MAKALAH PENGANTAR TEKNOLOGI INFORMASI

BIO-NANOTEKNOLOGI: PEMANFAATAN NANOTEKNOLOGI DALAM BIOLOGI

OLEH:

AMIN ROBI SETIAWAN

111810401008

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

TAHUN 2012

I. PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Aplikasi nanotechnology pada bidang biologi dan biokimia yang

digunakan bagi pengembangan bahan alam termasuk di dalamnya untuk

menghasilkan sebuah bahan/alat yang baru.

DNA (Deoxyribonucleicacid) adalah  sebuah “molekul raksasa”yang

tersembunyi dalam inti sel hidup. Semua informasi tentang tubuh,dari  mulai 

warna rambut, bentuk hidung,bentuk mata ,warna kulit hingga bentuk dan

fungsi sel terkodekan dalam bagian yang disebut dengan gen dalam DNA.

Berat kode genetic dalam DNA adalah  5x10-10 gram ,sedangkan lebarnya

adalah2x10-4 milimeter. Dengan ukuran  itu,jika direnggangkan  panjangnya

mencapai  3 meter.

DNA terdiri  atas milyaran pasang  basa yang tersusun  dalam bentuk

rantai heliks. Setiap rantai selalu terdiri dari empat kode : A(adenine),

T(timin), G(guanine), S(sitosin),dimana A berpasangan dengan T  dan G

berpasangan dengan S

Molekul DNA  berhasil “diubah” dan “disesuaikan” oleh prof  Ehud

Saphiro menjadi sebuah computer terkecil di dunia. Jika computer biasa

menggunakan prosesor bahasa biner, maka empat kode nukleotida  dari

sepotong DNA  mampu mengolah sekitar 70.000.000.000 operasi

matematika. Sehingga komputer supermini  ini 100.000 kali lebih cepat dari

computer konvensional tercanggih yang ada pada saat ini. Hal ini merupakan

penemuan spektakuler dan tercatat dalam Guiness Book World of Record 

sebagai “The Smallest Biological Computing Device”.

Kutipan di atas merupakan salah satu dari pengembangan bio-

nanoteknologi, masih banyak lagi yang perlu penjelasan lebih rinci. Hal

tersebut menjadi latar belakang dari penulisan dan penyusunan makalah ini.

1.2. Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang akan dibahas pada makalah ini adalah:

I.2.1. Apa definisi Bio-nanoteknologi?

I.2.2. Bagaimana manfaat nanoteknologi bagi kehidupan?

I.2.3. Bagaimana manfaat nanoteknologi dalam biologi?

I.2.4. Apa saja kelebihan bio-nanoteknologi dalam pengembangan

sains?

1.3. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk menjelaskan:

1.3.1. definisi dari bio-naoteknologi,

1.3.2. manfaat nanoteknologi bagi kehidupan,

1.3.3. peran nanoteknologi dalam biologi,

1.3.4. kelebihan bio-nanoteknologi dalam pengembangan sains.

II. PEMBAHASAN

Bio-nanoteknologi merupakan gabungan antara biologi dan

nanoteknologi yang cenderung untuk menghasilkan teknologi khususnya

nanoteknologi dari bahan biologis. Adapun istilah lain yang sering dikait-

kaitkan dengan bio-nanoteknologi adalah nano-bioteknologi, yaitu

pemanfaatan nanoteknologi untuk pengembangan bioteknologi. Namun

demikian keduanya saling berkaitan seperti pada skema berikut:

Nanoteknologi sendiri memiliki banyak sekali manfaat bagi kehidupan

manusia. Berikut merupakan contoh pemanfaatan nanoteknologi dalam

kehidupan :

Teknologi Nanosolar, yaitu pemanfaatan partikel nano sebagai panel

tenaga surya.

Nanomedicine, adalah salah satu penerapan nanotechnology.

Pendekatan bidang ini didasarkan pada penggunaan nanomaterial

bidang pengobatan sebagai nanoelektronik biosensor dan mungkin

dimasa depan sebagai aplikasi dari molekular nanoteknologi.

Nanomedical melakukan pendekatan pada sistem penghantaran obat

dengan pengembangan partikel dalam skala nano, sehingga mampu

meningkatkan bioavailabilitas dari obat. Bioavailabilatas mengacu

kepada keberadaan molekul obat dalam tubuh dan hubungannya

dengan nanotech diharapkan mampu untuk melakukan hal yang lebih

baik. Sistem penghantaran obat dengan nanotech lebih mengacu pada

upaya memaksimalkan bioavailabilitas diantara reseptor spesifik dalam

jangka waktu tertentu. Hal ini akan dicapai oleh target molekul dengan

perangkat nanoengineered. Metode baru dalan nanoengineered adalah

pegembangan material untuk perangkat ultrasonik dan MRI yang lebih

baik. Materi yang dikembangkan mungkin lebih efektif dalam merawat

penyakit seperti kanker.

Perangkat elektronik juga tidak lepas dari teknologi nanopartikel.

Bahkan dalam beberapa tahun terakhir telah ditemukan komputer

dengan prosesor yang terbuat dari DNA atau yang biasa disebut

Komputer DNA, meskipun sampai saat ini penelitian mengenai komputer

DNA masih belum jauh lebih baik dari komputer konvensional karena

penelitian masih terbatas pada prosesor saja.

Pemanfaatan nanoteknologi juga merambah pada masalah pangan dan

pertanian. Kemasan makanan antimikroba misalnya, mampu mencegah

pertumbuhan jamur/bakteri yang dapat membusukkan makanan karena

memiliki nanopartikel perak (Ag) yang memiliki sifat antimikroba. Selain

itu terdapat pula kemasan anti-UV yang terbuat dari nanopartikel TiO2;

deteksi mikroba pada pangan oleh protein luminescent yang mampu

menempel pada Salmonella dan E.coli; dan sensor penguji kadaluwarsa

berupa nanosensor yang sensitif terhadap gas yang ditimbulkan

makanan basi. Sedangkan dalam pertanian telah ditemukan nano-farm

yang merupakan pupuk dan pestisida dari bahan nanopartikel.

Dalam bidang industri, nanoteknologi juga banyak digunakan.

Nanofluids-lubricants yaitu nanopartikel yang berada pada fluida yang

mampu meningkatkan thermal properties (performs well at high/low

temperatures, transfers heat well, insulates well, dll.). Disamping itu

partikel nano dimanfaatkan pula untuk membuat Nanocompossite,

Nanocoating, Anti-corrosion, dan Anti-fouling.

Keterkaitan antara biologi dan nanoteknologi sangat banyak, salah

satunya adalah komputer nano yang telah disinggung pada pembahasan

sebelumnya. Selain itu penemuan mikroskop dengan teknologi nano juga

merupakan hal yang menakjubkan.

Prosesor dari DNA

Jika komputer DNA akan dirancang memiliki kecepatan 100.000 kali

lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan biaya yang lebih

murah. Maka mikroskop teknologi nano yang telah ditemukan oleh dua ahli

fisika Heinrich Rohrer dan Gerd Karl Binnig memiliki keunggulan tersendiri.

Mikroskop biasa tidak dapat melihat dalam ukuran skala nano. Ini

disebabkan ukuran atom atau molekul yang lebih kecil dari panjang

gelombang cahaya yang tampak pada panjang gelombang antara 500-

700nm. Sedangkan Scanning Tunelling Mikroscope (STM), mikroskop yang

mereka temukan merupakan suatu peralatan yang berguna untuk melihat

struktur material berdasarkan distribusi electron atom-atom permukaan ketika

diberi medan listrik yang besar antara permukaan sampel dengan sebuah

jarum yang ukurannya dalam nanometer. Karena muatan selalu berkumpul

diujung yang tajam, maka jarum ini mesti sekecil-kecilnya agar dihasilkan

medan listrik yang besar. Jarum ini didekatkan pada permukaan sampel lalu

diberi beda potensial yang tinggi untuk menghasilkan medan listrik yang

besar antara jarum dan permukaan sampel. Karena medan listrik yang besar

ini maka elektron-elektron dari atom-atom pada permukaan logam berusaha

melompat keujung jarum tadi. Keluarnya elektron ini dapat diamati dengan

bantuan komputer sehingga distribusi elektron yang juga menunjukan

distribusi atom dapat diperoleh.

Sistem kerja Scan Tunneling Microscopy

Alat Scan Tunneling Microscopy

Alat ini berguna untuk menggambarkan kedudukan atom di

permukaan sampel untuk menentukan lekak lekuk permukaan bahan.

Gambar yang dihasilkan dengan STM ini mampu mencapai ketelitian sampai

1/25 dari ukuran diameter atom tunggal sehingga membuat gambar yang

dihasilkan dapat terlihat dengan jelas meskipun objek aslinya hanya berorde

beberapa nanometer saja. Dengan ketelitian seperti itu, gambar tiga dimensi

yang dihasilkan oleh STM ini mampu menangkap permukaan sebuah

material dengan baik yang sangat berguna terutama pada penelitian dasar

material nano seperti kekasaran permukaan, observasi cacat pada

permukaan, serta penentuan ukuran molekul dan agregat pada permukaan

sebuah material.

Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM

Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebig sederhana lagi

yaitu untuk bahan yang memiliki konduktifitas rendah dibuatlah Atomic Force

Microscope (AFM). Mikroskop ini benar-benar menyentuh permukaan struktur

permukaan atom secara akurat. Dimana ujung jarum AFM disentuhkan dan

digerakkan perlahan-lahan sepanjang permukaan struktur dari atom molekul

dapat dilihat pada gambar. Jarum AFM mempunyai pegas yang bisa

meregang dan merapat sesuai dengan permukaan atom.

Jarum AFM yang digerakan sepanjang permukaan stuktur atom.

alat Atomic Force Microscope

Dengan kedua alat inilah para para peneliti akhirnya mampu

merekayasa untuk menyusun atom-atom dalam skala nano yang sangat

dibutuhkan dalam teknologi nano. Berbagai temuan yang spektakuler di

banyak bidang mulai dari semikonduktor, metalurgi, elektro kimia, bahkan

biologi molecular mampu diungkap oleh alat STM dan ATM ini.

III. KESIMPULAN

Dari pemaparan di atas dapat disimpyulkan bahwa:

1. Bio-nanoteknologi merupakan gabungan antara biologi dan

nanoteknologi yang cenderung untuk menghasilkan teknologi

khususnya nanoteknologi dari bahan biologis

2. Manfaat nanoteknologi sangat besar bagi seluruh aspek kehidupan,

dengan ditemukannya peralatan dari bahan nanopartikel.

3. Nanoteknologi memiliki kontribusi besar dalam biologi, begitu pula

sebaliknya.

4. Alat- alat yang telah ditemukan dengan teknologi nano memiliki

banyak kelebihan dibandingkan dengan teknologi konvensional.

DAFTAR PUSTAKA

Yang. Peidong. Luzzi. David E. .2007. Nanotechnology. Microsoft® Student

DVD. Redmond, WA: Microsoft Corporation.

Bish S. et al.2007. Polymeric nanoparticle-encapsulated curcumin

(nanocurcumin): a novel strategy for human cancer therapy. Journal

of Nanobiotechnology. Biomed Central.

http://www.jnanobiotechnology.com

Poli,M.E. 2006.Teknologi Masa Depan ”Nanoteknologi”. Manado: UNIVERSITAS SAM RATULANGI.