Peranan Nanopartikel Dalam Meningkatkan Efektifitas Obat

PanganNews.id Jakarta - Oleh: Dr. med.vet. drh. Abdul Rahman, Fungsional Medik Madya di Direktorat Kesehatan Hewan

Berbagai antibiotik telah digunakan dalam pengobatan infeksi bakteri terutama bakteri patogen nosokomial, akan tetapi penggunaan antibiotik ini belum mampu menyembuhkannya dan bahkan masih tetap menjadi faktor utama morbiditas dan mortalitas di seluruh dunia. Pilihan terapi antimikroba sebagian besar empiris dan dengan toksisitas, hipersensitivitas, teratogenisitas dan/atau mutagenisitas.

Munculnya bakteri yang resistan terhadap sejumlah obat disebabkan oleh potensi antibiotik berkurang. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam mendiagnosa secara klinis dan akibatnya berdampak langsung pada kesehatan masyarakat.

Selain itu, muncul kekhawatiran yang meningkat sehubungan dengan infeksi terkait biofilm refrakter terhadap kelompok antimikroba yang tersedia saat ini, sehingga hampir tidak ada pilihan untuk pengobatan. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan mendesak untuk mengembangkan agen antibakteri alternatif. Dalam dekade terakhir ini telah menunjukkan peningkatan substansial dalam penggunaan global nanomedicines sebagai alat inovatif untuk menanggulangi tingginya tingkat resistensi antimikroba.

Aktivitas antibakteri nanopartikel logam dan oksida logam (NP) telah dilaporkan secara luas akan kemampuanya dalam penggunaan sebagai pengganti antimikroba. Mikroba dieliminasi oleh efek mikrobisida dari NP, seperti; pelepasan ion logam bebas dengan fungsi merusak membran sel, interaksi DNA atau generasi radikal bebas, atau efek mikrobiostatik dan penghancuran yang dipotensiasi oleh sistem kekebalan inang.

Dalam tinjauan ini yang dibahas mencakup besarnya resistensi multidrug pada infeksi nosokomial, penghindaran bakteri dari sistem kekebalan inang, mekanisme yang digunakan oleh bakteri untuk mengembangkan resistensi obat dan penggunaan nanomaterial berbasis logam untuk mengatasi tantangan ini. Yang dibahas selanjutnya mengenai efek pemusnahan dari beberapa macam NP logam konvensional dan biogenik untuk aktivitas antibakteri.

Penggunaan nanomaterial berbasis polimer dan nanokomposit, juga dibahas baik dalam bentuk tunggal maupun difungsikan dengan ligan, antibodi atau antibiotik, sebagai agen antimikroba alternatif untuk mengobati infeksi bakteri parah.Terapi kombinasi NP logam dengan antibiotik dapat membantu mencegah ancaman resistensi bakteri dan mencegah nosokomial. Pada tulisan ini akan fokus membahas farmakokinetik dan farmakodinamik dari nanopartikel logam dan oksida logam (NP).

Pada tulisan ini akan membahas peranan Nano partikel dalam meningkatkan efektivitas obat sesuai penelitian Hassan A. Hemeg (2017). Farmakokinetik NP ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti; jenis partikel, ukuran, muatan permukaan, pelapisan permukaan, pengikatan protein, rute paparan, dosis, dan spesies hewan. Pengertian secara komprehensif mengenai farmakokinetik dari nano partikel sangat penting untuk penilaian risiko dan keamanan hayati pada percobaan secara klinis. Karakteristik farmakokinetik dan farmakodinamik NP.

Aktivitas sistemik atau lokal dan toksisitas NP bergantung pada rute pemberian dan karakteristik fisikokimia, dan toksisitas kronis mungkin terkait dengan jalur eliminasi yang rumit. Pengetahuan secara ringkas sampai saat ini mengenai farmakokinetik dan toksisitas NP logam.

Sifat Farmakodinamik. Aktivitas antimikroba NP dipengaruhi oleh beberapa sifat fisikokimia seperti; ukuran, bentuk, kelarutan, dan kemampuannya untuk membentuk ion logam biosidal bebas.

Umumnya, NP yang lebih kecil menunjukkan aktivitas antibakterinya lebih tinggi dibandingkan dengan NP yang lebih besar. Bakteri gram positif dan gram negatif berbeda dalam hal komponen dan struktur membran sel dan memiliki adsorpsi yang berbeda terhadap NP. Kerentanan bakteri terhadap NP tergantung pada komposisi biokimianya karena NP yang berbeda menargetkan biomolekul yang berbeda.

Selain itu, bakteri yang tumbuh cepat lebih rentan terhadap NP atau antibiotik daripada bakteri yang tumbuh lambat. Ini mungkin karena ekspresi variabel gen respons stres antara bakteri yang tumbuh cepat dan bakteri yang tumbuh lambat. Efek antibakteri NP telah dilaporkan bahwa bakteri gram positif lebih menonjol daripada bakteri gram negatif.

Hal ini disebabkan oleh karena dinding sel bakteri gram negatif tidak berpori dengan fungsi sebagai penghalang penetrasi masuknya NP. Dinding sel bakteri gram positif berikatan kovalen dengan protein dan komponen lainnya, relatif berpori dan memungkinkan penetrasi molekul asing. 

Kekuatan dan Keterbatasan Penerapan NP Terhadap MDRO. NP memiliki potensi untuk mengobati infeksi bakteri, tetapi tetap terdapat beberapa kendala untuk memperolah keberhasilan manifestasi klinik, diantaranya penilaian lebih lanjut dari interaksi NP dengan sel, jaringan, dan organ, dosis optimal, rute pemberian sesuai, dan toksisitas setelah paparan (infeksi) akut dan kronis.

Selain itu, NP juga memiliki keunggulan lain yaitu: ditinjau dari strukturnya yang unik berkaitan dengan resistensinya dibandingkan dengan antibiotik konvensional, dan aplikasinya dalam pengobatan infeksi kulit secara topikal menunjukkan potensi kuat dan efektif dengan waktu penyembuhan yang singkat 

Keuntungan nanopartikel antimikroba:Target distribusi obat akumulanya spesifik, efek sampingnya lebih sedikit dari antimikroba kimia, kurang rentan terhadap resistensi bakteri, dapat melewati toleran di jaringan (misalnya di darah-otak), efek terapinya lebih lama karena eliminasinya yang lambat, pelepasan obat terkontrol, indeks terapi luas, daya larut tinggi, dan imunosupresi rendah.

Kerugian nanopartikel antimikroba: Akumulasi nanomaterial yang disuntikkan secara intravena di jaringan dan organ, paparan sistemik yang tinggi terhadap obat yang diberikan secara lokal dengan harus dosis yang tepat untuk penggunaan terapeutik yang diinginkan, nanotoksisitas (paru-paru, ginjal, hati, otak, sel germinal, metabolisme, dll.), dan kurangnya teknik karakterisasi yang tidak terpengaruh oleh sifat nanopartikel (NPs)

Mengingat potensi terapeutik dari komplek NP ini, maka ini penting untuk menentukan mekanisme NP dalam menghambat atau membunuh bakteri. Dilain pihak NP memiliki beberapa informasi penting misalnya; mengenai metabolisme, eliminasi, dan toksisitas, sifat target optimal untuk infeksi tertentu, dan aktivitas terapeutiknya dengan dosis tepat di target patogen.

Kombinasi spesifik NP dan antibiotik dapat mencegah munculnya resistensi atau mendorong bakteri yang resisten kembali sensitif terhadap obat, namun bentuk klinik dari farmakokinetik/farmakodinamik NP ini masih memerlukan penjelasan dari hasil penelitian secara detail. Prinsipnya bahwa untuk mendapatkan dosis tepat dalam penggunaan nanopartikel (NP) adalah harus melakukan lebih banyak percobaan sebelum diterapkan pada pasien. Hal ini bertujuan agar dalam pengobatan dapat meminimalkan efek toksisitas atau kerusakan jaringan.