Terapi Cahaya dan Nanomaterial Harapan Baru Basmi Bakteri yang Kebal Antibiotik

Salah satu penelitian nanomaterial yang paling menjanjikan datang dari tim ilmuwan ETH Zurich, Swiss, yang dipimpin oleh Raffaele Mezzenga. Mereka menggunakan lisozim, protein antimikroba alami yang banyak ditemukan dalam putih telur. Protein ini kemudian direkayasa menjadi hidrogel yang dicampur dengan pewarna penyerap cahaya.

Saat terkena sinar inframerah dekat, pewarna tersebut memanas dan melepaskan lisozim aktif ke area luka. Ketika cahaya dihentikan, suhu turun dan protein kembali menjadi tidak aktif. Pendekatan ini memungkinkan para peneliti mengendalikan kapan dan di mana senyawa antibakteri bekerja.

Dalam percobaan pada tikus dan babi, hidrogel tersebut berhasil menghilangkan lebih dari 95 persen bakteri yang menginfeksi luka. Selain itu, luka juga sembuh lebih cepat dibandingkan kelompok kontrol. Para peneliti kemudian menambahkan ion magnesium ke dalam gel. Magnesium diketahui dapat memengaruhi perilaku makrofag, yaitu sel imun yang berperan penting dalam proses penyembuhan.

Makrofag biasanya berada dalam kondisi inflamasi saat melawan infeksi. Setelah ancaman berkurang, sel-sel tersebut harus beralih ke mode regeneratif untuk memperbaiki jaringan. Ion magnesium membantu mempercepat transisi ini sehingga proses penyembuhan berlangsung lebih efektif.

“Hasilnya, bakteri dapat dibunuh sekaligus mempercepat penyembuhan luka pada saat yang sama,” kata Mezzenga.

Efektif Melawan Infeksi pada Implan Medis

Keunggulan teknologi ini tidak hanya terlihat pada luka terbuka. Biofilm juga sering terbentuk pada berbagai implan medis seperti sendi buatan, pen, plat logam, kateter, dan perangkat medis lainnya. Infeksi pada implan sering kali sangat sulit diatasi karena bakteri bersembunyi di balik lapisan biofilm yang tahan antibiotik. Dalam penelitian lanjutan, tim ETH Zurich menguji hidrogel mereka pada model tikus yang memiliki implan terinfeksi.

Gel disuntikkan di sekitar area implan kemudian diaktifkan menggunakan sinar inframerah yang menembus kulit. Hasilnya sangat menjanjikan: sekitar 99 persen bakteri berhasil dimusnahkan tanpa merusak jaringan tulang di sekitarnya. Temuan ini membuka peluang penggunaan teknologi serupa untuk mengurangi kebutuhan operasi ulang akibat infeksi pada implan medis.

Kombinasi NanopartikeI Emas dan Graphene

Sementara itu, tim peneliti dari Gannan Medical University dan Shanghai University di China mengembangkan pendekatan berbeda. Mereka menciptakan nanomaterial yang menggabungkan nanopartikeI emas dengan graphene oxide quantum dots, yaitu partikel semikonduktor berbasis karbon berukuran ultra-kecil.

Ketika disinari cahaya biru, nanopartikeI emas menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi panas. Pada saat yang sama, graphene oxide membantu mempercepat transfer elektron yang menghasilkan reactive oxygen species (ROS).

ROS merupakan molekul sangat reaktif yang mampu merusak membran sel bakteri, protein, dan materi genetik mikroorganisme. Dalam uji laboratorium, kombinasi panas ringan dan ROS berhasil menghancurkan sekitar 97 persen bakteri hanya dalam waktu 10 menit.

Ketika diuji pada tikus yang mengalami luka terinfeksi, hasilnya bahkan lebih mengesankan. Setelah sembilan hari perawatan, luka pada kelompok yang menerima terapi nanomaterial menunjukkan tingkat penyembuhan mencapai 99 persen. Sebagai perbandingan, luka pada kelompok tanpa terapi hanya sembuh sekitar 70 persen.