Keahlian laba-laba merajut sutera

Peneliti di Inggris dan Cina selangkah lebih maju dalam memahami bagaimana laba-laba merajut sutera yang mereka hasilkan.

Sutera laba-laba membuat penasaran para ilmuwan karena kekuatan dan elastisitasnya, dan selama beberapa puluh tahun terakhir perkembangan di bidang bioteknologi telah berhasil mensintesis sutera tiruan. Tetapi bagaimana merajut sutera seperti yang dilakukan laba-laba masih tetap menjadi misteri sampai sekarang.

Sutera laba-laba tiruan memiliki kualitas yang lebih rendah dibanding dihasilkan secara alami. Zhengzhong Shao, dari Fudan University, China, menjelaskan bahwa perbedaan kualitas ini disebabkan oleh teknik yang digunakan untuk merajut sutera tersebut. Dia mengatakan perusahaan-perusahaan yang memproduksi sutera perlu belajar merajut sutera dengan cara yang sama seperti laba-laba merajutnya.

Shao dan rekan-rekannya di Universitas Oxford, Inggris, telah meneliti laba-laba ketika laba-laba tersebut sedang merajut suteranya dan menemukan rahasia dibalik laba-laba tersebut. Tim ini menemukan bahwa kecepatan dan suhu dimana laba-laba merajut suteranya penting untuk menghasilkan sutera yang kuat dan elastis.

Shao berpendapat bahwa untuk menghasilkan sutera yang berkualitas baik, mekanika proses perajutan sama pentingnya seperti protein-protein yang digunakan untuk membuatnya. Tantangan-tantangan untuk masa mendatang mencakup pengoptimalan kondisi-kondisi perajutan dan pengurangan biaya produksi, kata Shao.

Stephen Eichhorn, Dosen Senior Biomaterial di University of Manchester, Inggris, mengatakan ke Chemical Technology bahwa dia berharap semoga penelitian ini akan mempelopori ditemukannya sutera tiruan yang "bahkan lebih baik dari yang diproduksi oleh laba-laba."

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=245)

Karet anti rusak

Profesor kimia Ludwik Leibler dan koleganya di the Paris-based Industrial Physics & Chemistry Higher Educational Institution telah berhasil membuat jaringan supramolekul berbasis mikromolekul yang memiliki sifat-sifat seperti karet yang dapat memperbaiki diri sendiri pada suhu kamar. Elastisitas dari karet biasanya merupakan kontribusi dari molekul makronya, karena jika mikro molekul yang menyusun suatu jaringan maka akan timbul sifat kristal yang tidak elastis. Dan meski beberapa material yang bisa memperbaiki diri sendiri telah dibuat sebelumnya, namun biasanya memerlukan panas untuk memperbaiki kerusakannya seperti pecahan atau sobekan.

Molekul-molekul kecil baru, yang terbuat dari asam lemak dengan kombinasi dari satu, dua atau tiga gugus amida yang berbeda, saling berikatan hidrogen satu dengan yang lainnya membentuk jaringan supramolekul. Molekul-molekul kecil yang menyusun sebuah jaringan dan mengalami cross-linking yang reversible dapat bersifat seperti karet. Leibler berkata, "Kemampuan menyambung diri ini terjadi karena keberadaan ikatan hidrogen yang banyak, tahan lama dan terbuka pada permukaan patahan". Patahan dari karet ini perlu dihubungkan satu dengan yang lainnya dulu supaya dapat menyambung utuh kembali.

Lieber berkata material baru ini tidak bersifat sebagai perekat, karena hanya bagian yang patah atau putus saja yang bisa menyambung kembali. Permukaan patahan masih dapat saling menyambung utuh kembali jika direkatkan dalam jangka waktu kurang dari satu minggu pada suhu kamar.

Dari sudut pandang ilmu kimia, menggunakan turunan asam lemak untuk menyusun material multifungsi dan gugus fungsional baru yang mampu dihubungkan dengan ikatan hidrogen telah membuka jalan lebar bagi pengembangan ilmu material, kata Leiber.

Gambar senyawa penyusun dari jaringan supramolekul dengan kemampuan memperbaiki diri yang tersusun dari molekul asam lemak yang mengandung kombinasi dari 3 amides-amidoethyl imidazolidone (kiri atas), di(amidoethyl) urea (kanan atas), and diamidotetraethyl triurea.

Kimiawan polimer Krzysztof Matyjaszewski dari Carnegie Mellon University memberikan pujian kepada para peneliti karena menggunakan bahan baku yang terbarukan dan sederhana yaitu minyak nabati sebagai sumber dari asam lemak. Dia berkata, selama ini material yang dapat memperbaiki diri sangat tergantung dari senyawa kimia dan proses pembuatan yang kompleks.

Disadur dari: http://pubs.acs.org/cen/news/86/i08/8608notw7.html

(dikutip dari: Chandra Wahyu Purnomo, UGM, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=246)

Menghilangkan herbisida dari air

Sebuah herbisida yang berpotensi berbahaya bisa dihilangkan dari air dengan efisiensi tinggi menggunakan sebuah metode yang dikembangkan oleh ilmuwan-ilmuwan di Amerika Serikat.

James Economy di University of Illionis, Urbana-Champaign, Amerika Serikat, dan rekan-rekannya telah membuat sebuah serat teraktivasi kimiawi yang bertindak sebagai filter untuk menghilangkan atrazin dari air.

Atrazin, salah satu herbisida yang paling banyak digunakan di Amerika Serikat, ditemukan dalam air minum yang terdapat di negara tersebut. Meskipun efeknya terhadap manusia belum diketahui, James Economy mengatakan zat ini merupakan karsinogen potensial dan bisa mengganggu produksi hormon-hormon normal. Agen Proteksi Lingkungan (EPA) Amerika Serikat telah menentukan tingkat kontaminan maksimum sebesar hanya 3 bagian per milyar (ppb) untuk air minum.

Menurut James Economy, penghilangan atrazin dari air sangat esensial, bukan hanya di Amerika Serikat tetapi juga di negara lain seperti di China. "Penting untuk menghilangkan material toksik ini dari air-air permukaan yang muncul dari herbisida-herbisida kiriman dari lahan perkebunan," paparnya.

Saat ini metode perlakuan air yang paling baik menggunakan karbon-karbon teraktivasi − material-material berpori dengan luas permukaan yang sangat tinggi − yang menyerap atrazin. Akan tetapi, telah diketahui bahwa ukuran pori dari karbon yang teraktivasi bisa memiliki efek yang kuat terhadap kemampuan karbon teraktivasi untuk menyerap atrazin, dan sehingga zat organik bisa memblokir pori-porinya.

James Economy membuat sebuah bentuk berserat dari karbon teraktivasi. Ini dibuat dengan melapisi sebuah serat kaca dengan sebuah resin polimer bersama dengan sebuah katalis untuk "mengaktivasinya". Filter berserat tersebut kemudian dirakit menjadi sebuah catridge untuk digunakan. Dia menemukan bahwa sistem ini lebih efisien dalam menghilangkan atrazin dari air sampai kadar dibawah 3 ppb yang direkomendasikan dibanding karbon-karbon teraktivasi granular yang tersedia di pasaran.

Disadur dari: http://rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: d

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=251)

Fakta tentang Feromon

Senyawa kimia yang kuat ini telah diidentifikasi pada ngengat, gajah dan ikan, ungkap Tristam D. Wyatt. Akan tetapi, berlawanan dengan cerita populer yang sering dimuat di media massa, kita masih berusaha untuk dapat mengisolasi feromon dari manusia..

Lima puluh tahun yang lalu, Peter Karlson dan Martin Luescher mengajukan nama baru untuk senyawa yang digunakan sebagai alat komunikasi antar individu pada spesies yang sama; yaitu feromon. Feromon (Pheromone) berasal dari bahasa latin; pherein yang artinya memindahkan, dan hormone yang artinya mencetuskan. Sekilas feromon mempunyai bunyi yang sama dengan hormon, untuk menekankan arti bahwa feromon memang mempunyai beberapa kemiripan dengan hormon. Feromon seperti laiknya hormon bersifat spesifik dan aktif dalam hitungan menit. Definisi feromon adalah senyawa yang disekresikan oleh satu individu dan diterima oleh individu lain pada spesies yang sama, di mana mereka akan memberikan reaksi yang spesifik, seperti misalnya perubahan perilaku atau proses perkembangan dan pertumbuhan.

Sejak saat itu, feromon telah ditemukan di berbagai spesies, berfungsi mengirim sinyal pada lobster, anak kelinci yang sedang menyusu, dan pembangunan sarang dan menyusuri jejak yang dilakukan semut. Feromon juga diproduksi dan digunakan pada ganggang, jamur, sel bersilia dan bakteri.

Feromon seks pada ikan, akan menarik ikan jantan dari betina yang akan bertelur. Pejantan yang paling sensitif akan datang terlebih dahulu. Pada beberapa jenis anggrek, diproduksi feromon yang menyerupai feromon yang disekresi kumbang betina, untuk menarik kumbang jantan untuk membantu proses penyerbukan. Identifikasi dan sintesis feromon telah memberikan berbagai keuntungan, misalnya sebagai cara paling ramah lingkungan dalam mengontrol hama . Feromon dapat digunakan untuk menggiring hama ke dalam jebakan ataupun membingungkan pejantan sehingga mereka tidak dapat menemukan betinanya. Sifat spesifitas yang tinggi dan toksisitas yang rendah berdampak utuhnya ekosistem.

Feromon ini juga terdapat pada mamalia. Pada tahun 1996, ditemukan bahwa feromon sex pada gajah adalah sebuah molekul kecil-(Z)-7-doddecen-1-yl acetate- yang juga terdapat pada ngengat. Gajah dan tikus mensekresikan feromon mereka pada protein urin.

Bagaimana dengan manusia? Sebagai bagian dari mamalia, kita sepertinya juga memiliki feromon. Ketiak merupakan kandidat utama, karena bau ketiak berkembang sejalan dengan pubertas. Bagaimanapun, perilaku manusia dan emisi senyawa kimia yang dihasilkan tubuh manusia begitu kompleks untuk diteliti. Sejauh ini, tidak ada satu pun feromon yang diidentifikasi, walaupun kata feromon telah begitu populer. Salah satu kandidat terkuat adalah sebuah senyawa dari ekstrak ketiak wanita yang tampaknya menyebabkan sinkronisasi menstruasi pada wanita yang tinggal berdekatan pada lingkungan yang sama. Identifikasi senyawa tersebut benar-benar ditunggu, setidaknya senyawa tersebut potensial memberikan harapan untuk pembuatan kontrasepsi yang dapat dihidu (dibaui).

Disarikan dari:

Wyatt, T.D. Fifty years of pheromones. Nature 457, 262-263

http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7227/full/457262a.html

(dikutip dari: Kristy Iskandar, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=252)

Gula Sebagai Bahan Kaca, Kenapa Tidak?

Kelak di masa depan, polimetil metakrilat (PMMA) yang lebih dikenal sebagai kaca akrilik mungkin akan terbuat dari bahan alami seperti gula, alkohol, bahkan asam lemak. Bila dibandingkan dengan proses produksi kimia sebelumnya, sebuah proses bioteknologi untuk menghasilkan material ini akan jauh lebih ramah lingkungan.

PMMA dibuat dengan cara mempolimerisasi metil metakrilat (MMA). Para ilmuwan di University of Duisburg-Essen and the Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) telah menemukan suatu enzim dalam strain bakteri yang dapat digunakan untuk produksi prekursor dari MMA secara bioteknologi.

Dr Thore Rohwerder dan penelitiannya telah menjadi salah satu dari tiga nominator untuk European Evonik, sebuah penghargaan penelitian di Eropa. Kompetisi ini dikepalai oleh Dr Arend Oetker, presiden dari Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft − sebuah asosiasi untuk para penyumbang keilmuan Jerman. Sasaran dari penghargaan ini adalah untuk merangsang para peneliti muda untuk mengambil langkah kedepan dalam mendukung bisnis berbasis penelitian. Topik dari penghargaan Evonik tahun 2008 adalah "White Biotechnology" yang difokuskan di bidang industri bioteknologi. Penghargaan ini memiliki hadiah sebesar EUR 100,000 dan tahun ini diberikan kepada Dr. Paul Dalby dari University College London pada tanggal 12 November di Berlin. Metode Dalby untuk mengkominasikan enzim dan mengubah-suainya untuk fungsi baru telah berhasil merebut hati para juri.

Enzim ini ditemukan oleh Dr. Thore Rohwerder dan Dr. Roland H. Müller. Mereka menamainya 2-hidroksisobutiril-CoA mutase. Enzim ini memungkinkan sebuah pengubahan struktur karbon C4 linear menjadi struktur bercabang. Senyawa dari tipe reaksi ini adalah prekursor untuk MMA. Aspek revolusionernya terletak pada kemampuan enzim ini bilamana diintegrasikan dengan mikrorganisme yang tepat akan mampu mengubah senyawa gula dan senyawa alam lainnya menjadi produk yang diinginkan. Hingga kini, satu-satunya cara untuk menghasilkan prekursor ini, yaitu 2-hidroksibutirat (2-HIBA), adalah dengan proses kimia murni berbahan dasar senyawa petrokimia.

Industri kimia di seluruh dunia telah mencari proses biologis yang tepat, sehingga di masa depan, bahan dasar terbaharukan dapat juga digunakan sebagai dasar dari reaksi sintesis MMA. Mutasi yang disinggung disini memberikan solusinya: sebuah enzim yang mampu mengubah gugus fungsional dari satu posisi ke posisi lain dalam sebuah molekul. Dalam sebuah penelitian pasca-doktoral di UFZ Department of Environmental Microbiology, Dr Thore Rohwerder dan pembimbingnya Dr Roland H. Müller telah menemukan enzim dalam strain baktei yang berhasil diisolasi ketika mereka sedang mencari bakteri yang tepat untuk mendegradasi polutan MTBE (metil tersier butil eter).

Alasan para juri untuk memberi penghargaan sehubungannya dengan kepentingan industri adalah dalam rentang waktu mendatang, diperkirakan sepuluh persen dari permintaan pasar untuk MMA dapat dihasilkan dengan proses bioteknologi. Pasar dunia untuk material ini adalah sekitar 3 juta ton yang bernilai sekitar 4 miliar Euro. Akan dibutuhkan waktu sekitar empat tahun untuk menciptakan sebuah sistem bakterial dalam sebuah proses yang berjalan (skala pilot), dan dalam waktu sepuluh tahun sebuah proses dengan teknologi ini diperkirakan telah berjalan, dengan angka pendapatan sekitar 150 hingga 400 juta Euro.

PMMA adalah sebuah plastik sintetik dikembangkan di tahun 1928 dan hari ini dihasilkan dalam jumlah yang amat besar. PMMA umumnya dikenal sebagai kaca akrilik, dan digunakan untuk kaca anti-pecah dan alternatif kaca dengan berat ringan, dimana aplikasinya antara lain kacamata pelindung dan lampu kendaraan. PMMA memiliki banyak aplikasi termasuk prostetik, cat, dan perekat. PMMA dijual dengan berbagai nama dagang, diantaranya "Plexiglas®" (Evonik) dan "Altuglas" (Arkema).

Dalam GDR, nama yang dipakai untuk produk ini adalah "O-Glas" atau "Piacryl". Plastik ini rapuh, namun sangat resistan terhadap sinar UV yang membuatnya tahan terhadap cuaca. Tingkat kejernihan yang tinggi dan berat yang ringan berarti gelas akrilik memiliki kelebihan dibandingkan gelas tradisional. Material ini pun telah digunakan untuk atap dari stadium Olimpiade di Munich pada tahun 1970. Para ahli memperkirakan bahwa permintaan dari gelas akrilik akan berkembang lebih pesat di masa depan, seperti salah satu penggunaannya untuk unit fotovoltaik / sel matahari.

(dikutip dari: Tomi Rustamiaji, S.Si, ITB, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=253)