Pengembangan Metode Sintesis Nanopartikel Fe3O4 melalui Modifikasi Permukaan berbasis Biokompatibel Molekul sebagai Kandidat Agen Drug Delivery.

Wulandari, Ika Oktavia (2019) Pengembangan Metode Sintesis Nanopartikel Fe3O4 melalui Modifikasi Permukaan berbasis Biokompatibel Molekul sebagai Kandidat Agen Drug Delivery. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Dalam penelitian ini, nanopartikel magnetik (Fe3O4) yang permukaannya terlapisi dengan kombinasi asam oleat dan kitosan disintesis dengan mengembangkan dua metode kopresipitasi yaitu ex-situ dan in-situ. Morfologi dan ukuran partikel, struktur kristal, ukuran kristal, struktur kimia, dan saturasi magnetik masing-masing dikarakterisasi dengan Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourrier Transform Infrared (FTIR), dan Vibrating Sample Magnetomery (VSM). Gambar SEM menunjukkan bahwa morfologi spherical yang lebih baik diperoleh dengan metode kopresipitasi ex-situ. Berdasarkan pola difraksi sinar-X dapat diidentifikasi bahwa nanopartikel mengandung Fe3O4 dan γ-Fe2O3. Ukuran partikel serta ukuran kristal dari nanopartikel cenderung menurun dengan meningkatnya asam oleat sampai dengan komposisi optimal. Fungsionalisasi lebih lanjut pada permukaan Fe3O4 dilakukan melalui penambahan kitosan (yang terikat silang oleh tripolyphosphat/sulfat). Kitosan akan berkontribusi pada sifat hidrofilisitas dari nanopartikel. Melalui analisis dengan VSM, Fe3O4-asam oleatkitosan menunjukkan perilaku superparamagnetik dengan saturasi magnetik mencapai 32,63 emu/g. Terdapat korelasi linear antara saturasi magnetik dan kandungan Fe3O4 dari nanopartikel. Selain itu keberhasilan pengembangan metode sintesis serta pengujian komposisi optimum dari nanopartikel Fe3O4-AO-kitosan yang dihasilkan diuji berdasarkan kemampuan pengembanan dan pelepasan obat dilakukan dengan menggunakan model obat doxorubicin. Nanopartikel ini menunjukkan efisiensi pengembanan obat yang tinggi dengan komposisi kitosan yang lebih rendah. Efisiensi pengembanan obat doxorubicin terkait dengan konjugasi dengan gugus karboksilat dan situs hidrofobik dari asam oleat serta nanopartikel magnetik. Pelepasan obat dalam jumlah lebih besar terjadi pada pH yang asam dibandingkan pada kondisi pH netral. Hal tersebut dapat merepresentasikan bahwa nanopartikel tersebut memiliki respon lebih baik pada kondisi sel kanker dibandingkan sel normal. Selain itu pengujian secara in-silico dilakukan untuk menentukan interaksi antara reseptor sel dengan nanopartikel yang telah diembankan doxorubicin. Nilai binding vii affinity yang rendah mencapai -9,0 kcal/mol pada interaksi antara nanopartikel-obat dengan reseptor transferin menunjukkan adanya biological activity pada interaksi tersebut. Selain itu, hasil molecular docking menunjukkan bahwa nanopartikel-obat dapat menginduksi terjadinya proses apoptosis sehingga dapat berperan sebagai kandidat agen drug delivery melalui aktivasi jalur caspase-8 (caspase inisiator) yang akan mengaktivase downstream berupa caspase-3 yang menjadi efektor proses terjadinya apoptosis pada sel kanker.

English Abstract

In this study, magnetic nanoparticles (Fe3O4) coated with a combination of oleic acid and chitosan were synthesized by ex-situ and in-situ coprecipitation methods. Morphology and particle size, crystal structure and crystallite size, chemical structure, and magneticsaturation were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourrier Transform Infrared (FTIR), and vibrating magnetometry samples (VSM), respectively. SEM images showed that better spherical morphology is obtained by ex-situ co-precipitation method. The Xray diffraction pattern identifiedthat nanoparticles containing Fe3O4 and γ-Fe2O3. The particles and crystal size of the nanoparticles tended to decrease with increasing oleic acid to the optimum composition. Further functionalization on the surface of Fe3O4 was conducted through the chitosan addition (crosslinked by tripolyphosphate/sulfate). Chitosan will contribute to the hydrophilicity properties of nanoparticles. Through VSM analysis, Fe3O4-oleic acid-chitosan showed superparamagnetic behavior with magnetic saturation reaching 32.63 emu/g. There was a linear correlation between magnetic saturation and Fe3O4 content of nanoparticles. Besides, the successful development of synthesis method along with optimum composition of resulted nanoparticles of Fe3O4-AO-chitosan, were examined by using doxorubicin model according to its capability to carry and release the drug. Drug loading and drug release were carried out by using doxorubicin. These nanoparticles showed a high drug loading efficiency with lower chitosan composition. Loading efficiency of doxorubicin is related to the conjugation with carboxylic groups and hydrophobic sites from oleic acid and magnetic nanoparticles. More drug emission occurred at the lower pH or acidic condition rather than at neutral pH condition. Thus representing that nanoparticles has a better response to cancer cell compared to normal cell. In addition, an in-silico was also conducted to determine the interaction between nanoparticles carrying doxorubicin with receptor cell. The result generated a low binding affinity value -9.0 kcal/mol, leading to conclusion of the existence of interaction from drug-nanoparticles and transferrin ix receptor, justifying that there is a biological activity was absolutely present. The molecular docking was also give an illustration that drug-nanoparticles induced an apoptosis, hence it can be a drug delivery agent by activating a caspase-8 way (caspase initiator) whom activating downstream in the form of caspase-3 to begin cancer cell’s apoptosis.

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	DIS/620.5/WUL/p/2019/061903926
Uncontrolled Keywords:	Nanopartikel Magnetik, Asam Oleat, Kitosan, Doxorubicin, Pengembanan Obat,-Magnetic Nanoparticles, Oleic Acid, Chitosan, Doxorubicin, Drug Loading
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 620 Engineering and allied operations > 620.5 Nanotechnology
Divisions:	S2/S3 > Doktor Kimia, Fakultas MIPA
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	10 May 2022 07:43
Last Modified:	10 May 2022 07:43
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/190321

Text Ika Oktavia Wulandari.pdf Download (10MB)

Actions (login required)

View Item