AMOBILISASI SEL

AYU TRY SARTIKAAZWAR NASHIR ASBESSE SURWANTI

DEWI RATNASARI ADRIDIAN FUSPITA DEWI SYAMSUDDIN

DINA DHAIFINA ANASDWI YULIANTI ALIFAHFADLI DZULHIDAYAT

MUKASIFAHABDUL RONI

KELOMPOK 3

P E M B A H A S A N

1. PENGERTIAN AMOBILISASI

2. KEUNTUNGAN AMOBILISASI SEL

3. METODA DAN MATRIKS AMOBILISASI

4. TEKNIK DAN PROSES

AMOBILISAI SEL

Pengertian

• Amobilisasi sel didefinisikan oleh Chibata (1978) sebagai suatu metoda untuk mengurung atau menempatkan sel mikroba secara fisik pada suatu ruang tertentu dimana sel masih memiliki aktivitas katalitik serta dapat dipergunakan secara kontinu dan berulang kali.

• Amobilisasi dalam bidang bioteknologi didefinisikan sebagai suatu cara yang digunakan untuk menempatkan secara fisika atau kimia suatu sel, organel, enzim atau protein lainnya ke dalam suatu penyangga berupa bahan padat, matrik, atau membran.

Keuntungan dan Keunggulan Amobilisasi Sel

1. Dapat dipakai pada sistem kontinu2. Dapat digunakan secara berulang pada sistem

batch3. Dapat dimanfaatkan untuk ekskresi metabolit

sekunder4. Dapat melindungi dari gangguan aliran

turbulen5. Dapat mencegah inaktivasi interfacial.

6. Mampu menggunakan kembali biomasa yang mahal harganya

7. Mampu secara fisikawi memisahkan antara sel, media, dan produk

8. Meningkatkan daya guna bioreaktor9. Mampu beroperasi secara

berkesinambungan dalam jangka waktu lama

Bagaimana bisa meningkatkan metabolit sekunder????• Biomassa yang tertahan pada media amobil

akan menghasilkan metabolit yang lebih tinggi dan meningkatkan konsentrasi produk. Hal ini dikarenakan sel yang tertahan akan mengalami stress sehingga produksi metabolit akan meningkat dengan sendirinya dalam waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan kultur sel biasa.

Metoda Amobilisasi Sel

• Metoda Ikatan antar Polimer (cross-linking).• Metoda Kopolimerisasi (copolymerization).• Metoda Ikatan Kovalen.• Metoda Adsorpsi• Metoda Penjerapan (entrapment).

Metoda Ikatan antar Polimer (cross-linking).

• Dinding sel mikroba yang mengandung gugus amin bebas dan gugus karboksil dapat berikatan silang dengan senyawa seperti glutaraldehid atau toluene diisosianat. Sel mikroba juga dapat diamobilisasi melalui ikatan ion dengan senyawa polielektrolit. Metoda amobilisasi dengan cara ini jarang dilakukan untuk sel. Dalam penggunaan untuk amobilisasi sel, metoda ini biasanya dikombinasikan dengan metoda penjerapan (entrapment) untuk stabilisasi proses amobilisasi.

Metoda Kopolimerisasi (copolymerization).

• Metoda ini merupakan metoda pengembangan dari metoda ikatan antar polimer (cross-linking). Pada saat proses amobilisasi biasanya ditambahkan senyawa yang berfungsi sebagai “spacer” seperti gelatin, albumin, polietilenimin ke dalam suspensi sel yang akan diamobilisasi. Selanjutnya suspensi sel ini diamobilisasi dengan metoda ikatan antar polimer. Prosedur ini akan membuat sel terperangkap pada suatu jaring kovalen. Metoda ini banyak menyebabkan kematian sel, akan tetapi pada beberapa aplikasi metoda ini dapat digunakan (Brodelius, 1987).

Metoda Adsorpsi

• Metoda ini didasarkan kepada afinitas mikroba terhadap suatu permukaan padat. Fenomena ini dapat terjadi secara alami. Misalnya, mikroba yang terikat pada butiran pasir, partikel tanah, permukaan gigi, permukaan logam dan permukaan senyawa polivinilklorida. Kekuatan afinitas mikroba terhadap suatu permukaan padat tergantung pada jenis mikroba. Reaksi yang terjadi antara permukaan padat dengan sel adalah interaksi elektrostatik. Beberapa jenis bahan yang telah digunakan untuk amobilisasi sel dengan cara ini adalah selulosa, lektin, polivinilklorida (Brodelius, 1987).

Metoda Ikatan Kovalen.

• Metoda ini dilakukan dengan cara menggunakan sistem dimana sel dapat terikat secara kovalen dengan gugus reaktif dari suatu matrik, atau sel terikat pada suatu senyawa perantara yang menghubungkan sel dengan matriknya. Contohnya matrik selulosa dapat dikombinasi dengan glutaraldehid sebagai senyawa perantara. Senyawa perantara ini sebagian besar bersifat toksik sehingga dapat merusak sel (Brodelius, 1987).

Metoda Penjerapan (entrapment).

• Metoda ini adalah metoda yang paling banyak dikembangkan untuk amobilisasi sel. Metoda ini dilakukan dengan membuat sel mikroba terperangkap di dalam matrik polimer.

Matrik Amobilisasi

1. Polimer sintetisPolimer sintetis biasanya dipilih karena ingin mendapatkan sifat fisika kimia tertentu dari matrik tersebut. Porositas dan sifat hidrofob/hidrofil dari matrik jenis ini dapat diatur lebih mudah.Contoh polimer sintetis yang banyak digunakan untuk amobilisasi sel adalah, gel poliakrilamid, metakrilat, poliurethan, resin epoksi.

2. Polimer alamPolimer alam mempunyai keunggulan yang tidak dimiliki oleh polimer sintetis yaitu, polimer alam dapat diterima oleh hampir semua jenis sel. Sel umumnya dapat mempertahankan availabilitasnya yang tinggi apabila diamobilisasi dengan polimer alam.

Polimer alam dapat dibedakan berdasarkan perbedaan mekanisme pembentukan gelnya, yaitu:Polimer alam yang membentuk gel dengan

perubahan temperatur (thermal gel) contohnya, kolagen, gelatin, agar, karagen

Polimer alam yang membentuk gel dengan reaksi pengionan, contohnya alginat, kitosan.

3. KitinKitin dan kitosan merupakan polimer poliamin yang berbentuk linier, mempunyai gugus amino aktif, dapat diproses menjadi berbagai macam bentuk mulai dari serpihan, serbuk halus, butiran, membran, spons, kapas, serat, dan gel. Keduanya bersifat biokompatibel, artinya dapat berikatan dengan sel mamalia dan sel mikroba secara agresif.

Teknik Pembuatan Sel Amobil

1. Membuat desintegrasi sel ke dalam blok-blok polimer secara mekanik. Cara ini menghasilkan keseragaman partikel yang rendah.

2. Membekukan sel bersama-sama dengan matriknya, setelah itu diperkecil ukurannya dengan pemotongan. Cara ini kurang efisien untuk pembuatan dalam jumlah besar.

3. Membuat sel menjadi manik-manik atau butiran (beads) bersama-sama dengan matriknya.

Proses Amobilisasi Sel

1. Proses amobilisasi sel diawali dengan menginisiasi kalus dengan cara penanaman eksplan pada media padat aseptis yang telah ditambahkan zat pengatur tumbuh.

2. Setelah ditutup dengan kertas aluminium, selanjutnya diinkubasi pada suhu (25 ± 3)°C hingga terbentuk kalus.

3. Setelah kalus cukup besar, dilakukan subkultur, yaitu memindahkan kalus yang telah dibagi ke media padat.

4. Subkultur dilakukan berulang kali hingga diperoleh kalus yang meremah (friable). Dari kalus tersebut dibuat kultur suspensi sel dengan media cair; kemudian diinkubasikan dengan digojog pada gyrorotary shaker (penggojog-berpusing).

5. Selanjutnya dilakukan subkultur sehingga diperoleh biomasa yang cukup.

6. Suspensi sel yang diperoleh disaring. Biomasa yang lolos disebut sel halus dan yang tertinggal di penyaring disebut sel kasar.

7. Amobilisasi dilakukan terhadap suspensi sel halus dan suspensi sel kasar dalam larutan natrium alginat.

8. Manik-manik yang mengandung sel (sel amobil) diinkubasi dalam media cair sebagai control, media produksi ditambah elisitor, dan prazat/precursor.

9. Pertumbuhan sel untuk kultur sel amobil diamati berdasarkan berat kering (BK) sel. Sel yang diamobilisasi tumbuh lebih lambat dari pada kultur suspensi sel.

Skema Proses Amobilisasi Sel

SUBKULTUR KALUS PD MEDIA PADAT

INKUBASI PD SUHU ± 25-28°C

PENANAMAN EKSPLAN + ZPT

BUAT KULTUR SUSPENSI SEL

PENYARINGAN KULTUR SUSPENSI

BUAT MANIK-MANIK SEL (SEL AMOBIL) DG

NA.ALGINAT

INKUBASI DALAM MEDIA CAIR,

MEDIA PRODUKSI DG TAMBAHAN

ELISITOR, PRAZAT

Hingga tumbuh kalus

Hingga diperoleh kalus yang friable

Hingga diperoleh jumlah tertentu

Sel kasar

Sel halus

PERTUMBUHAN SEL DIAMATI

BERDASARKAN BERAT KERING

Gambar Amobilisasi Sel

Problem dalam Sistem Sel Amobil

1. Batas partisi dan difusi (Sistem ketidaksamaan)

Nutrisi yang terdapat di luar sel tidak sama dengan yang berada di dalam sel sehingga pengeluaran metabolit sekunder susah. Sehingga sebaiknya digunakan bentuk sel yang geometris.

2. Pengukuran parameter seluler setelah amobilisasiParameter pengukuran dasar dari pertumbuhan

sel seperti peningkatan berat basah, berat kering, jumlah sel, dan indek mitotik dan penentuan respirasi sel dan viabilitas sel sulit dilakukan.

Hilangnya nutrient di dalam media akan memberikan informasi yang sedikit mengenai pertumbuhan sel atau tingkatan fisiologinya.

3. Pelepasan produk dan recoveryPelepasan produk

Pengambilan produk dari sel merupakan masalah yang utama dalam kultur. Dalam sistem yang tidak alamiah mengekskresi produk, dua tahap sistem kultur yang terdiri dari pengulangan akumulasi produk dan pelepasan produk yang sudah dipakai. Biomassa amobil yang digunakan kembali harus dapat mempertahankan membrannya atau paling tidak dapat memperbaiki fungsi membrane dengan cepat.

Produk recoveryProduksi sel amobil perlu dipertimbangkan juga dalam segi ekonominya. Metode klasik misalnya, membutuhkan pelarut yang mahal sehingga tidak ekonomis tetapi dapat membuka solusi baru dalam bidang bioteknologi, seperti penggunaan sel amobil antibody untuk menghilangkan produk tertentu dari medium.

Terima kasih