Mata Kuliah Farmasi Bahari Marine Algae-Derived Bioactive Compounds: A New Wave of Nanodrugs? Oleh : Kelompok 5 Photo by Pexels NAMA-NAMA KELOMPOK 1. Salsadilla F2021012282. 2. Syalwa Aulina Mualim F2021012083. 3. Sulistiawati F2021012134. 4. Annisa Asma Lathifah F2021011875. 5. Yeyen Andriani F2021012276. 6. Dian Afisa F2021012057. 7. Nur Fadillah.T F2021012268. 8. Fitri Sari Yudin F2021011989. 9. Satria ruslan F20210116310. 10. Muhammad Makmur Rajab F202101174 1 Pendahuluan Nanoformulasi berkembang pesat untuk mengatasi keterbatasan obat berbasis peptida. Baru-baru ini, sintesis biologi NPs menggunakan organisme seperti bakteri, jamur, virus, tumbuhan, dan alga menjadi bidang yang menjanjikan. Alga sebagai nanofaktori bioaktif menawarkan keunggulan seperti produksi skala besar, biaya rendah, dan sintesis ramah lingkungan. Alga kaya akan senyawa bioaktif seperti karbohidrat, Keunggulan utama nanopartikel (NPs) dalam protein, mineral, nanotheranostics mencakup peningkatan (i) dan antioksidan, biokompatibilitas; (ii) bioavailabilitas sistemik; (iii) yang berguna kelarutan; (iv) biodistribusi; (v) biostabilitas; (vi) dalam stabilisasi kemampuan melewati penghalang biologis; (vii) produksi dan sintesis NPs. skala besar; (viii) kemudahan penggunaan; (ix) efisiensi fungsional, serta mengurangi efek samping NPs berbasis alga meliputi NPs organik dan anorganik, yang disintesis secara ekstraseluler atau intraseluler. NPs metalik dari alga lebih potensial untuk aplikasi biomedis karena sifat optik dan elektronik unik serta biokompatibilitasnya. Faktor biotik dan abiotik mempengaruhi Photo by Pexels produksi biomolekul dari alga, yang berdampak pada stabilitas dan 2 Senyawa Alga yang Menarik di Bidang Medis Selama beberapa dekade terakhir, alga laut telah menarik perhatian sebagai sumber daya yang dapat diperbarui. Terdapat sekitar 8000 spesies alga laut yang telah diidentifikasi di dunia. Alga laut merupakan sumber utama metabolit yang diketahui memiliki aktivitas sitostatik, antivirus, antihelmintik, antijamur, dan antibakteri. Lipid : 1,5% (Asam lemak esensial dan PUFA, termasuk omega 3 dan 6. Protein : Asam amino esensial tingkat yang mendekati rekomendasi FAO/WHO dan protein terkonjugasi. Protein ini memiliki aktivitas antiinflamasi, antioksidan, antitumor, Photo by Pexels anti-aging, dan protektif. Karbohidrat : Fukan, fucoidan, galaktan sulfat, karrageenan, dan alginat memiliki berbagai manfaat kesehatan termasuk aktivitas antiviral dan antioksidan. Fucoidan dari alga coklat memiliki sifat antikanker dan antimetastatik yang signifikan. 2 Senyawa Alga yang Menarik di Bidang Medis Alga juga mengandung mineral, vitamin, pigmen dan polifenol Mineral: Natrium, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, serta elemen jejak seperti besi, seng, mangan, dan tembaga. Mineral ini penting untuk pembentukan jaringan tubuh manusia dan pengaturan reaksi vital sebagai kofaktor enzim. Konsumsi alga laut dapat membantu memenuhi kebutuhan harian mineral esensial. Vitamin: Vitamin larut air (seperti vitamin B dan C) dan vitamin larut lemak (seperti vitamin A, D, E, dan K) yang penting untuk berbagai aktivitas biologis. Konsumsi alga seperti Spirulina, yang kaya akan provitamin A dan B12, dapat meningkatkan kesehatan usus dan penyerapan vitamin. Pigmen: Klorofil, karotenoid, dan fikobilin. Karotenoid digunakan dalam suplemen makanan dan produk kosmetik karena sifat antioksidannya yang dapat mengurangi risiko Photo by Pexels penyakit kardiovaskular, kanker, dan penyakit Polifenol: Bromofenol, asam fenolat, dan flavonoid, sementara alga coklat terutama mengandung florotanin. Florotanin dari Ecklonia kurome efektif sebagai antibakteri terhadap bakteri patogen seperti MRSA, Campylobacter spp., dan Streptococcus pyogenes. 3 Aspek Kualitatif dan Kuantitatif Biokomponen dari Alga Analisis fitokimia alga mengungkap adanya berbagai fitokimia dengan sifat medis penting seperti antimikroba, anti-inflamasi, dan antioksidan. Analisis dilakukan dengan Teknik HPLC, GC, TLC, MS dan NMR. Metode ekstraksi menggunakan metanol menunjukkan daya reduksi tertinggi dibandingkan dengan pelarut lainnya seperti etanol, kloroform, dan aseton. Metode ini efektif dalam mengekstraksi senyawa bioaktif dari alga, yang penting untuk aplikasi terapeutik dan farmasi. Photo by Pexels Alga merah dan coklat diketahui memiliki kandungan senyawa fenolik yang tinggi, seperti tanin dan flavonoid, yang memiliki potensi antimikroba yang signifikan. Spesies seperti Hypnea musciformis dan Enteromorpha intestinalis yang ditemukan di Teluk Bengal adalah contoh alga yang kaya akan senyawa fenolik ini. 3 Aspek Kualitatif dan Kuantitatif Biokomponen dari Alga Pelarut metanol digunakan untuk menguji kandungan tannin dalam berbagai jenis alga. Tannin diuji dengan FeCl3 untuk alga coklat seperti Dictyota dichotoma dan Sargassum wightii, alga hijau seperti Cladophora glomerata, Ulva lactuca, dan Ulva reticulata, serta alga merah seperti Jania rubens, Corallina mediterranea, dan Pterocladia capillacea. Uji Mayer digunakan untuk mengidentifikasi kandungan alkaloid pada Dictyota dichotoma, Jania rubens, Cystoseira mediterranea, dan Pterocladiella capillacea, sedangkan uji NaOH mengidentifikasi kuantitas coumarin yang tinggi pada spesies Rhodophyta seperti Gracilaria salicornia dan Mastophora rosea.wa fenolik yang tinggi, seperti tanin dan flavonoid, yang memiliki potensi antimikroba yang signifikan. Spesies seperti Hypnea musciformis dan Enteromorpha intestinalis yang ditemukan di Teluk Bengal adalah contoh alga yang kaya akan senyawa fenolik ini. Analisis kandungan makro- dan mikro-elemen seperti Ca, Na, Mg, K, P, I, Fe, dan Zn dilakukan menggunakan metode semi-kuantitatif dan diskriminan. Kandungan kalium (K) ditemukan tinggi pada spesies Phaeophyta seperti Padina arborescens, Hizikia fusiforme, dan Sargassum thunbergia. Kandungan kalsium (Ca) tinggi pada spesies Phaeophyta seperti Scytosiphon lomentaria dan Sargassum tortile, sementara kandungan magnesium (Mg) tinggi pada Chlorophyta seperti Ulva conglobata, Ulva pertusa, dan Enteromorpha compressa. Selain itu, kandungan klorin (Cl) ditemukan tinggi pada Pseudocodium devriesii, Gracilaria salicornia, dan Mastophora rosea. Photo by Pexels 4 Aspek Kualitatif dan Kuantitatif Biokomponen dari Alga Penelitian terkini telah difokuskan pada peningkatan sintesis dan maksimalisasi produksi senyawa biologis berharga dari budidaya alga. Faktor lingkungan memberikan pengaruh terhadap produksi senyawa biologis alga. Ketersediaan nutrisi seperti nitrogen, fosfor, dan kalium memainkan peran penting dalam mendukung pertumbuhan dan produksi senyawa biologis alga. Nutrisi yang cukup diperlukan agar alga dapat mensintesis senyawa biologis seperti protein, karbohidrat, dan lemak dengan efisien. Kekurangan atau kelebihan nutrisi dapat mengganggu keseimbangan biokimia dalam alga dan mengurangi produksi senyawa biologis yang diinginkan. Photo by Pexels Salinitas air laut yang tepat memastikan keseimbangan osmotik dalam sel alga dan mendukung penyerapan nutrisi. Salinitas yang ekstrem dapat menyebabkan stres osmotik pada alga, yang pada gilirannya dapat menghambat pertumbuhan dan produksi senyawa biologis. Suhu lingkungan yang optimal mempercepat laju metabolisme alga dan meningkatkan produksi senyawa biologisnya. Fluktuasi suhu yang ekstrem dapat mengganggu aktivitas enzim dan proses metabolik dalam alga, menghambat produksi senyawa biologis yang diinginkan. 4 Pengaruh Faktor Biotik dan Abiotik dalam Produksi Biosenyawa Alga Ketersediaan karbondioksida mempengaruhi laju fotosintesis alga dan produksi senyawa biologisnya. Konsentrasi CO2 yang cukup penting untuk mendukung fotosintesis yang efisien dan akumulasi senyawa biologis yang optimal dalam alga. Faktor musiman seperti suhu, cahaya, dan ketersediaan nutrisi dapat berubah sepanjang tahun, memengaruhi pertumbuhan dan produksi senyawa biologis alga. Pengambilan sampel yang dilakukan pada musim yang berbeda dapat menghasilkan komposisi senyawa biologis alga yang bervariasi. Intensitas cahaya yang memadai diperlukan untuk mendukung laju fotosintesis dan produksi senyawa biologis alga. Cahaya yang kurang atau berlebihan dapat mengganggu proses fotosintesis dan menghambat produksi senyawa biologis yang diinginkan. pH air laut yang stabil memastikan keseimbangan ion dalam sel alga dan mendukung penyerapan nutrisi. Perubahan signifikan dalam pH air laut dapat menyebabkan stres pada alga dan mengganggu proses pertumbuhan serta produksi senyawa biologisnya. Usia daun alga mempengaruhi tingkat metabolisme dan akumulasi senyawa biologisnya. Daun yang lebih muda cenderung memiliki laju pertumbuhan dan produksi senyawa biologis yang lebih tinggi dibandingkan dengan daun yang lebih tua. 5 Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Diabetes Diabetes melitus (DM) adalah penyakit yang cepat berkembang secara global. Pada tahun 2013, jumlah penderita diabetes diperkirakan melebihi 382 juta, dengan potensi peningkatan hingga 600 juta kasus pada tahun 2035. DM adalah masalah kesehatan global yang signifikan, mempengaruhi individu muda dan dewasa, meningkatkan morbiditas dan mortalitas. DM didefinisikan sebagai penyakit metabolik endokrin yang ditandai oleh hiperglikemia yang berkepanjangan dan persisten akibat produksi insulin yang tidak memadai atau tindakan insulin yang tidak efektif. Penyakit autoimun kompleks dan kerusakan sel β pankreas Resistensi insulin perifer dan cacat genetik pada fungsi sel β pankreas Photo by Pexels Diabetes memiliki 2 tipe yakni diabetes melitus tipe 1 yang merupakan hasil dari reaksi autoimun terhadap protein sel pulau pankreas, kemudian diabetes tipe 2 yangmana disebabkan oleh kombinasi faktor genetik yang berhubungan dengan gangguan sekresi insulin, resistensi insulin dan faktor lingkungan seperti obesitas, makan berlebihan, kurang makan, olahraga dan stres, serta penuaan (Ozougwu et al., 2013). 5 Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Diabetes Photo by Pexels 5 Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Diabetes Alga Coklat Menunjukkan aktivitas antidiabetes yang efektif karena senyawa seperti klorotanin, fukosterol, fucoidan, asam alginat, dan fikoxantin. Senyawa ini mengatur kadar glukosa darah dan meningkatkan Photo by Pexels sensitivitas insulin. Alga Merah Mengandung bromofenol yang bertindak sebagai penghambat enzim terkait DM. Alga Hijau Polisakarida dari Ulva lactuca dapat menurunkan glukosa darah dengan menghambat pencernaan dan penyerapan pati. 5 Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Diabetes Florotanin telah diidentifikasi sebagai agen potensial antidiabetes, sementara fukosterol ditemukan dapat menurunkan kadar glukosa serum pada tikus diabetes. Selain itu, ekstrak seperti Pelvetia babingtonii menunjukkan aktivitas penghambatan α-glukosidase yang efektif dalam menekan hiperglikemia postprandial. Aplikasi Nanomedisin: Biosintesis nanopartikel logam (NPs) menggunakan alga menawarkan alternatif ramah lingkungan untuk aplikasi medis, termasuk pengobatan antidiabetes. Phytocomponents seperti terpenoid, polisakarida, poliol, dan flavon berperan dalam pembentukan NPs yang stabil. 5 Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Diabetes Mikroalga juga mengandung asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) dalam proporsi yang memadai. PUFA yang berasal dari mikroalga antara lain asam dokosaheksanat (DHA), asam eikosapentanat (EPA) dan asam arakidonat (AA) (Sukardi et al., 2014). DHA dan EPA, dua asam lemak omega-3, memiliki efek anti-inflamasi yang signifikan dan dapat meningkatkan sensitivitas insulin serta mengurangi peradangan, membantu pengelolaan dan pencegahan diabetes tipe 2. AA, meskipun merupakan asam lemak omega-6 yang sering dianggap pro-inflamasi, diperlukan dalam keseimbangan dengan omega-3. AA yang seimbang dengan DHA dan EPA dapat meningkatkan kesehatan metabolik dan mengatur respon inflamasi, yang berpengaruh pada diabetes. Kandungan Algae Potensial sebagai Antidiabetes Photo by Pexels Kandungan Algae Potensial sebagai Antidiabetes Berbagai jenis alga (misalnya, Cyanophyceae, Chlorophyceae, Phaeophyceae, Rhodophyceae) dapat dianggap sebagai kandidat dalam biosintesis AgNPs (nanopartikel perak) karena sifatnya yang tumbuh cepat, kandungan organik yang melimpah, dan kemampuan akumulasi logam yang tinggi. AgNPs yang biosintesis dari alga merah makro laut Halymenia poryphyroides menunjukkan aktivitas antidiabetes in vitro dengan menghambat enzim αamilase dan α-glukosidase secara tergantung dosis. Photo by Pexels Senyawa yang Berasal dari Alga dan Nanoteranostik untuk Gangguan Neurodegeneratif Penyakit neurodegeneratif diperkirakan akan menjadi ancaman terbesar di masa depan, melampaui kanker sebagai penyebab kematian kedua paling umum di kalangan lansia setelah penyakit kardiovaskular (CVD) pada tahun 2040. Diperkirakan lebih dari 130 juta orang di seluruh dunia akan mengalami demensia pada tahun Senyawa dari alga laut seperti 2050. fukosterol, fukosantin, oligosakarida sulfat, dan Gangguan neurologis dicirikan oleh kehilangan florotanin (dieckol) menunjukkan neuron secara spesifik di area tertentu, termasuk efek neuroprotektif terkait dengan berbagai kondisi patologis seperti penyakit aktivitas penangkap ROS, Alzheimer (AD), Parkinson (PD), multiple sclerosis penghambatan kolinesterase, (MS), Huntington (HD), amyotrophic lateral sclerosis dan perlindungan terhadap (ALS), dan cedera otak traumatis (TBI). AD dan PD agregasi β-amiloid dan adalah penyakit neurodegeneratif yang paling umum kerusakan neuron serta di kalangan lansia. pengontrol aktivitas enzim AChE AD terkait dengan beberapa faktor yang berkontribusi pada Fukosantin, sebagai pigmen coklat khas pada rumput laut, perkembangannya, termasuk kerusakan progresif neuron sinaptik, stres telah diteliti karena potensinya oksidatif, akumulasi Aβ di otak, serta penurunan kadar neurotransmiter dalam meningkatkan metabolisme asetilkolin (ACh) di hipokampus dan korteks. PD terutama ditandai lemak, meningkatkan resistensi insulin, dan memperbaiki aktivitas dengan degenerasi neuron dopaminergik, agregasi tangles enzim pengatur glukosa hati Photo by Pexels neurofibrillary (NFT), serta akumulasi ekstraseluler dan agregasi protein (Ukratalo et al., 2024). α-synuclein dari badan Lewy (LB). Efek Penghambatan oleh AdO Oligosakarida turunan alginat (AdO) dari alga coklat laut pada peradangan neuro yang diinduksi oleh lipopolisakarida (LPS)/β-amiloid (Aβ) dan fagositosis mikroglia Aβ mengungkapkan efek ganda dari AdO pada sel mikroglia BV2, di mana AdO memiliki efek penghambatan pada respons inflamasi yang diaktifkan oleh LPS/Aβ dan mendorong fagositosis mikroglia terhadap Aβ. Photo by Pexels Stress Oksidatif Berdampak pada Metabolisme Sel Stres oksidatif (OS) telah terlibat dalam patogenesis penyakit neurodegeneratif termasuk Alzheimer (AD), Parkinson (PD), dan multiple sclerosis (MS). OS terjadi karena ketidakseimbangan status redoks (tingkat pro-oksidan dan antioksidan) atau disfungsi sistem antioksidan yang menyebabkan produksi berlebihan spesies oksigen Photo by Pexels reaktif (ROS) Stres oksidatif secara umum disebabkan oleh beberapa kondisi, salah satunya yaitu meningkatnya produksi Reactive Oxygen Species (ROS) karena berkurangnya kadar antioksidan (Kurnia et al., 2019). Mekanisme Alga Mengatasi ROS (Rezayian et al., 2019) Alga menerapkan dua strategi defensif untuk mengatasi ROS sebelum mereka dapat merusak komponen perbedaan seluler (Gbr. 2). Sistem pertama terdiri dari enzim antioksidan (berat molekul tinggi) seperti dismutase superoksida, glutation reduktase, katalase, askorbat peroksidase dan non-enzimatik (berat molekul rendah) yang terdiri dari askorbat, flavonoid, karotenoid, glutathione, tokoferol dan fenol. Mekanisme kedua adalah memperbaiki enzim yang memperbaiki dan menghilangkan Photo by Pexels makromolekul yang rusak. Antioksidan enzimatik penting dalam detoksifikasi efek destruktif dari ROS yang terbentuk oleh elektron transportasi (O2 −, H2O2, HO•), tetapi antioksidan nonenzimatik adalah lebih efektif dalam pencegahan prodction ROS dengan eksitasi transfer energi (1 O2) Stress Oksidatif Berdampak pada Metabolisme Sel Senyawa alga seperti dieckol dan phlorofucofluoroekol telah terbukti memiliki aktivitas meningkatkan daya ingat dan menghambat AChE. Senyawa yang diisolasi dari ekstrak mikroalga hijau laut termasuk Nannochloropsis oculata, Chlorella minutissima, Tetraselmis chuii, dan mikroalga merah Rhodomonas salina telah terbukti menghambat aktivitas AChE in vitro. Kekurangan omega-3 PUFAs telah dikaitkan dengan onset dini AD, sedangkan PUFAs telah menunjukkan aktivitas neuroprotektif dan dapat meningkatkan neurotransmisi pada neuron kolinergik. Photo by Pexels Senyawa Alga yang Dapat dinanoenkapsulasi untuk Gangguan Neurodegeneratif Photo by Pexels Senyawa Alga yang Dapat dinanoenkapsulasi untuk Gangguan Neurodegeneratif Photo by Pexels 6 Kesimpulan Alga laut tetap menjadi reservoir produk teranostik alami yang belum banyak dieksplorasi (misalnya antioksidan, antimikroba) yang bisa lebih lanjut dinanoenkapsulasi untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan. Baik faktor biotik maupun abiotik dapat memengaruhi produksi senyawa tersebut oleh alga. Menariknya, pendekatan hijau dalam sintesis NP menggunakan alga mati atau hidup dapat digunakan untuk menanoenkapsulasi senyawa alga. Senyawa bioaktif seperti phlorotannins dan derivatif eckol, yang banyak terdapat dalam alga coklat, telah diidentifikasi sebagai sumber obat (adjuvant) potensial untuk diabetes dan penyakit Alzheimer, masing-masing. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk pengembangan senyawa alga dan nanokomponen untuk mengobati penyakit kronis kompleks. Photo by Pexels Sumber Literatur: Menaa, F., Wijesinghe, U., Thiripuranathar, G., Althobaiti, N. A., Albalawi, A. E., Khan, B. A., & Menaa, B. (2021). Marine algae-derived bioactive compounds: a new wave of nanodrugs?. Marine drugs, 19(9), 484. (Jurnal utama) FITRI, N. S. (2021). UJI AKTIVITAS ANTIINFLAMASI SENYAWA POLISAKARIDA SULFAT DARI ALGA COKLAT (Sargassum polycystum) SECARA IN VIVO= IN VIVO ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY TEST OF SULFATED POLYSACCHARIDE COMPOUNDS FROM BROWN ALGAE (Sargassum polycystum) (Doctoral dissertation, Universitas Hasanuddin). Kurnia, Y., Widiastuti, E. L., & Nurcahyani, E. (2019, January). Efek Antioksidan Taurine, Lamun (Enhalus acoroides L.), dan Alga Merah (Eucheuma cottonii L.) Terhadap Stres Oksidatif Pada Beberapa Organ Homeostasis Mencit Yang Diinduksi Glifosat. In Prosiding Seminar Nasional Tumbuhan Obat Indonesia Ke 55 (Vol. 1, No. 1, pp. 296-303). Penerbit: Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat-Penjaminan Mutu Pendidikan (LPPM-PMP) Universitas Tidar. Ukratalo, A. M., Amahoru, G., Manery, D. E., Zuneldi, T., Pangemanan, V. O., & Loilatu, M. F. (2024). Perubahan Berat Badan Mencit (Mus musculus) Model Diabetes Melitus Tipe 1 yang Diterapi Ekstrak Alga Coklat Sargassum sp. Jurnal Anestesi, 2(3), 39-47. Ozougwu, J. C., Obimba, K. C., Belonwu, C. D., & Unakalamba, C. B. (2013). The pathogenesis and pathophysiology of type 1 and type 2 diabetes mellitus. J Physiol Pathophysiol, 4(4), 46-57. Rezayian, M., Niknam, V., & Ebrahimzadeh, H. (2019). Oxidative damage and antioxidative system in algae. Toxicology reports, 6, 1309-1313.
