Perpustakaan Digital ITB

Diagnosis suatu penyakit umumnya dilakukan setelah pasien mencapai fase simtomatik. Sementara itu, perubahan pada level protein penanda penyakit (biomarker) terjadi jauh lebih dini, yaitu pada fase pra-simtomatik. Oleh karena itu, diagnosis berbasis proteomik memungkinkan deteksi dini penyakit seperti infeksi, kanker, atau autoimunitas. Namun demikian, sinyal albumin serum manusia (human serum albumin) yang merupakan protein paling dominan dalam plasma darah sering kali menutupi sinyal protein penanda penyakit yang terdapat dalam jumlah yang jauh lebih rendah. Salah satu matriks berbasis material alam yang dapat digunakan untuk mengurangi (deplesi) albumin dalam suatu sampel plasma adalah biosilika dari mikroalga jenis diatom. Biosilika diatom memiliki struktur berpori hierarkis dengan permukaan yang kaya gugus silanol, sehingga dapat dimodifikasi melalui proses silanisasi dan berpotensi untuk memekatkan protein-protein penanda penyakit tertentu. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan biosilika dari dua spesies diatom laut tropis Indonesia, yaitu Cyclotella striata TBI dan Navicula salinicola NLA sebagai matriks pengayaan protein dengan optimasi afinitas biosilika terhadap protein melalui modifikasi gugus bermuatan positif (APTES) dan hidrofobik (OTS). Kultivasi diatom C. striata TBI menghasilkan biomassa sebesar 916,7127 g dengan produktivitas sebesar 509,28 mg.L–1.hari–1. Isolasi biosilika C. striata TBI berhasil dilakukan dan diperoleh padatan biosilika sebanyak 5,82 gram dengan produktivitas sebesar 0,73 mg.g–1 biomassa. Karakterisasi biosilika, biosilika-APTES, dan biosilika-OTS dari kedua diatom dilakukan dengan instrumen Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengamati morfologi biosilika, Fourier Transform Infra-Red (FTIR) untuk mengidentifikasi gugus fungsi, X-Ray Fluorescence (XRF) untuk menganalisis komposisi SiO2, dan analisis unsur CHNS untuk menentukan komposisi unsur C, H, N, dan S dalam sampel biosilika dan biosilika termodifikasi APTES atau OTS. Analisis proteomik dengan instrumen UPLC-HRMS mengidentifikasi 143 jenis protein plasma darah yang berinteraksi dengan permukaan biosilika. Selanjutnya, analisis menggunakan heatmap, principal component analysis (PCA), ANOVA, dan PLS-DA menunjukkan 8 protein signifikan (FDR ANOVA <0,05; VIP Score >1,2; kelimpahan relatif >1%), yaitu ApoA-I, ApoA-II, serotransferin, transmembran serin protease, antitrombin-III, inter-?-trypsin inhibitor heavy chain H4, ?-2-HS-glikoprotein, dan immunoglobulin heavy constant gamma. Fenomena deplesi albumin terjadi pada semua sampel biosilika dan biosilika termodifikasi APTES atau OTS. ApoA-I dan ApoA-II mengalami pengayaan pada biosilika kedua spesies diatom tanpa modifikasi maupun termodifikasi APTES, ?-2-HS-glikoprotein pada biosilika Navicula tanpa modifikasi, serta imunoglobulin heavy constant gamma pada biosilika Navicula termodifikasi OTS. Keempat protein tersebut memiliki relevansi klinis sebagai penanda penyakit kardiovaskular, agammaglobulinemia (hilangnya kemampuan tubuh untuk memproduksi imunoglobulin), dan hipogammaglobulinemia (rendahnya kemampuan produksi imunoglobulin).