Perpustakaan Digital ITB

Perkembangan biologi sintetik mendorong penggunaan plasmid sebagai vektor dalam merekayasa organisme termasuk bakteri. Meskipun berbagai metode konvensional transformasi bakteri telah dikembangkan, belum ada metode yang mampu mencapai seluruh parameter ideal meliputi efisiensi transformasi, efisiensi biaya, skala produksi, dan viabilitas sel secara optimal dan simultan. Maka, penelitian ini bertujuan untuk menentukan dan mengoptimasi potensi carbon dots polietilenimina (CDs-PEI) dalam transformasi plasmid berbasis nanopartikel ke dalam Escherichia coli TOP10 dengan metode heat shock sebagai standar perbandingan. Sintesis CDS-PEI dilakukan dengan metode microwave-assisted synthesis. Nanopartikel CDs-PEI yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi dengan pengujian Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), zeta potensial, fluoresensi, Particle Size Analyzer (PSA), dan Transmission Electron Microscopy (TEM). Plasmid yang digunakan dalam penelitian ini adalah plasmid pMG (2762 bp) dan plasmid pRTase (5493 bp) yang dikonfirmasi dengan penggunaan enzim restriksi BamHI, NdeI, dan XhoI. Uji toksisitas terhadap sel E. coli dilakukan dengan konsentrasi CDs-PEI 10-5000 ppm. Parameter yang diamati dalam transformasi CDs-PEI meliputi jumlah plasmid, jenis sel, penggunaan konjugasi CDs-PEI-plasmid oleh reaksi EDC-NHS, dan inkubasi akhir dengan medium Luria Bertani (LB). Perhitungan %efektivitas transformasi dilakukan dengan metode total plate count yang diujikan secara statistik melalui two-tailed t-test independen (?=0.05). Konfirmasi keberadaan plasmid dalam transforman dilakukan dengan metode PCR koloni. Hasil PSA dan TEM menunjukkan karakterisasi CDs-PEI sebagai nanopartikel berbentuk bulat dengan diameter sekitar 3-11,5 nm. Hasil uji FTIR menunjukkan karakteristik CDs-PEI yang dominan dari prekursor urea dan asam sitrat dengan terdeteksi ikatan N ? H (3338-3433 cm-1), C=O (1670 cm-1), O=C ? O (1463-1593 cm-1), C ? OH tersier (1151 cm-1), dan C ? N primer stretching (1055 cm-1). Namun, CDs-PEI masih kurang ideal dalam aspek indikasi tingkat agregasi tinggi dan zeta potensial (-0,67 mV). Batas ambang toleransi sel E. coli TOP10 terhadap CDs-PEI pada uji toksisitas terdapat pada 3000 ppm, tetapi dipilih konsentrasi 10 ppm dengan pertimbangan viabilitas tinggi (72,46%) dan ekonomis untuk optimasi transformasi. Dengan konsentrasi CDs-PEI tersebut, didapatkan kondisi transformasi optimal pada penggunaan 10 ng plasmid terhadap sel kompeten dengan efisiensi sebesar 1,053×104 (pMG) dan 4,803×104 (pRTase) transforman/?g plasmid. Namun, optimasi transformasi melalui konjugasi CDs-PEI-plasmid secara kovalen tidak menunjukkan adanya transforman pada plate transformasi. Hasil optimasi transformasi dengan CDs-PEI lebih lanjut dengan penambahan langkah inkubasi medium LB menunjukkan peningkatan efisiensi transformasi yang signifikan hanya pada plasmid pMG, yaitu 1,524×105 transforman/?g plasmid melalui perbanyakan sel bakteri. Maka dari itu, penelitian ini menunjukkan adanya potensi nanopartikel CDs-PEI dalam melakukan transformasi ke dalam sel E. coli TOP10. Namun, efisiensi CDs-PEI masih lebih rendah pada penggunaan plasmid berukuran besar dan performa lebih rendah dibandingkan dengan metode heatshock. Demikian, saran penelitian selanjutnya yang dapat dilakukan adalah ekplorasi parameter optimasi sintesis dan modifikasi carbon dots serta aspek protokol transformasi CDs-PEI lainnya.