Tim ahli berhasil meningkatkan produksi gelatin dengan modifikasi secara otomatis yang dimanfaatkan untuk kebutuhan biomedis, kosmetik, diagnostik, hingga material industri dengan kualitas yang konsisten.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IGB (sumber): Bagaimana gelatin modifikasi dapat menjadi bahan baku strategis industri masa depan?
Gelatin fungsionalisasi yang dirancang khusus—diproduksi secara berulang—membuka peluang besar bagi sektor kesehatan, kosmetik, dan manufaktur.
Gelatin selama ini dikenal sebagai bahan pembentuk tekstur pada produk pangan seperti permen, kapsul lunak, dan puding.
Akan tetapi, perannya berkembang jauh melampaui industri makanan. Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology (IGB) berhasil mengembangkan sistem produksi gelatin dengan modifikasi.
Selanjutnya hasil modifikasi itu dapat diproduksi secara otomatis dalam skala gram hingga kilogram dengan kualitas yang konsisten, membuka peluang baru bagi industri biomedis, diagnostik, kosmetik, hingga material fungsional.
Gelatin adalah bahan alami yang serbaguna. Untuk menyesuaikan sifat-sifatnya dengan persyaratan spesifik berbagai aplikasi dalam bidang kedokteran, diagnostik, dan kosmetik, para ahli Institut Fraunhofer IGB mengembangkan seperangkat alat untuk fungsionalisasi kimia.
Dengan menggunakan proses otomatis, modifikasi ini sekarang dapat ditingkatkan skalanya dalam kondisi yang ditentukan, menghasilkan gelatin yang dimodifikasi dengan kualitas yang dapat direproduksi dalam skala gram hingga kilogram untuk pengambilan sampel.
Gelatin digunakan untuk menjaga bentuk permen karet, puding krim, dan kapsul lunak.
Karena kemampuannya membentuk lapisan kontinu dan stabil secara mekanis, biopolimer ini juga banyak diminati untuk pelapis, seperti yang digunakan pada tekstil, kertas, atau film fotografi, di mana gelatin bertindak sebagai pembawa pigmen dan bahan kimia.
Selain itu, protein alami ini sangat biokompatibel, sehingga cocok untuk aplikasi di bidang kosmetik dan kedokteran, misalnya, sebagai pembawa bahan aktif dan pewarna atau sebagai perban luka yang dapat mengembang.
Para ahli mengakui gelatin seringkali diperlukan penyesuaian khusus terhadap sifat material, misalnya, untuk digunakan dalam bioprinting 3D.
Gelatin, misalnya, hanya menjadi cair pada suhu yang lebih tinggi karena perilaku pembentukan gelnya yang bergantung pada suhu, tetapi kehilangan stabilitas dimensi dalam kondisi fisiologis.
Untuk kasus-kasus ini, Institut Fraunhofer untuk Rekayasa Antarmuka dan Bioteknologi IGB mengoptimalkan sifat gelatin untuk memenuhi persyaratan khusus menggunakan reaksi modifikasi kimia.
Sistem modular untuk fungsionalisasi yang disesuaikan
“Untuk digunakan dalam bioprinting, kami memodifikasi gelatin sehingga kami dapat mengontrol secara tepat baik sifat bio-tinta maupun stabilitas strukturnya setelah pencetakan,” jelas Dr. Achim Weber, Kepala Biofabrikasi dan Pengembangan Material di Fraunhofer IGB.
Selain titik gel dan titik leleh, dan dengan demikian perilaku pembentukan gel, viskositas, kelarutan, dan muatan biopolimer juga dapat disesuaikan dengan aplikasi spesifik.
Penautan silang UV dari hidrogel cetak yang terbuat dari gelatin termetakrilasi (Foto/©: Fraunhofer IGB)
Dalam kasus bioprinting, para peneliti lebih memilih untuk membuat gelatin dapat ditautkan silang secara fotokimia dengan mereaksikannya dengan anhidrida metakrilat.
“Gelatin termetakrilasi menggabungkan biokompatibilitas gelatin dengan sifat pengerasan di bawah sinar UV,” ungkap Melanie Dettling, yang melakukan dan memantau modifikasi kimia di laboratorium.
Segera setelah gelatin yang dimodifikasi disinari dengan sinar UV setelah proses pencetakan—menggunakan fotoinisiator—gelatin tersebut akan mengalami pengikatan silang untuk membentuk hidrogel padat.
Dalam hal ini, material tersebut meniru matriks ekstraseluler (ECM) sel tubuh sendiri dan, sebagai perancah struktural, mendukung adhesi, pertumbuhan, dan diferensiasi sel, sehingga memungkinkan pembentukan jaringan baru.
Gelatin yang dimodifikasi tersebut digunakan dalam proyek Uni Eropa TriAnkle, bersama dengan kolagen dan kolagen yang dimodifikasi.
Biomaterial tersebut berfungsi sebagai sistem pembawa individual untuk sel dan faktor pertumbuhan. Studi praklinis dengan implan yang pas untuk cacat sendi pergelangan kaki menunjukkan peningkatan regenerasi jaringan tendon dan tulang rawan yang signifikan, pengurangan respons inflamasi, dan percepatan penyembuhan.
Bergantung pada aplikasi yang diinginkan, metode fungsionalisasi lain juga dapat mencapai hasil yang diinginkan.
“Misalnya, kami memperkenalkan gugus tiol ke dalam biopolimer untuk memungkinkan pengikatan silang melalui apa yang disebut reaksi klik,” jelas Melanie Dettling.
Pengikatan silang dapat terjadi dengan berbagai cara – secara fotokimia menggunakan radiasi UV (ultra iolet), secara termal, atau melalui reaksi kimia.
Potensi gelatin cukup besar di Indonesia. Apa manfaat gelatin untuk sektor industry? Temukan jawaban pada artikel kedua: Gelatin Modifikasi Buka Peluang Industri Bioteknologi Indonesia Masa Depan. #SalamSobatTechnoMachinews
