Aplikasi Nanoteknologi Dalam Kosmetik

Inovasi sangat dibutuhkan dalam pengembangan kualitas suatu produk, salah satunya yakni kosmetik. Salah satu riset yang paling progresif terutama di negara-negara maju saat ini yaitu dalam bidang nanoteknologi. Sejak tahun 2000, Indonesiapun tidak mau ketinggalan untuk melakukan riset dalam bidang ini. Sejak 10 tahun terakhir muncul berbagai aplikasi nanoteknologi dalam berbagai produk yang sudah banyak beredar di pasaran, diantaranya aplikasi nanoteknologi dalam kosmetik. Apa kelebihan produk kosmetik dengan teknologi nano? Dan apakah aman untuk kulit? Beberapa pertanyaan tersebut akan saya kupas dalam artikel ini. Yang basic keilmuannya bukan sains mungkin rada berat baca bahasan ini ^___^.

Apa kelebihan kosmetik dengan teknologi nano?

Tommy Julianto, Ph.D. dalam kuliah profesi apoteker mahasiswa farmasi UII menyampaikan bahwa kosmetik yang dirancang dengan nanoteknologi akan memiliki kemampuan penetrasi yang lebih baik ke dalam kulit, efikasi yang lebih baik, dan dapat tertinggal di lapisan kulit lebih lama. Lebih lanjut pak Tommy menjelaskan bahwa kosmetik dengan teknologi nanoemulsi akan bersifat non-sticky dan non-oily, sifat penetrasi yang baik, dapat menjaga kelembaban kulit lebih baik, dan dapat mendistribusikan zat aktif dengan baik pada kulit. Kosmetik dengan campuran lipid nanopartikel juga memiliki beberapa keuntungan, diantaranya meningkatkan stabilitas bahan aktif, memperpanjang bau (wangi) jika itu digunakan untuk pembuatan parfum, dan perlindungan kulit yang lebih baik terhadap sinar UV. Jadi, sederhananya, kosmetik seperti cream wajah atau bedak dengan teknologi nano dapat memberikan peluang besar pada kulit pemakainya menjadi lebih baik, karena ia bersifat lebih netral, lebih melembabkan, tidak menyebabkan kulit berminyak, dan karena distribusi zat aktif pada kulit lebih baik daripada kosmetik biasa maka jika ada permasalahan serius pada kulit seperti flek, jerawat, atau bekas luka, maka proses pemulihan/penyembuhannya lebih cepat karena zat aktif bekerja tepat pada sasaran kulit yang bermasalah.

Hal senada juga disampaikan oleh pakar nanoteknologi ITB, Prof. Dr. Heny Rachmawati. Beliau menjelaskan bahwa pemanfaatan teknologi nano dalam dunia farmasi dapat berperan dalam meningkatkan kualitas produksi dan keamanan (safety performance). Produk kosmetik yang menggunakan nanoteknologi akan lebih cepat diserap oleh kulit sehingga dari segi penggunaannya lebih efisien. Teknologi nano banyak dipilih dalam dunia farmasi karena sifat kelarutan, stabilitas, dan kamampuan penyerapannya yang lebih baik dibandingkan bahan lain. terkadang, senyawa tertentu dalam obat ataupun kosmetik mengalami kesulitan untuk larut dan melakukan penetrasi karena ukuran partikelnya terlalu besar, maka teknologi nano digunakan untuk mengatasi problem tersebut. Lebih lanjut bu Henny menuturkan bahwa BP POM sendiri saat ini sangat ketat dalam melakukan pengawasan terhadap produk yang menggunakan teknologi nano, apakah teknologi nano itu benar-benar diterapkan dalam produk atau hanya sekedar label. Hal ini untuk mengantisipasi kemungkinan pemalsuan label nano oleh produsen.

dr Trisna Mudjiana MARS selaku kepala Ristra Institute juga menegaskan bahwa partikel nano sebagai penghantar bahan aktif akan mampu memaksimalkan penyerapan bahan aktif kosmetik pada kulit. Partikel nano juga bisa menyalurkan secara lebih merata bahan kosmetik yang berfungsi melindungi kulit dari sinar matahari dan energi negatif. dr Trisna yang menjamin bahwa produk kosmetik yang menggunakan teknologi nano tetap aman dan tidak memiliki efek samping. Beliau menjelaskan bahwa  partikel nano dalam kosmetik hanya berfungsi sebagai penghantar (carrier), setelah mulai terserap oleh kulit dia akan terlepas. Penggunaan nanoteknologi jauh lebih baik dibandingkan produk konvensional. Maka tak heran jika harga produk kosmetik dengan nanoteknologi jauh lebih tinggi dibandingkan produk-produk sejenis yang tidak menggunakan teknologi nano. Apalagi mengingat sebagian besar bahan baku untuk nano di Indonesia masih import dari luar negeri.

Dokter kulit Adnan Nasir, MD, PhD, FAAD, asisten profesor klinis di Departmen Dermatologi University of North Caroline di Chapel Hill, Amerika, menjelaskan bahwa nanomaterial dalam kosmetik berperan dalam anti penuaan. Rekayasa nanomaterial pada kosmetik dapat memberikan retinoid topikal dan antioksidan yang dapat memacu faktor pertumbuhan untuk peremajaan kulit di masa depan. Lebih lanjut Adnan Nasir memberikan contoh pada sediaan bahan penyusun tabir surya avobenzona yang menyebabkan wajah terlihat berminyak sesaat setelah digunakan. Namun sejak ditemukaan partikel nano titanium sebagai penyusun tabir surya menyebabkan perlindungan kulit terhadap sinar UV menjadi lebih baik tanpa meninggalkan bekas residu dan minyak.

Lalu apakah kosmetik dengan teknologi aman digunakan?

Hm... kalau menurut dr Trisna kosmetik berteknologinano itu relatif aman dan gak ada efek sampingnya. Adnan Nasir, meskipun tidak spesifik menjelaskan bahaya nanomaterial, namun dia menyampaikan bahwa di Amerika sendiri belum ada standar khusus untuk mengevaluasi keamanan produk tropikal yang mengandung partikel nano. Produsen-produsen kosmetik besar di Amerika masih menunggu keputusan dari Food and Drug Asministrator (FDA) mengenai keamanan produk teknologi nano.

Beberapa pengujian material nano dengan metode bioassay (uji terhadap mahluk hidup) yang dilakukan oleh David B. Warheit, Ph.D dari DuPont Haskel Laboratory Newark, Delaware, USA (2007) menyebutkan bahwa pengujian inhalasi pada paru-paru bioassay (debu nanomaterial) dan uji tokisistas akut oral (paparan yang termakan/terminum) menunjukkan hasil tokisistas yang sangat rendah, uji iritasi pada kulit tidak menunjukkan adanya iritasi, genoksisitas tes (kemungkinan toksisitas genetis) hasilnya negatif, dan iritasi mata hanya sedikit terjadi konjungtiva (mata kemerahan). Dari hasil riset ini dapat ditarik kesimpulan bahwa nanomaterial relatif aman digunakan pada suatu produk. Beberapa pengujian bioassay terhadap resiko buruk nanomaterial juga dilakukan oleh para peneliti di Eropa, namun sampai saat ini sebagian besar hasil risetnya menunjukkan hasil yang negatif, artinya belum terbukti adanya resiko buruk yang signifikan dari penggunaan nanomaterial terhadap makhluk hidup. Wallahu’alam.

  

Sumber tulisan:

http://pharmacy.uii.ac.id/index.php?option=com_content&task=view&id=144&Itemid=96

http://www.news-medical.net/news/20100305/Overview-of-nanotechnology-Nanoparticles-may-eventually-be-used-in-cosmetic-products.aspx
http://nanotech.co.id/farmasi-berteknologi-nano-baik-untuk-kesehatan/

http://internasional.kompas.com/read/2010/08/22/16204025/Teknologi.Nano.Kosmetik.Lebih.Meresap

David B. Warheit, Nano-Safety and Risks: Impact of Nanoparticles on Respiratory Health Effects –Toxicity is not always Dependent Solely upon Particle Size/Surface Area, DuPont Haskell Laboratory Newark, Delaware, USA, 2007.

Read More

Potensi Riset Nano Kimia Bahan Alam di Indonesia

Sumber daya alam hayati Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dimanfaatkan. Keanekaragamn hayati Indonesia sudah diakui oleh dunia internasional, bahkan kekayaan tumbuhan Indonesia berada pada urutan kedua setalah Brazil. Indonesia juga memiliki kekhasan alam tropis dan sebaran gunung berapi yang merupakan penyedia iklim dan mineral penyubur tanah yang ideal untuk tumbuhnya berbagai jenis tanaman. Sebuah artikel yang ditulis oleh Jefrey dan dikutip oleh Sinly Evan Putra menyebutkan bahwa berbagai jenis tumbuhan yang hidup di Indonesia diperkirakan mencapai 25.000 jenis atau lebih dari 10% dari total flora dunia. Ditambah dengan berbagai jenis lumut dan ganggang yang berjumlah sekitar 35.000 jenis dimana 40% diantaranya merupakan jenis yang endemik (hanya terdapat di Indonesia).

Semua kekayaan hayati tersebut mengandung berbagai bahan kimia yang sangat berpotensi sebagai bahan baku industri, seperti bidang farmasi, pertanian, makanan, dan minuman. Potensi tersebut sudah banyak diteliti dan dimanfaatkan namun belum banyak dimodifikasi dengan teknologi nano. Padahal di negara-negara maju seperti Amerika dan Eropa teknologi nano sudah diaplikasikan pada berbagai bidang termasuk pada industri agrikultur, farmasi dan makanan. Dalam bidang kedokteran dan farmasi, teknologi nano juga sudah diaplikasikan untuk menghasilkan obat “cerdas” yang dapat mempercepat reaksi obat di dalam tubuh sehingga mampu terbawa aliran darah tanpa kehilangan material aktif selama penghantaran. Aplikasi nano teknologi dalam bidang kedokteran dan farmasi ini secara luas mulai dikembangkan terutama untuk obat kanker.

Trend dunia riset pada bidang green chemistry, green nanoteknologi atau seruan dunia back to nature menjadi pendukung utama untuk mengembangkan potensi riset kimia bahan alam ini. Manusia tentunya telah memiliki kesadaran yang cukup tinggi tentang bahaya bagi kesehatan dari penggunaan bahan-bahan kimia sintesis. Contoh sederhana dalam bidang pertanian, kesadaran untuk menggunakan pupuk organik para petani mulai tumbuh dibandingkan dengan penggunaan pupuk sintesis. Penggunaan plastik biopolimer saat ini sedang digalakkan sehingga diharapkan dapat menggantikan peranan plastik sintesis yang nonbiodegradable dan tidak ramah lingkungan. Begitupun dengan zat aditif, pewarna, bahkan material elektronika dan listrik sudah menggunakan campuran bahan alam. Sebagai contoh, solar sel dye organik dengan menggunakan pewarna alam untuk menyerap sinar matahari dan mengkonversinya menjadi energi listrik. Beberapa penelitian menyebutkan bahwa ekstrak daun tembakau, kopi, teh, dan lidah buaya dapat digunakan sebagai inhibitor korosi untuk menurunkan laju korosi pada besi. Beberapa tanaman air seperti alga dapat digunakan sebagai biosorben dan bioindikator logam berat di perairan.

Pestisida organik yang terbuat dari ekstrak beberapa tanaman seperti rosemary thyme, cengkeh, lavender, kemangi, mint, dan beberapa ekstrak minyak tumbuhan sangat potensial sebagai bahan alami pembuatan pestisida untuk diaplikasikan pada bidang agrikultur. Bahan-bahan yang sebagian digunakan sebagai bumbu dapur tersebut sekarang menjadi kunci yang sangat ampuh dalam organik agrikultur melawan berbagai hama penyakit tanaman. Sebuah studi yang dipresentasikan oleh beberapa ilmuwan dalam pertemuan nasional American Chemical Society’s ke 238 di Kanada melaporakan bahwa zat yang disebut “essential oils pesticides” atau “killer spices” merupakan kandidat pestisida alami yang ramah lingkungan dan resiko yang sedikit terhadap kesehatan manusia dan hewan. Kelemahan pestisida ini adalah tidak tahan lama karena sifatnya yang volatil dan mudah terdegradasi oleh cahaya matahari. Oleh karena itu, menjadi tugas para peneliti untuk menemukan formulasi yang tepat sehingga pestisida yang dihasilkan lebih tahan lama dan tidak mudah rusak, salah satunya dengan modifikasi teknologi nano.

Dalam dunia farmasi, tak terhitung banyaknya ekstrak tanaman yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan obat herbal baik yang diambil dari kayu, buah, daun, akar, maupun bunga. Salah satunya adalah kunyit. Indonesia memiliki variasi tumbuhan kunyit lebih banyak dan merupakan salah satu negara penghasil kunyit terbesar di dunia. Tim riset yang merupakan kolaborasi dari beberapa universitas dan lembaga riset di Korea Selatan telah membuktikan secara in vitro dengan analisis SPR (Surface Plasmon Resonance) maupun in vivo dengan analisis APN-specific antibody competition bahwa salah satu senyawa yang terkandung di dalam kunyit, yakni kurkumin memiliki potensi yang sangat besar sebagai obat kanker. Kurkumin adalah senyawa turunan fenolik dari hasil isolasi rimpang tanaman kunyit (Curcuma longa).

Senyawa fenolik dari kunyit juga memiliki potensi yang cukup besar untuk dijadikan salah satu bahan komposit biopolimer. Sentuhan teknologi nano pada komposit biopolimer akan menghasilkan material biopolimer baru yang memiliki ketahanan mekanik lebih baik, bahkan dapat dihasilkan komposit biopolimer yang memiliki konduktivitas listrik yang baik. Sebagai contoh, kombinasi bahan penyusun pelat bipolar fuel sel grafit berbasis senyawa fenolik dan campuran beberapa bahan lain mampu meningkatkan konduktivitas listrik dan sifat mekanik pada pelat bipolar. Menurut beberapa penelitian, kekuatan mekanik dan konduktivitas listrik pelat bipolar komposit polimer bertambah ketika ditambahkan nanomaterial seperti multi walled carbon nantubes. Disini terlihat bahwa modifikasi nano teknologi dapat meningkatkan mutu sebuah material.

Potensi-potensi di atas menjadi sangat penting untuk dikaji dalam road map riset nano teknologi di Indonesia karena SDA merupakan keunggulan utama yang tak tertandingi sebagai bahan baku utama pengembangan industri-industri di Indonesia. Berdasarkan fakta tersebut, sebagai negara yang kaya akan potensi biodiversity maka riset nano-kimia bahan alam dapat dijadikan sebagai ujung tombak riset kimia di Indonesia.

Read More

Dandy Walker Syndrome

       Akhirnya bayi berusia 8 bulan di dalam kandungan dengan bobot 475 gram itu meninggal beberapa jam setelah dilahirkan. Sang orang tua bayi tentu saja pasrah dengan keadaan yang menimpa bayi mereka. Vonis infeksi dandy walker syndrome terhadap sang bayi telah diberitahukan dokter beberapa hari sebelumnya. Bahwa organ tubuh bayi tidak berkembang dengan sempurna, dengan bobot yang sangat tidak normal, bahkan air ketubah di dalam perut sang ibu terus menyusut tersedot entah kemana. Mungkin juga tersedot oleh tubuh sang bayi. Dokter hanya memutuskan bahwa bayi itu harus segera dilahirkan meskipun belum waktunya. Itupun dengan peluang hidup yang nyaris tidak ada. Mungkin hanya bertahan beberapa jam setelah dilahirkan, dan jikapun tetap dipertahankan sampai 9 bulan di dalam rahim ibu, maka kemungkinan terbesar bayi akan meninggal di dalam rahim ibu dan akan membahayakan sang ibu karena air ketuban yang terus mengering sehingga akan lengket dengan rahim ibu. Dan benar saja, bayi malang itu akhirnya meninggal beberapa jam setelah dilahirkan secara paksa setelah berusia 8 bulan di dalam rahim sang ibu.
Apa itu dandy walker syndrome? 
     Dandy walker syndrome adalah kelainan bawaan otak yang melibatkan otak kecil (daerah di belakang otak yang mengontrol gerakan) dan ruangan berisi cairan di sekitarnya. Keadaan utama dari sindrome ini adalah pembesaran pada ventrikel keempat, yakni saluran kecil yang memungkinkan cairan mengalir bebas antara daerah bawah dan atas dari otak dan sum sum tulang belakang) dan pembentukan kista pada bagian terendah dari otak. Akibatnya terjadi peningkatan ukuran ruang cairan dan tekanan di dalam otak. 
     Sindrom ini muncul secara dramatis dan berkembang tanpa disadari. Gejala pada ibu hamil biasanya muncul tanpa disadari dan tidak ada tanda secara khusus yang dirasakan oleh ibu. Hanya saja bobot bayi di dalam kandungan biasanya sangat ringan sangat mencolok dari bobot bayi dengan usia kehamilan yang normal. Sindrom ini juga dapat terjadi pada bayi dan anak-anak. Gejala yang sering terjadi pada masa bayi biasanya meliputi perkembangan motorik lambat dan pembesaran progresif dari tengkorak. Pada anak yang lebih tua, terjadi gejala tekanan intrakranial yang meningkat seperti cepat marah dan muntah, juga terjadi tanda-tanda disfungsi cerebellar, dan kurangnya koordinasi otot. Adapun secara fisik, biasanya terjadi peningkatan lingkar kepala, terjadi penggembungan di bagian belakang tengkorak dan terjadi disfungsi saraf yang mengendalikan mata, wajah, leher, dan pola pernafasan menjadi abnormal. 
      Dandy walker syndrome sering dikaitkan dengfan gangguan dari aderah lain pada sistem saraf pusat, termasuk tidak adanya area serat saraf yang menghubungkan dua belahan otak (corpus collosum) dan malformasi dari wajah, hati, tungkai, serta jari tangan dan kaki. Pada ibu hamil, dandy walker malformasi dapat didiagnosis selama pertengahan kehamilan USG, meskipun varian minor atau anomali sedikit sulit diidentifikasi dan mungkin memerlukan scan tingkat lanjut pada usia 18 minggu kehamilan atau lebih. Tingkat kekambuhan pada kehamilan berikutnya diperkirakan sebesar 1-2%. 
      Kondisi ini terjadi lebih sering pada wanita dibandingkan pria dengan rasio kejadian secara keseluruhan dandy walker syndrome adalah 1: 25.000-30.000 kelahiran hidup. Tingkat mortalitas berkisar antara 12-50% dengan anomali kongenital terkait sampai 83% dari kematian. Bayi yang bertahan hidup dilahirkan dengan ventrikel normal dan kemudian mengembangkan ventrikulomegali (80%) dengan hidrosefalus (90%). Mereka lahir dan mungkin tumbuh dengan keterlambatan perkembangan, macrocrania, atau tanda-tanda dan gejala hidrosefalus.

salah satu gangguan otak pada penderita dandy walker syndrome

Apakah ada pengobatannya?
      Pengobatan untuk anak-anak yang mengalami dandy walker syndrome pada umumnya dilakukan dengan cara mengobati masalah utama yang menyebabkan penyakit tersebut. Sebuah prosedur bedah yang disebut shunt mungkin diperlukan untuk mengalirkan kelebihan cairan dari dalam otak. Hal ini berfungsi untuk mengurangi tekanan intrakranial dan membantu mengontrol pembengkakan otak dan kepala. Orang tua dari para penderita dandy walker syndrome dapat melakukan konseling genetik kepada dokter ahli jika mereka berniat memiliki anak lagi. 
      Pengaruh dandy walker syndrome pada perkembangan intelektual adalah bervariasi. Beberapa anak akan memiliki kognisi normal dan yang lain tidak pernah mencapai perkembangan intelektual normal bahkan ketika penumpukan cairan yang berlebihan ini diobatai sejak dini dan benar. Sembuh atau tidaknya anak-anak yang terkena dandy walker syndrome tergantung pada tingkat keparahan sindrom dan malfungsi terkait. Adanya beberapa cacat bawaan pada penderita dandy walker syndrome dapat mempersingkat rentang hidup penderita. 
Apa upaya para peneliti terhadap dandy walker syndrome?
      Para peneliti dari the NINDS (National Institute of Neurological Disorders and Stroke),  National Institute of Health, USA, melakukan dan mendukung berbagai studi yang mengeksplorasi mekanisme kompleks dari perkembangan otak normal. Pengetahuan yang diperoleh dari studi ini memberikan fondasi dasar untuk memahami perkembangan otak yang abnormal dan menawarkan harapan untuk cara baru untuk mengobati dan mencegah gangguan otak perkembangan seperti dandy walker syndrome.


source:
http://www.ninds.nih.gov/disorders/dandywalker/dandywalker.htm
http://www.mypacs.net/cases/DANDY-WALKER-VARIANT-842498.html

Read More

Pembangkit Listrik Berbasis Nanokomposit Piezoelektrik

Korea, 28 Mei 2012. 

Tim Profesor Keon Jae Lee dari Departemen Materials Science and Engineering, KAIST, Korea Selatan telah mengembangkan bentuk baru dari teknologi nanogenerator dengan biaya rendah, dengan menggunakan nanopartikel keramik piezoelektrik. 

Piezoelektrik efek berbasis teknologi nanogenerator bekerja dengan cara mengkonversi sumber energi yang bebas polusi, seperti energy getaran dan mekanik dari angin dan ombak. Penemuan ini menggambarkan peluang dan minat yang besar dalam bidang teknologi energy harvesting generasi mendatang. Namun, teknologi nanogenerator ini sebelumnya memiliki keterbatasan karena prosesnya rumit, biaya tinggi, dan ukuran yang terbatas.

Baru-baru ini, tim peneliti Prof Lee telah mengembangkan sebuah nanogenerator berbasis nanokomposit yang berhasil mengatasi pembatasan kritis pada nanogenerator sebelumnya dan berhasil membangun sistem self-powered yang lebih sederhana, murah, dan berskala besar. Tim ini memproduksi nanokomposit piezoelektrik dengan cara mencampur nanopartikel piezoelektrik dengan nanomaterial berbasis karbon (karbon nanotube dan reduksi oksida graphene) dalam matriks polydimethylsiloxane (PDMS) dan fabrikasi generator nanokomposit dengan proses sederhana yakni dengan metode spin-casting atau bar-coating. 

Prof Zong Lin Wang dari Georgia Institute and Technology, yang merupakan penemu teknologi nanogenerator mengatakan bahwa: “ini merupakan hasil penelitian yang pertama kali memperkenalkan sebuah partikel nanokomposit ke dalam sistem energy self-powered, dan ini dapat memperluas kelayakan penggunaan nanogenerator bagi para pengguna elektronik dan sensor jaringan dimanapun.”

source:

http://www.energyharvestingjournal.com/articles/power-generation-based-on-piezoelectric-nanocomposite-materials-00004430.asp?sessionid=1

Read More

Material Nano Anorganik

Istilah material nano anorganik biasanya digunakan untuk menunjukkan struktur nano yang hanya tersusun dari material selain Carbon, atau jika terdapat unsur atom Carbon, maka atom-atom Carbonnya tidak dikombinasikan dengan unsur lain. Material nano yang termasuk dalam kelompok nano anorganik diantaranya adalah fullerene, karbon nanotube, nanowire, nanoporous, semikonduktor nanokristal atau nano partikel. 

Fullerene merupakan struktur nano yang tersusun dari 60 buah atom Carbon (C60) dan memiliki simetri seperti bola. Fullerene secara formal dikenal sebagai buckministerfullerene atau disingkat buckeyballs. Penemuan terhadap fullerene ini memberikan harapan baru untuk diterapkan dalam berbagai bidang, terutama untuk bidang elektronika dan kedokteran. 

Gambar struktur fullerene

Nanotube adalah material berbentuk silinder dengan ketebalan kulit silinder kurang dari 100 nm. Contoh yang terkenal adalah carbon nanotube dengan kulit silinder berupa satu atau beberapa lapis atom carbon. Struktur material nanotube dapat dipandang sebagai jalinan selapis carbon yang bergulung membentuk tabung berukuran nano. Jika lapisannya tunggal maka disebut SWNT (single wall nanotube) dan jika lapisannya lebih dari satu maka disebut MWNT (multi wall nanotube). Baik SNWT maupun MWNT memiliki sifat listrik, mekanik, dan termal yang unik. Sebagai contoh, sifat listriknya dapat berlaku sebagai penghantar listrik maupun semikonduktor tergantung pada bentuk dan ukuran serta orientasi gulungan carbon. Material nano ini dapat memiliki kapasitas penghantaran listrik hingga satu milyar amps/cm persegi. Sedangkan sifat mekaniknya mencapai 20 kali lebih kuat dari sifat mekanik baja alloy yang berkualitas tinggi. Nanotube lain yang berhasil dibuat adalah boron nitrida (BN) nanotube yang kulitnya terdiri dari beberapa atom boron dan nitrogen. 

carbon nanotube jenis SWNT

carbon nanotube jenis MWNT

Nanowire atau dikenal juga sebagai nanorods (batang nano) atau nanowhisker (rambut janggut nano) merupakan blok pembangun anorganik yang memiliki potensi aplikasi yang tinggi. Nanowire merupakan material padatan anorganik berbentuk seperti kabel yang dapat dibuat dari silikon, oksida seng (ZnO), dan berbagai logam lain. Meskipun diameternya hanya dalam skala nanometer, namun panjang nanowire dapat mencapai ribuan kali diameternya atau hingga puluhan mikrometer. Nanowire memiliki sifat optik dan listrik yang sebagaimana nanotube. Sebagai contoh, nanowire dapat mengemisikan sinar laser berlaku sebagaimana fiber optik. 

SEM image of nanowire

Nanoporous, adalah material yang mengandung sejumlah poros (pori) dan ukuran tiap poros kurang dari 100 nm. Contoh material ini adalah zeolite dan MCM-41 (silikon dioksida yang mengandung poros yang tersusun secara heksagonal). 

nanoporous pada sebuah magnet

Nanokristal semikonduktor (nanopartikel) atau dikenal juga dengan nanodots atau quantum dots (QDs) merupakan material semikonduktor berukuran nano meter (nm). Biasanya ukuran QDs berkisar antara 3 hingga 25 nm. Bisa dibandingkan dengan jarak antar atom dalam sebuah susunan Kristal adalah 1 – 2 Amstrong (atau 0,1 – 0,2 nm). Ini artinya bahwa sebuah quantum dot (QD) hanya terdiri dari kurang lebih 1000 atom. Karena jumlahnya yang sudah bisa terbilang (countable) maka QDs kini dinobatkan sebagai material terkecil buatan manusia yang setara dengan satu atom (artificial atom). Material yang digunakan untuk membuat QDs adalah material semikonduktor, seperti GaN (Gallium Nitride), CdSe (Cadmium Selenide), CdTe, GaAs (Gallium Arsenide) dan lain-lainya. Karena bahan dasarnya adalah semikonduktor, maka QDs bisa diapplikasi untuk alat-alat optic yang berbasis semikonduktor seperti LED (light emitting diode), Laser diode, Solar Cell, dll. Kedua, karena ukurannya yang mendekati Amstrog, maka mudah untuk dilekatkan pada element-element biologi, seperti protein, DNA, atau sel. Dalam hal ini QDs digunakan sebagai label yang bisa memancarkan cahaya sebagai deteksi keberadaan element bio. Ketiga, karena ukurannya yang kecil dan mendekati sebuah atom, maka akan sangat berpotensi untuk bidang komunikasi dan transfer informasi. Cahaya saat ini sudah bisa menggantikan peran electron sebagai penghantar informasi.

quantum dots bulk

Read More

Mengapa Harus Nanoteknologi?

Nanosains dan nanoteknologi (iptek nano) merupakan bidang kajian ilmu dan rekayasa material dalam ukuran nanometer. Bidang ilmu ini telah dipandang dapat memberikan perubahan besar terhadap peradaban manusia di abad ke-21 ini. Dengan teknologi ini manusia dapat membangun suatu obyek dalam skala nano meter dengan cara menyusun atom demi aom. Secara fundamental objek dalam skala nano meter memiliki sifat dan fungsi baru yang sama sekali berbeda dengan sifat dan fungsinya dalam ukuran yang lebih besar. 

Berikut adalah definisi dari Royal Society of London (2004) tentang iptek nano: nanosains is the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and macromolecular scales, where properties differ significantly from those at a large scale. Ada juga yang mendefinisikan lebih sederhana: Nanotechnologies are the design, characterisation production and application of structure, devices and system by controlling shape and size at nanometre scale.

Mengapa teknologi kita harus beralih ke nanometer? Ketika mencanangkan program NNI (National Nanotechnology Initiative) pada tahun 2000, presiden Amerika Bill Clinton menargetkan bahwa paling lambat tahun 2020 sebagian besar teknologi akan berbasis pada material skala nano meter. Menurut hasil penelitian material ukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material ukuran besar seperti mikro. Yang lebih menarik lagi, sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antarpartikel. 

Sejak tahun 2000, riset nano memasuki babak paling progresif. Penemuan baru dalam bidang ini hampir muncul setiap minggu dan aplikasi-aplikasi baru muncul dalam berbagai bidang. Contoh pada bidang elektronik (pengembangan piranti/device ukuran nano), energi (pembuatan sel surya yang lebih efisien), kimia (pengembangan katalis yang lebih efisien), kedokteran (pengembangan peralatan deteksi kanker berdasarkan interaksi antarsel kanker dengan partikel ukuran nano), farmasi dan kesehatan (pengembangan obat-obatan dengan ukuran nano sehingga lebih cepat melarut dalam tubuh serta pengembangan oba pintar yang dapat mencari sel tumor dalam tubuh dan langsung mematikan sel tersebut tanpa mengganggu sel-sel normal), lingkungan (penemuan penghancur skala nano untuk polutan organik di air dan udara), dsb. 

Kekayaan sumber daya alam Indonesia menyimpan potensi yang sangat luar biasa untuk pengembangan iptek nano. Biodiversitas sumber daya alam hayati Indonesia sangatlah kaya. Kekhasan alam tropis dan sebaran gunung api di Indonesia secara alamiah merupakan penyedia iklim dan mineral penyubur tanah yang ideal untuk tumbuhnya berbagai tanaman pangan, kayu keras dan obat. Melalui rekayasa nanoteknologi, bahan alam berkhasiat obat (herbal) dapat dimanfaatkan sebagai obat (biofarmaka) yang dibuat dalam ukuran nano sehingga hasilnya lebih efektif dan efisien. 

Ada fenomena menarik lagi dari teknologi nano, dalam dunia nano merubah material kayu menjadi tepung untuk pembuatan roti yang layak dikonsumsi bukan merupakan suatu hal yang mustahil. Menurut Dr. Nurul Taufiqu Rochman dengan teknologi nano atau rekayasa molekular mesin nano dapat merubah kayu menjadi roti. Beliau menjelaskan lebih lanjut bahwa bahan penyusun roti dan kayu itu sama yakni terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Yang berbeda hanyalah ukuran partikelnya. Jadi kayu tinggal dihancurkan sampai ukuran nano dan disusun kembali dengan komposisi sesuai keinginan sehingga menjadi roti. Beliau menambahkan bahwa bukan hanya kayu yang dapat berubah menjadi roti, namun arang pun dapat dirubah menjadi intan. Loh ko bisa? Intan dan arang sama-sama tersusun dari sekumpulan atom karbon, lagi-lagi yang membedakan adalah ukuran partikelnya. Arang tersusun atas sekumpulan atom karbon yang berbentuk segienam rombik, sedangkan intan tersusun atas sekumpulan atom karbon membentuk struktur heksagonal. 

Peran dunia nanoteknologi dalam dunia IT juga sudah tidak diragukan lagi. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu, meningkatnya kapasitas hardisk dan memory, semakin kecilnya ukuran penyimpanan data luar seperti falshdisk namun mampu memiliki kapasitas memory besar, semakin kecil dan bertambahnya fungsi telepon genggam (HP) adalah contoh-contoh konkrit produk teknologi nano di bidang IT (Information Technology). Dan masih banyak lagi keunggulan teknologi nano di masa kini. Maka tak heran jika Bill Clinton di muka tadi mengatakan bahwa pada tahun 2020 nanti teknologi dunia akan dikuasai oleh teknologi nano. 

Read More

Pengenalan Nanoteknologi

Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa material, struktur fungsional maupun piranti dalam skala nanometer (10 pangkat -9). Hasil akhir riset bidang nanomaterial adalah mengubah teknologi yang ada sekarang yang pada umumnya berbasis material skala mikrometer menjadi teknologi berbasis pada materia skala nanometer.

Orang berkeyakinan bahwa material berukuran nanometer memiliki sifat fisika dan kimia yang lebih unggul dari material ukuran besar (bulk). Sifat tersebut dapat diubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antar partikel. 

Di alam sebenarnya sudah ada sejumlah wujud yang berdimensi nanometer. Kita mengenal double helix DNA yang memiliki diameter sekitar 2 nm dan ribosom yang memiliki diameter sekitar 25nm. Atom-atom memiliki diameter sekitar 0,1 sampai 0,4 nm sehingga material yang berukuran nanometer hanya mengandung puluhan hingga ribuan atom. Sebagai perbandingan, rambut manusia memiliki diameter 50.000 hingga 100.000 nm, sehingga 1 nm kira-kira sama dengan sehelai rambut yang diameternya dibelah menjadi 100 ribu bagian. 

Mengapa reduksi ukuran dalam skala nm menjadi begitu penting? Sifat-sifat material baik sifat fisika, kimia, maupun biologi berubah dengan drastis ketika dimensi material masuk ke dalam skala nm. Yang lebih menarik lagi adalah sifat-sifat tersebut ternyata bergantung pada ukuran, bentuk, kemurnian permukaan, maupun topologi material. Sebagai gambaran, partikel tembaga yang memiliki diameter 6 nm memiliki sifat 5x lebih keras daripada tembaga ukuran besar (ukuran partikel skala mikro). Keramik yang pada umumnya mudah pecah dapat dibuat fleksibel jika ukuran bulir direduksi ke dalam ukuran nm. contoh, Cadmium Selenida (CdSe) dapat menghasilkan warna yang berbeda dengan hanya mengontrol ukuran partikel. 

Nanopartikel yang berukuran sangat kecil juga memperlihatkan sifat magnetik dan optik yang unik. Sebagai contoh, material feromagnetik menjadi superparamagnetik ketika ukurannya lebih kecil dari 20 nm. Fenomena ini muncul karena partikel tersebut tidak dapat mempertahankan sifat magnetis akibat ketiadaan domain magnet. Ukuran domain magnet pada umumnya beberapa mikrometer. Di dalam partikel yang berukuran kurang dari 100 nm tidak ada domain magnetik yang bisa muncul. Tetapi partikel tersebut mengalami gaya magnet jika berada dalam medan magnet. Partikel semacam ini berguna sebagai pembawa obat-obatan (drug delivery) yang dapat meningkatkan ketelitian pengarahan obat ke sel tumor tertentu dengan menggerakkan partikel tersebut menggunakan pulsa elektromagnetik dari luar. 

Partikel nanomagnetik ditancapkan pada material obat. Medan magnet drai luar kemudian diarahkan pada material obat tersebut sehingga mengalami gaya magnet. Dengan mengatur arah medan magnet yang diterapkan, maka arah gerak material obat dapat dikontrol sehingga mengarah ke lokasi tertentu di dalam tubuh, misalnya ke arah sel-sel tumor. Untuk menghindari efek samping yang tidak diinginkan, sebelum ditancapkan ke matreial obat, nanopartikel magnetik dibungkus (coating) terlebih dahulu dengan material yang aman bagi tubuh. Ketika material obat habis terurai, maka nanopartikel magnetik yang tersisa tidak berbahaya saat bersentuhan langsung dengan sel-sel tubuh.

Nanopartikel magnetik juga dapat ditempelkan ke antibodi yang kemudian diarahkan dengan medan magnet ke arah sel tumor. Kemudian dengan medan magnet, partikel tersbeut dipanaskan secara lokal (pemanasan lokal yang sangat kecil) sehingga dapat membunuh sel tumor yang berada di sekitar partike itu tanpa merusak sel-sel lain yang normal.

Read More