The Future of Biotechnology and NanoBiotechnology

Kuliah Online : NanoBiotechnology
The Future of Biotechnology and NanoBiotechnology
Mohammad Fadhillah
Master Student - Dept. of Bioscience and Biotechnology,
Graduate School of Bioresource and Bioenvironmental Sciences
Kyushu University, Japan
1. Perkenalan Singkat
Perkenalkan, saya “Fadhil”, asli Belitung, Prov. Bangka Belitung. Kuliah S1 di Dept. BiologiIPB dengan beasiwa Utusan Daerah Belitung Timur. Setelah lulus, sempat magang kerja
di Nano Center Indonesia selama 1 tahun. Waktu itu saya membidangi bidang Aplikasi
Teknologi Nanobubble di bidang Perikanan, riset kerjasama dengan salah satu BUMN
Perikanan Indonesia. September 2015 kemudian melanjutkan S2 ke Kyushu Unversity,
Jepang di bidang Bioteknologi, spesialisasi di Teknologi Fermentasi.
2. Selayang Pandang tentang NanoBiotechnology
Mungkin sudah banyak yang familiar dengan istilah Nanotechnology, atau singkatnya
adalah ilmu/teknik dalam memanipulasi atau merekayasa material pada ukuran yang
sangat kecil, nanometer. Di lain sisi, Biotechnology adalah disiplin ilmu/ teknik yang
menggunakan agen hayati/ makhluk hidup untuk membuat dan memodifikasi suatu
produk untuk kegunaan tertentu (bagi manusia).
Nah, Nano-Bio-technology secara harfiah adalah istilah bidang aplikasi ilmu nanoteknologi
yang dikembangkan untuk mempelajari fenomena dan aplikasi di bidang biologi seperti :
self-assembly (pada molekul), proses-proses seluler, sistem biologi. Berikut merupakan
aplikasi NanoBiotechnology di berbagai bidang :
 Biosensor
 Drug Delivery device (vehicles for biomolecule delivery in cellular systems)
 Modifikasi sistem genetik dan peptide/protein (ON/ OFF pada materi genetic
tertentu)
 Biodevice
Berikut beberapa hasil-hasil riset dalam bidang NanoBiotechnology (Nature):
 Switchable DNA wire: deposition-stripping of copper nanoclusters as an “ONOFF” nanoswitch
 Designed DNA molecules: principles and applications of molecular nanotechnology
 Controllable Self-Assembly of Nanoparticles for Specific Delivery of Multiple
Therapeutic Molecules to Cancer Cells Using RNA Nanotechnology
3. Pemanfaatan NanoBiotechnology
Nah, saya ingin membahas agak detil mengenai beberapa aplikasi di bidang di atas, tapi
karena saya melihat peserta di Kuliah Online ini memiliki latar belakang keilmuwan yang
berbeda-beda, saya akan coba bahas lebih dalam salah satu penerapan
Kuliah Online : NanoBiotechnology
NanoBiotechnology dalam dunia perikanan, Nanobubble. Saya pikir, untuk Nanobubble
konsep dan teknologinya mudah dipahami dari berbagai macam keilmuwan.
Teknologi Nanobubble bukan merupakan sesuatu yang baru di bidang Nanotechnology,
namun yang aktif dipelajari akhir-akhir ini adalah aplikasinya di berbagai bidang. Contoh
aplikasi Nanobubble : Teknik pencampuran antara air dan bahan bakar minyak (solar)
untuk penghematan BBM, Aplikasi pada Water Treatment, pertanian, makanan,
lingkungan dan perikanan dan lainnya. Dilihat dari sisi nanoteknologinya, nanobubble
adalah hasil modifikasi ukuran gelembung yang bisa dihasilkan menjadi ukuran yang
sangat kecil, nano-meter.
Ciri khas dari Nanobubble adalah “bubble” atau gelembung memiliki kemampuan untuk
bertahan lama dan stabil dalam suatu cairan. Di bidang perikanan, teknologi ini digunakan
dalam dua aplikasi yaitu : pada sistem akuakultur/budidaya perikanan dan sistem
penanganan hasil tangkapan. Pada sistem budidaya, aplikasi teknik nanobubble
digunakan untuk meningkatkan konsentrasi gas terlarut (Oksigen) dalam air sehingga
memberikan efek positif seperti : pertumbuhan ikan yang lebih cepat (penghematan
pakan), ikan tidak mudah terserang penyakit, dan kualitas air tetap terjaga meski dalam
sistem kolam tertutup (air disirkulasi terus menerus).
Aplikasi lain di bidang penanganan hasil perikanan adalah untuk mempertahankan
kesegaran ikan hasil tangkapan di kapal. Teknologi nanobubble sudah dimanfaatkan oleh
beberapa perusahaan perikanan di Jepang untuk menjaga kualitas hasil tangkapan.
Aplikasinya adalah dengan menyimpan ikan hasil tangkapan pada air yang dingin (chilled
water) dan oksigen yang terkandung di dalam air dipaksa keluar dengan memasukkan
gas nitrogen. Gas Nitrogen merupakan gas inert yang tidak akan bereaksi dengan sistem
tersebut. Umumnya air laut memiliki oksigen (DO) terlarut hingga 8, setelah dimasukkan
gelembung nano nitrogen maka DO dapat diturunkan hingga dibawah 0.5. Kadar DO yang
rendah dapat menghambat proses pembusukan pada ikan hasil tangkapan.
Teknologi ini diharapkan bisa membantu nelayan agar ikan hasil tangkapan tidak
mengalami penurunan mutu yang signifikan saat proses penyimpanan sampai ke
Kuliah Online : NanoBiotechnology
konsumen. Penurunan mutu pada ikan dapat menyebabkan penurunan gizi dan nilai
ekonominya.
4. Bioteknologi : Teknologi Fermentasi (Topik Riset)
Di kampus saya sekarang, secara spesifik saya sebenarnya tidak terlalu mendalami
bidang Nano-biotechnology. Topik riset saya adalah optimasi teknologi fermentasi asam
laktat dari sumber yang dapat diperbarui (renewable resources), khususnya
lignoselulosa. Asam laktat, atau dalam bentuk polimernya disebut “Polylactic Acid”
digunakan untuk : bioplastic, material 3D printing, material untuk biokompatibel, home
textile, apparel dan lainnya.
Saat ini, suplai PLA masih bersumber dari dextrose corn/jagung, yang notabenenya masih
dari bahan pangan manusia. Industri terbesar yang memproduksi PLA adalah
NatureWorks LLC (http://www.natureworksllc.com/), mereka pun masih menggunakan
sumber dari dextrose jagung namun akan beralih ke sumber lignoselulosa
Saya dan rekan-rekan di grup Teknologi Fermentasi mengembangkan bakteri yang bisa
memproduksi PLA dari berbagai jenis sumber gula (karbon) hasil hidrolisis biomassa
tumbuhan termasuk kayu (lignoselulosa).
Di Jepang, salah satu industri yang menggunakan teknologi fermentasi sebagai teknologi
intinya adalah perusahaan wine dan bir. Saya pernah mengunjungi salah satu pabrik
Kuliah Online : NanoBiotechnology
Suntory Beer di Kumamoto Pref. dan menyaksikan bagaimana mereka menerapkan
teknologi fermentasi untuk menciptakan produk khas mereka. Selain itu, berikut adalah
berbagai produk dari industri fermentasi di dunia : asam amino, asam organik, biogas,
polimer, vitamin, antibiotik dan berbagai enzim untuk industri.
5. Bioteknologi : Dari laboratorium ke dunia start-up bisnis
Menurut salah satu majalah Start-Up Indonesia, TechinAsia Indonesia, Start-Up di bidang
Bioteknologi masih belum berkembang di Indonesia, mungkin karena riset dan
pengembangan (R&D) untuk bidang ini masih terbatas di Indonesia. Di negara lain, ada
banyak start-up yang sudah menerima pendanaan dari Venture Capitalist/ Investor untuk
bidang ini seperti :
 Theranos (Blood Test Kits), CEO and Founder : Elizabeth Holmes dinobatkan
sebagai The world's youngest self-made female billionaire oleh Majalah Forbes. Ia
memulai start up-nya di Sillicon Valley dari tahun 2003.
 Cambrian Genomics (DNA Laser Printing), CEO and Founder : Austen Heinz.
Mereka mengembangkan software dan hardware untuk sintesis DNA secara cepat
dan mudah
 23andMe (Find out what your DNA says about you and your family). CEO : Linda
Avey mengembangkan jasa sekuens dan analisis informasi yang ada di DNA
manusia serta hubungannya dengan kesehatan dan sifat keturunan.
 efishery (The Smartest Fish Feeding Technology). CEO Gibran Chuzaefah Amsi El
Farizy, Start-up bentukan anak Indonesia ini merancang alat untuk pemberi pakan
secara otomatis namun sangat efesien. Mereka berhasil mendapatkan seri
pendanaan dari Aqua-Sparks dan Ideosources. (http://www.efishery.com/)
Kata Penutup
Saat ini kita sudah berada di era multidisiplin, dimana semua ilmu pada dasarnya tidak akan
bisa berdiri sendiri. Semakin banyak perspektif yang bisa kita gunakan untuk menelaah lebih
dalam suatu hal, berarti semakin banyak pula kesempatan untuk memperluas khazanah tentang
hal tersebut. Saya menilai, Nanoteknologi adalah sebuah cara pandang terhadap sesuatu yang
menjadi trend di banyak negara maju di dunia dan dapat diaplikasikan ke berbagai disiplin ilmu.
Peluang untuk pengembangan dan pemanfaatan Nanoteknologi maupun Bioteknologi ke depan
masih sangat luas namun juga tidak terlepas dari tantangan tentunya. Salam IPTEK !!
Science never solves a problem without ‘creating’ ten more
- George Bernard Shaw
Semoga Bermanfaat
Fukuoka, Jepang 7 Februari 2016 08:10 JST
www.mfadhillah.com