Article Details

SINTESIS, KARAKTERISASI, DAN UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI SENYAWA MONOKARBONIL ANALOG KURKUMIN

Oleh   Ismi Rahmawati [30712311]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Daryono Hadi Tjahjono, M.Sc.;Marlia Singgih, Ph.D.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : Farmasi
Fakultas : Sekolah Farmasi (SF)
Subjek :
Kata Kunci : monokarbonil, analog kurkumin, antibakteri, membran sel
Sumber :
Staf Input/Edit : yana mulyana  
File : 1 file
Tanggal Input : 2019-02-07 11:06:21

Intensitas penggunaan antibiotik yang relatif tinggi menimbulkan berbagai permasalahan terutama resistensi bakteri terhadap antibiotik. Kurkumin atau 1,7- bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1,6-heptadiene-3,5-dion adalah pigmen kuning alami yang berasal dari rimpang tanaman Curcuma longa (Zingiberaceae). Kurkumin memiliki aktivitas antimikroba terhadap beberapa bakteri Gram positif dan Gram negatif. Mekanisme kerja antibakteri kurkumin mempengaruhi permeabilitas membran sel dan biosintesis peptidoglikan. Kelemahan kurkumin memiliki bioavailabilitas yang sangat rendah, sangat hidrofobik, serta tidak stabil oleh pengaruh cahaya dan pH di atas 7,4. Pendekatan yang paling baik dalam modifikasi molekul kurkumin adalah sintesis analog monokarbonil dengan mengubah ?-diketon menjadi ?-monoketon. Gugus halogen Cl dan Br diketahui cukup baik dalam meningkatkan aktivitas antibakteri. Penelitian ini bertujuan mensintesis dan mengkarakterisasi senyawa monokarbonil analog curcumin dengan gugus fungsi halogen Cl dan Br. Senyawa hasil sintesis selanjutnya diuji aktivitas antibakteri terhadap bakteri resisten maupun yang non resisten. Penelitian dimulai dengan mensintesis 6 senyawa monokarbonil analog kurkumin 2,6-bis(5’-kloro-2’-furaniliden) sikloheksanon (26ClH); 2,5-bis(5’-kloro-2’- furaniliden) siklopentanon (25ClP); 1,5-di(5’-kloro-2’- furanili)-1-4-pentadien-3- on (15ClA); 2,6-bis(5’-bromo-2’- furaniliden) sikloheksanon (26BrH); 2,5-bis (5’-bromo-2’-furaniliden) siklopentanon (25BrP); 1,5-di(5’bromo-2’furanil)-1-4- pentadien-3-on (15BrA) dengan menggunakan metode kondensasi Claisen Schmidt dalam berbagai kondisi. Sintesis dilakukan dengan mereaksikan keton dalam katalis NaOH 30%. Senyawa 26ClH dan 26BrH menggunakan sikloheksanon, 25ClP dan 25BrP menggunakan siklopentanon serta 15ClA dan 15BrA menggunakan aseton. Reaksi selanjutnya dengan menambahkan reagen 2,5-kloro-furfuraldehid untuk sintesis, senyawa 26ClH, 25ClP dan 15ClA serta senyawa 26BrH, 25BrP dan 15BrA menggunakan 2,5-bromo-furfuraldehid. Hasil sintesis di murnikan dengan ethanol pa 96%. Hasil sintesis menunjukkan rendemen terbesar pada senyawa 15ClA sebesar 85,57±1,31% yang tidak berbeda bermakna dengan senyawa 15BrA sebesar 83,47±1,08%. Hal ini menunjukkan 4 reagen aseton sebagai senyawa pemula yang menyebabkan rendemen yang tinggi pada hasil sintesis. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan pola kromatogram lapis tipis (KLT), jarak lebur, spektrum kromatografi gas-spektrometri massa, FTIR spektrofotometri, spektrometri 1 H NMR dan 13 C NMR. Hasil KLT fasa diam silika gel GF 254 menunjukkan semua senyawa menghasilkan satu bercak dengan eluen campuran n-heksan dan kloroform dengan berbagai perbandingan. Jarak lebur keenam senyawa memiliki kisaran yang sempit antara 0,3-2,3 o C. Hasil kromatografi gas (KG) semua senyawa target memiliki prosentase luas area dibawah kurva sebesar 82,44-100%. Hasil spektrofotometri massa (SM) pada puncak waktu retensi tersebut menunjukkan m/z yang sesuai dengan bobot molekul senyawa target. Keberadaan 2 atom Cl pada senyawa target 26ClH, 25ClP dan 15ClA ditunjukkan dengan pola kelimpahan isotop Cl yang khas yaitu: M+: M+2: M+4 = 9:6:1. Hal ini juga dapat dilihat SM senyawa 26BrH, 25BrP dan 15BrA menunjukkan 2 atom Br dengan pola kelimpahan isotop Br yang khas yaitu: M+: M+2: M+4 = 10:19:9. Hasil analisis dari spektrum FTIR menunjukkan bahwa semua senyawa target memiliki kerangka ?-?tidak jenuh karbonil. Hal tersebut ditunjukkan dengan serapan gugus karbonil (C=O) yang telah terkonjugasi dengan ikatan C=C rangkap alkena. Serapan gugus yang lain yaitu gugus alkil (-CH2-), gugus alkena (C=C) aromatis, gugus eter (C-O-C) dan ikatan karbon dengan halogen (C-X). Analisis spektrometri 1 H NMR dan 13 C NMR menunjukkan adanya daerah sinyal yang sesuai dengan tipe proton H dan karbon senyawa target. Senyawa target memiliki struktur yang simetris ditunjukkan dengan tipe proton H dan karbon yang identik. Hasil karakterisasi memperlihatkan karakter struktur yang sesuai dengan senyawa target. Semua senyawa di uji aktivitas antibakteri dengan metode difusi Kirby-Bauer terhadap bakteri Gram negatif Salmonella thypi ATCC 13311, Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumonia ATCC 10031, dan Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853. Gram positif yaitu Stapylococcus aureus ATCC 25923, Streptococcus mutant ATCC 2517, Bacillus subtillis ATCC 6633 dan bakteri resisten Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus aureus yang resisten hasil isolasi dari pasien klinik. Diameter daya hambat dianalisis statistik dengan ANOVA satu arah menggunakan Post Hoc Test model Tukey dengan nilai signifikasi 0,05. Senyawa hasil sintesis memiliki aktivitas yang lebih baik dibandingkan kurkumin. Senyawa 15ClA memiliki aktivitas yang potensial untuk dikembangkan pada beberapa bakteri Gram negatif dan senyawa 15BrA pada bakteri Gram postif. Perbedaan aktivitas tersebut disebabkan karena komponen dinding sel yang berbeda dari kedua jenis bakteri. Hasil keseluruhan uji aktivitas senyawa 15ClA memiliki aktivitas teraktif pada bakteri P. aeruginosa. Hasil pengujian dengan metode makrodilusi menunjukkan konsentrasi hambat minimal senyawa 15ClA adalah 2,4 ?g/mL terhadap bakteri P. aeruginosa. Lokasi kerja antibakteri senyawa 15ClA diamati dengan scanning electron microscope (SEM) dan transmission electron microscopy (TEM). Hasil SEM sel bakteri utuh menunjukkan morfologi bakteri berbentuk batang yang kompak dengan permukaan halus, tanpa spot. Hasil SEM dengan perlakuan 5 senyawa 15ClA menunjukkan rusaknya permukaan dinding sel ditandai dengan spot hitam pada SEM dan TEM. Pengamatan sel yang lain menunjukkan sel mengkerut, melipat dan pengecilan ukuran dari bakteri yang merupakan indikasi lisisnya isi sel tanpa merusak dinding sel. Lokasi sel antibakteri bekerja terdapat di permukaan sel (peptidoglikan dan membran luar) bakteri serta membran dalam. Pengaruh senyawa 15ClA terhadap biosintesis peptidoglikan dinding sel bakteri diprediksi dengan docking. Hasil prediksi enzim UDP-N-asetilglukosamin-1- karboksiviniltransferase (MurA) sebagai target molekuler. Studi docking molekuler dilakukan dengan sofware Vina PyRx 0.8. Hasil studi docking molekuler menunjukkan senyawa 15ClA dapat berinteraksi dengan protein target dengan afinitas -7,2 sedangkan kurkumin -8,4. Secara invitro senyawa 15ClA menunjukkan aktivitas lebih baik dibandingkan kurkumin. Kurkumin memiliki gugus fenol dan gugus polar OH yang dapat memfasilitasi terjadinya ikatan hidrogen dengan reseptor target. Hal tersebut yang menyebabkan kurkumin kesulitan untuk berpenetrasi ke dalam sel bakteri yang menyebabkan aktivitasnya menurun. Pengaruh senyawa 15ClA terhadap membran sel bakteri dilakukan dengan deteksi peningkatan kadar asam nukleat, protein dan ion-ion logam yang berada di dalam supernatan kultur. Supernatan di analisis dengan menggunakan spektrofotometri UV-Vis pada panjang gelombang 260 nm untuk asam nukleat dan 280 nm untuk protein. Konsentrasi ion logam Na + , K + dan Mg 2+ dianalisis dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Hasil absorbansi spektrofotometri UV-Vis menunjukkan peningkatan konsentrasi asam nukleat dan protein, dibandingkan dengan kontrol negatif dan penambahan konsentrasi senyawa uji. Perubahan permeabilitas membran sel akibat kontak dengan senyawa uji menyebabkan jumlah ion Na + , K + dan Mg 2+ diluar sel meningkat. Hasil penelitian dapat disimpulkan enam senyawa analog kurkumin dapat dapat disintesis menggunakan metode kondensasi Claisen Schmidt dengan katalis NaOH 30% b/v pada suhu kamar dan 40 o C dan waktu reaksi 1-3 hari Rendemen tertinggi dihasilkan oleh senyawa 15ClA (85,57±1,31%) dan 15BrA (83,47±1,08%). Keenam senyawa hasil sintesis memiliki karakterisasi sesuai senyawa target. Keenam senyawa memiliki aktivitas antibakteri yang lebih baik dari kurkumin. Senyawa 15ClA memiliki aktivitas antibakteri potensial terhadap bakteri Gram negatif E. coli, K. pneumonia dan P. aeruginosa. Senyawa 15BrA memiliki aktivitas antibakteri potensial terhadap bakteri Gram postif S. aureus dan B. subtilis. Senyawa 15ClA merupakan senyawa yang memiliki aktivitas teraktif terhadap P. aeruginosa dengan konsentrasi hambat minimal 4,9?g/mL. Mekanisme kerja antibakteri senyawa 15ClA terhadap P. aeruginosa diduga menghambat biosintesis peptidoglikan sel dan kebocoran membran sel.