jenis bahan pembantu atau Eksipien a.



Albumin (Human Serum Albumin (HAS))



b.



Asam amino contoh : glisin, arginin, alanin



c.



Karbohidrat contoh : sukrosa, maltosa, laktosa



d.



Zat pengkhelat contoh : EDTA



e.



Siklodekstrin



f.



Alkohol polihidrat manitol



g.



Polietilenglikol



h.



Senyawa garam



contoh : gliserol, xylitol, sorbitol,



i. -



Surfaktan



Sistem dapar dapar yang bisa digunakan untuk formulasi protein :



5.



a.



Fosfat (pH 6,2-8,2)



b.



Asetat (pH 3,8-5,8)



c.



Sitrat (pH 2,1-6,2; pK 3,15 dan 6,4)



d.



Suksinat (pH 3,2-6,6; pK 4,2 dan 5,6)



e.



Histidin (pK 1,8-6 dan 9)



f.



Glisin (pK 2,35 dan 9,8)



g.



Arginin (pK 2,18 dan 9,1)



h.



Tris-hidroksitiaminometon (pK 8,1)



i.



Maleat



Teknik – Teknik dalam formulasi protein dan peptide serta evaluasi mutu sediaan akhir. -



Teknik Teknik rekayasa jaringan merupakan konsep baru dalam pengobatan untuk mempercepat regenerasi jaringan melalui penggunaan sel, polimer sintesis dan protein seperti factor pertumbuhan.



-



Evaluasi a.



Mempelajari data fisikokimia protein dan eksipiennya



b.



Evaluasi kelarutan



c.



Evaluasi stabilitasnya



d.



B.



Mempelajari metoda analisisnya



Penghantaran Obat Tertarget 1.



Definisi adalah metode pemberian obat kepada pasien dengan cara yang



meningkatkan konsentrasi obat di beberapa bagian tubuh relatif terhadap yang lain. Cara pengiriman ini sebagian besar didasarkan pada pengobatan nano, yang berencana untuk menggunakan pengiriman obat yang dimediasi nanopartikel untuk memerangi kejatuhan pengiriman obat konvensional. Nanopartikel ini akan dimuat dengan obat-obatan dan ditargetkan ke bagianbagian tertentu dari tubuh di mana hanya ada jaringan yang sakit, sehingga menghindari interaksi dengan jaringan yang sehat. Tujuan dari sistem pengiriman



obat



yang



ditargetkan



adalah



untuk



memperpanjang,



melokalisasi, menargetkan dan memiliki interaksi obat yang dilindungi dengan jaringan yang sakit. Sistem pengiriman obat konvensional adalah penyerapan obat melintasi membran biologis, sedangkan sistem pelepasan yang ditargetkan melepaskan obat dalam bentuk sediaan. Keuntungan



dari



sistem



pelepasan



yang



ditargetkan



adalah



pengurangan frekuensi dosis yang diambil oleh pasien, memiliki efek obat yang lebih seragam, pengurangan efek samping obat, dan pengurangan fluktuasi dalam tingkat obat yang beredar. Kerugian dari sistem ini adalah



biaya tinggi, yang membuat produktivitas lebih sulit dan berkurangnya kemampuan untuk menyesuaikan dosis.



Sistem penghantaran obat tertarget dapat dibedakan menjadi 2, yaitu sistem tertarget aktif dan tertarget pasif. Sistem penghantaran tertarget pasif bertujuan meningkatkan konsentrasi obat pada tempat aksi melalui pengurangan interaksi yang tidak spesifik dengan mendesain sifat fisikakimia sistem penghantaran yang digunakan, meliputi: ukuran, muatan permukaan, hidrofobisitas permukaan, sensitivitas pada pemicu, dan aktivitas permukaan sehingga dapat mengatasi barier anatomi, seluler, dan subseluler dalam penghantaran obat. Contoh sistem penghantaran jenis ini yaitu: liposom, mikro/nanopartikel, misel, dan konjugat polimer. Sebaliknya sistem penghantaran tertarget aktif merupakan sistem penghantaran tertarget pasif yang dibuat lebih spesifik dengan penambahan “homing device” yaitu suatu ligan yang dapat dikenali oleh suatu reseptor spesifik kemudian berinteraksi dengan reseptor tersebut yang bertujuan untuk



meningkatkan konsentrasi obat pada tempat yang diinginkan. 2.



Jenis – jenis Sistem Penghantaran Tertarget Berbagai jenis pembawa obat dalam sistem penghantaran tertarget,



antara lain: a.



Liposom Liposom atau gelembung lemak merupakan partikel koloid yang dibuat menggunakan molekul, fosfolipid dan merupakan sistem penghantaran yang paling umum digunakan untuk penghantaran obat tertarget. Sistem penghantaran ini menarik banyak minat peneliti karena berperan penting dalam meningkatkan efek terapi, keamanan, dan efikasi berbagai obat termasuk antitumor, antiviral, antimikrobial, dan vaksin. Liposom tidak beracun, nonhemolitik dan non-imunogenik bahkan setelah suntikan berulang. Sifatnya biokompatibel dan biodegradable dan dapat dirancang untuk menghindari mekanisme pembersihan sistem retikuloendotelial (RES), ginjal atau inaktivasi secara kimiawi dan enzimatik. Untuk memperbaiki terapi dengan sistem ini perlu modifikasi



permukaan



dengan ligan



penghantaran menjadi lebih selektif.



agar



meningkatkan



b.



polimer misel Misel adalah partikel koloid dengan ukuran dalam kisaran 5-100 nm. Misel terdiri dari amfifil atau bahan aktif permukaan (surfaktan), dimana sebagian besar kepala merupakan kelompokhidrofilik dan ekor hidrofobik.



c.



nanopartikel Nanopartikel didefinisikan sebagai partikel kurang dari 100nm dalam diameter yang menimbulkan sifat baru atau meningkatkan size dependent properties dibandingkan dengan partikel berukuran besar dari bahan yang sama. Hal ini menyebabkan obat dapat: 1) Ditingkatkan bioavailabilitasnya proporsional dengan dosis. 2) Toksisitas dapat diturunkan. 3) Sediaan dapat diperkecil ukurannya, sebagai contoh tablet lebih kecil, dan stabilitasnya dapat ditingkatkan dimana sifatnya kurang stabil atau memiliki bioavailabilitas yang rendah pada formulasi non nanopartikel.



Vektor nanopartikel meliputi: liposom, misel, dendrimers, nanopartikel lipid padat, nanopartikel logam, semikonduktor nanopartikel dan polimer nanopartike d.



Dendrimers Dendrimer merupakan makromolekul dengan struktur bercabang dan terdiri atas inti, cabang dan gugus ujung19. Dendrimer yang didekorasi dengan bioaktif ligan yang terbuat dari peptide dan sakarida pada gugus perifer, membentuk nanomaterial yang memiliki sifat mampu berikatan dengan reseptor spesifik. Pada level selular konjugat bioaktif dendrimer dapat berinteraksi dengan sel berdasar afinitas dan selektifitas sehingga menarik banyak minat karena potensi pentargetan untuk desain sistem penghantaran obat. Selain itu konjugat dendrimer juga banyak dipelajari karena dapat menaikkan stabilitas, solubilitas, dan absorbsi berbagai jenis tipe bahan aktif terapetik



e.



dll.



Sistem penghantaran obat yang digunakan harus memenuhi persyaratan ideal antara lain: a.



harus tidak beracun,



b.



biokompatibel,



c.



nonimunogenik,



d.



biodegradabel, dan



e.



menghindari pengenalan oleh mekanisme imun host.



3.



Desain -



Desain system penghantar tertarget dengan menggunakan Ligan. Banyak



faktor



yang



perlu



dipertimbangkan



untuk



mengembangkan sistem penghantaran tertarget, antara lain pengembangan sistem yang biodegradable, biokompatibel dan nontoksik, pemilihan bahan pembawa (carrier) serta material pentarget yang tepat.



Desain sistem penghantaran yang pelepasannya dapat dipicu oleh suatu trigger dibuat dengan penggabungan suatu material fisikakimia fungsional yang stabil selama distribusi namun sensitif dengan berbagai stimulus di tempat aksi. Stimulus yang menginduksi pelepasan obat dapat berupa faktor eksternal seperti panas, radiasi, atau yang berasal dari proses biologi yaitu penurunan pH, transformasi enzimatik, atau perubahan pada potensial redoks. 4.



Mekanisme System penghantaran menggunakan carrier yang memiliki ligan target sesuai tujuan. Obat akan memberikan efek setelah dilepaskan di site



action oleh carrier, sehingga efek obat yang tidak diinginkan tidak muncul. Ex : Mekanisme intra seluler penghantaran obat liposom



C.



Rekayasa Jaringan 1.



Definisi Istilah tissue engineering (rekayasa jaringan) dideskripsikan pertama



kali pada 1980an, dan definisi resmi pertama disetujui pada tahun 1987 (Lysaght dan Crager, 2009). Rekayasa jaringan merupakan suatu bidang multidisiplin yang berkembang pesat melibatkan ilmu hayati, fisika, dan teknik yang dipelajari untuk menumbuhkan fungsi sel, jaringan, dan organ buatan untuk memperbaiki, menggantikan, atau meningkatkan fungsi biologis yang hilang oleh abnormalitas bawaan, luka, penyakit atau penuaan (Pettersson, 2009). Teknik rekayasa jaringan bertujuan mencari bagaimana regenerasi jaringan manusia melalui penggunaan kombinasi beberapa sel, molekul bioactive seperti obat atau sinyal pertumbuhan dan sistem penyangga



biomaterial yang disebut dengan perancah (scaffold). Contoh regenerasi jaringan manusia yang dapat dilakukan dengan rekayasa jaringan adalah jaringan pembuluh darah, tulang, kulit, saraf dan lainnya. 2.



Keunggulan dibandinkan dengan Terapi lainnya Salah satu keunggulan rekayasa jaringan dibandingkan dengan



terapilainnya yaitu dapat membantu meregenerasikulit yang terbakar, dapatmengobati radang arthritist ringan sampai dengan berat. 3.



Prinsip Dasar Rekayasa Jaringan Rekayasa jaringan memiliki prinsip kerja yaitu dapat menghubungkan



antara fungsi struktur jaringan normal dan kondisi patologis, serta memiliki fungsi sebagai pengganti jaringan biologis yang mampu memulihkan, mempertahankan atau meningkatkan fungsi jaringan (Lanza et al, 2007). 4.



Komponen Utama Rekayasa Jaringan Dalam rekayasa jaringan terdapat 3 komponen utama yaitu sel,



perancah, dan biomolecular signals (Pang & Greisler, 2010). Perancah



adalah



suatu



kerangka



yang



berperan



sebagai



microenvironment bagi sel yang akan melakukan adhesi, proliferasi dan diferensiasi sehingga pada akhirnya menghasilkan jaringan yang diharapkan (Dwikora et. al., 2013).