Nanopartikel Perak Sintesis Hijau dari Kulit Delima: Antimikrob Potensial dan Sittotoksisitas Kanker Usus Besar

Abstrak

Mikroba resistensi obat dan angka tumor yang meningkat menuntut solusi inovatif. Studi ini menunjukkan sintesis ramah lingkungan nanopartikel perak (AgNP) menggunakan ekstrak kulit delima (Punica granatum) air—biolah yang umum. Transformasi larutan jernih menjadi warna cokelat tua, yang dikonfirmasi oleh spektroskopi UV-Vis (puncak plasmon pada 378 nm) dan difraksi sinar-X (struktur kubik), menghasilkan AgNP bola dengan diameter 20–40 nm (rata-rata 26,95 nm). Partikel menunjukkan aktivitas antibakteri yang kuat terhadap patogen Gram-negatif dan Gram-positif, termasuk E. coli, P. aeruginosa, P. vulgaris, S. typhi, S. aureus, S. epidermidis, dan K. pneumoniae. Uji sitotoksisitas pada baris sel kanker usus besar RKO mengungkapkan viabilitas 56% pada hari 3 dan 61% pada hari 5 dengan 12,5 µg mL⁻¹ AgNP. Hasil ini menyoroti potensi AgNP yang berasal dari delima sebagai agen antibakteri dan anti-kanker ganda.

Latar Belakang

Evolusi cepat nanoteknologi telah menyoroti sintesis hijau—menggunakan ekstrak tumbuhan—untuk menghasilkan nanopartikel di bawah 100 nm, ideal untuk pengiriman obat dan aplikasi medis. Berbeda dengan rute kimia atau fisik yang mahal, pendekatan hijau adalah hemat biaya, non-toksis, dan memanfaatkan agen pengurang alami seperti protein, enzim, dan karbohidrat. AgNP yang diproduksi dengan cara ini menampilkan efikasi antimikroba yang superior, yang diatribusikan pada rasio luas permukaan-volume yang tinggi dan kemampuan mereka untuk menembus sel bakteri lebih efisien dibandingkan ion perak.

Infeksi yang dirawat di rumah sakit, yang sering dikaitkan dengan bakteri Gram-negatif dan Gram-positif, memerlukan strategi antibakteri baru. Studi terbaru menunjukkan bahwa AgNP dapat bersinergi dengan antibiotik konvensional, meningkatkan aktivitas keseluruhan. Selain itu, AgNP telah menunjukkan efek sitotoksis pada berbagai baris sel kanker, menjadikannya calon yang menarik untuk terapi anti-kanker.

Penelitian ini berfokus pada sintesis AgNP dari ekstrak kulit Punica granatum, evaluasi potensi antibakteri terhadap panel patogen klinis yang relevan, dan penilaian sitotoksisitas pada baris sel kanker usus besar.

Metode

Persiapan Ekstrak Kulit

Satu kilogram buah delima Arab Saudi (dikosentrasikan di Taif) dicuci, dikupas, dan dikeringkan. Kulit digiling menjadi bubuk halus, dan 10 g direndam dalam 100 mL air double-distilled selama 24 jam pada suhu ruangan. Campuran difilter melalui kertas Whatman No. 1 untuk mendapatkan ekstrak air, dilakukan dalam kondisi steril.

Sintesis AgNP

0,1 mM nitrate perak dicampur dengan 250 mL air double-distilled. Sepuluh mililiter ekstrak kulit ditambahkan, dan larutan diayun selama 5 menit. Perubahan warna dari bening menjadi cokelat tua, yang diamati setelah 24 jam, menunjukkan pembentukan Ag⁰. Suspensi di-sentrifugasi pada 15.000 RPM selama 15 menit, diulang empat kali, menghasilkan AgNP yang bersih untuk analisis selanjutnya.

Karakterisasi

Spektra UV-Vis (200–800 nm) direkam pada 24, 48, dan 72 jam menggunakan Perkin Elmer Lambda 950. Difraksi sinar-X (PANalytical) menentukan struktur kristal. TEM (JEOL JEM-1230) dan SEM (JSM 6380 LA) menilai morfologi dan ukuran; EDX (JED 2200) mengkuantifikasi komposisi elemen.

Uji Antibakteri

Suspensi Bakteri

Isolat klinis (E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27584, P. vulgaris ATCC 8427, S. typhi ATCC 14028, S. aureus ATCC 29213, S. epidermidis MTCC 3615, K. pneumoniae) direvive, dikultur pada agar nutrien, dan disiapkan pada 10⁶ CFU mL⁻¹.

Difusi Lubang Agar

Lubang diisi dengan 25, 50, 75, dan 100 µL suspensi AgNP. Piring diinkubasi pada 37 °C selama 24 jam, dan zona inhibi (mm) diukur. Setiap uji dilakukan secara triplikasi.

Sitotoksisitas

Proliferasi Sel

Sel kanker usus besar RKO (ATCC CRL-2577) ditanam pada 5 × 10³ sel mL⁻¹ dalam plate 96-tekuk dan diperlakukan dengan 0,3–100 µg mL⁻¹ AgNP. Uji Alamar Blue dilakukan pada hari 3 dan 5, mengukur unit fluoresensi relatif.

Apoptosis/Nekrosis

Sel diwarnai dengan acridin orange/etidium bromide (AO/EtBr) setelah 5 hari paparan 1,5–25 µg mL⁻¹ AgNP dan diperiksa di bawah mikroskop fluorescensi untuk mengidentifikasi sel hidup, apoptosis, dan nekrosis.

Analisis Statistik

Data dianalisis menggunakan satu-arah ANOVA (GraphPad Prism 6.0). Hasil dengan p < 0,05 dianggap signifikan secara statistik.

Hasil dan Pembahasan

Sintesis hijau berjalan lancar, dengan pergeseran warna yang terlihat mengonfirmasi pembentukan AgNP. Spektra UV-Vis menampilkan puncak plasmon karakteristik pada 378 nm, yang intensitasnya meningkat seiring waktu, yang mencerminkan konsentrasi nanopartikel yang lebih tinggi.

Pola XRD cocok dengan struktur kubik berpusat muka perak (JCPDS No. 04-0783). Gambar TEM mengungkapkan partikel bola yang terdistribusi seragam berkisar dari 20 hingga 40 nm, rata-rata 26,95 nm. SEM mengonfirmasi morfologi yang serupa, sementara analisis EDX mengkuantifikasi 70% Ag menurut berat, mengonfirmasi sintesis yang berhasil.

Pengujian antibakteri menunjukkan zona inhibi yang bergantung pada dosis. Bakteri Gram-negatif (E. coli, P. aeruginosa, S. typhi) dan Gram-positif (S. aureus, S. epidermidis, K. pneumoniae) terhambat, dengan efek paling terang diamati pada konsentrasi 100 µL. Secara menarik, S. typhi menunjukkan kemiringan yang lebih rendah, sejalan dengan laporan sebelumnya.

Uji sitotoksisitas mengungkapkan penurunan 56% viabilitas sel RKO pada hari 3 dan 61% pada hari 5 dengan 12,5 µg mL⁻¹ AgNP. Pewarnaan AO/EtBr mengonfirmasi perubahan apoptosis dan otophagi yang terkait, mengindikasikan bahwa nanopartikel ini dapat memicu jalur sel mati terprogram dalam sel kanker usus besar.

Kesimpulan

Ekstrak kulit delima berfungsi sebagai agen pengurang yang efektif dan berkelanjutan untuk menghasilkan AgNP dengan ukuran optimal (20–40 nm) untuk pengiriman obat. Partikel yang disintesis menunjukkan aktivitas antibakteri yang kuat terhadap spektrum patogen klinis yang relevan pada konsentrasi rendah dan menunjukkan sitotoksisitas yang signifikan terhadap sel kanker usus besar. Temuan ini memosisikan AgNP sintesis hijau sebagai calon yang menjanjikan untuk pengembangan terapi antibakteri dan anti-kanker ganda.

Singkatan

EDX

Spektroskopi X-ray dispersif energi

SEM

Mikroskopi elektron pemindai

TEM

Mikroskopi transmisi elektron

XRD

Difraksi sinar-X