Oleh: Dr Rafeezul Mohamed
Pengenalan
Kanser merupakan penyakit kompleks yang terus mencabar para penyelidik perubatan di seluruh dunia. Graphene oksida (GO) merupakan bahan nano dua dimensi yang telah menarik minat yang besar disebabkan oleh sifat fisiko-kimia yang unik dan berpotensi untuk digunakan dalam pelbagai aplikasi bioperubatan termasuk rawatan kanser. Artikel ini bertujuan untuk menerangkan potensi GO dalam rawatan kanser. Artikel ini merangkumi sifat-sifat unik GO, kaedah sintesis, dan teknik fungsian permukaannya.
Pelbagai aplikasi GO dalam diagnosis atau pengesanan awal kanser, penghantaran ubat kanser, terapi fototerma, imunoterapi, serta kombinasi sinergistik dengan rawatan konvensional diterangkan secara terperinci. Selain itu, cabaran, pertimbangan keselamatan, dan prospek masa depan dalam menterjemahkan terapi kanser meggunakan GO pada peringkat klinikal turut dihuraikan dalam artikel ini.
Sifat-sifat dan sintesis GO
GO terdiri daripada lapisan atom karbon yang tersusun dalam bentuk heksagonal. GO mempunyai ketebalan yang tinggi disebabkan oleh kumpulan berbilang oksigen berfungsi yang melekat pada permukaannya. GO juga mempunyai luas permukaan yang besar kerana sifatnya yang mengalami pengelupasan lapisan atom karbon untuk menghasilkan struktur yang berpori. GO secara semula jadi adalah bersifat hidrofilik yang memudahkan ia larut dalam air. Atom oksigen yang berfungsi pada permukaan GO memudahkan pelbagai kaedah kefungsian untuk memodifikasi sifat permukaannya untuk berinteraksi dengan pelbagai ligan, protein, atau agen terapeutik tertentu, bagi meningkatkan kesesuaian untuk pelbagai aplikasi bioperubatan.
GO turut mempunyai sifat konduktiviti elektrik yang tinggi yang menyebabkan GO digunaaan secara meluas dalam peralatan elektrik dan elektronik serta peranti sensor. GO dapat disintesis daripada sintetik grafit melalui kaedah Hummers yang dimodifikasi. Proses sintesis ini melibatkan tindakbalas bahan awal di mana grafit dicampurkan dengan campuran asid nitrik dan asid sulfat dalam keadaan beku. Kemudian, campuran ini dipanaskan dan kemudian direaksikan dengan kalium permanganat. Proses ini menyebabkan oksidasi dan pengelupasan lapisan grafit menjadi lapisan tipis GO.
GO dalam diagnosis kanser
GO dapat digunakan sebagai elemen sensor dalam pembangunan biosensor untuk mengesan biopenanda kanser. Dalam kaedah ini, GO berfungsi sebagai platform di mana ligan atau antibodi spesifik terhadap biopenanda kanser boleh diikat. Apabila biopenanda tersebut berikatan dengan ligan, ia akan mengubah keadaan permukaan GO, menghasilkan isyarat yang boleh dikesan. Biosensor berdasarkan GO telah digunakan untuk mengesan biopenanda seperti protein tumor spesifik, asid nukleik, dan makromolekul lain yang berkaitan dengan kanser. Penggunaan GO dalam imbasan fototerma turut diteroka untuk mengesan kanser dengan lebih sensitif. Dalam kaedah ini, GO berfungsi sebagai agen imbasan yang dapat menyerap cahaya inframerah dekat dengan lebih efisien.
Setelah terkena cahaya inframerah, GO akan memanaskan tisu sekitarnya dan menghasilkan perubahan suhu. Imbasan ini dapat digunakan untuk mengesan perbezaan suhu pada tisu normal dan tisu kanser, yang boleh menggambarkan kawasan yang disyaki kanser dengan lebih tepat. GO turut digunakan dalam pengesanan asid nukleik yang berkaitan dengan kanser seperti mutasi genetik. Teknik pengesanan DNA/RNA telah dibangunkan dengan menggunakan sifat struktur permukaan GO dan kemampuannya untuk membentuk hibrida dengan asid nukleik. GO juga telah digunakan dalam pembangunan imbasan optik untuk mengesan kanser. Penggunaan GO dalam imej optik, seperti mikroskopi fluoresensi, membolehkan pengesanan sel kanser dengan lebih jelas melalui sifat pemancarannya yang khas.
GO dalam penghantaran ubat kanser
GO mempunyai luas permukaan yang besar yang membolehkan ubat-ubat kanser untuk diikat atau diserap ke permukaannya. Ubat-ubat ini kemudian boleh dikeluarkan secara berperingkat ke dalam kawasan sasaran kanser. Kemampuan ini membolehkan pengurangan dos ubat yang diperlukan dan mengurangkan kesan sampingan terhadap tisu normal. Permukaan GO juga boleh difungsikan dengan ligan atau antibodi yang berikatan dengan biopenanda kanser spesifik. Ini membolehkan GO yang berfungsi sebagai pembawa ubat yang berorientasikan sasaran ke arah sel kanser.
Penghantaran ubat dengan GO juga boleh dirancang untuk diaktifkan oleh faktor luaran seperti cahaya atau suhu. Contohnya, GO boleh digunakan sebagai platform untuk ubat-ubat yang bersifat fototerapi. Apabila terdedah kepada cahaya inframerah dekat, GO dapat memanaskan dan melepaskan ubat secara terkawal, membunuh sel kanser dengan tepat. GO turut boleh menghantar gabungan ubat-ubat kanser yang berbeza dalam satu platform untuk meningkatkan keupayaan membunuh sel kanser.
GO dalam Terapi Fototerma untuk rawatan kanser
GO mempunyai sifat fototerma yang luar biasa, iaitu ia boleh menyerap cahaya inframerah dekat dengan efisien dan mengubahnya menjadi haba. Apabila terkena cahaya inframerah dekat, GO dapat memanaskan kawasan sekitarnya dengan cepat dan mencapai suhu yang memusnahkan sel kanser, sementara tisu normal tetap terpelihara. Permukaan GO dapat difungsikan dengan ligan atau antibodi yang berikatan dengan biopenanda kanser spesifik. Ini membolehkan GO dihantar secara
tepat ke arah sel kanser yang akan meningkatkan kesan terapi dan mengurangkan kerusakan terhadap tisu normal. GO juga dapat digunakan sebagai tambahan kepada agen fototermal lain, seperti nanopartikel emas, untuk meningkatkan efisiensi terapi fototermal. Kombinasi ini menghasilkan pemanasan yang lebih efektif dan terkawal dalam membunuh sel kanser.
GO dalam imunoterapi
Imunoterapi adalah pendekatan rawatan kanser yang merangsang sistem imun badan untuk mengenal pasti dan memusnahkan sel kanser. GO boleh digunakan untuk mengawal atur tindak balas imun badan terhadap kanser. Permukaan GO yang dapat difungsikan membolehkan ligan atau protein imun dapat diikat untuk menghasilkan peransang imun yang boleh meningkatkan aktiviti sel T atau sel imun yang lain. Ini dapat meningkatkan tindakbalas imun terhadap sel kanser dan merangsang sistem imun untuk mengenal pasti dan memusnahkan sel kanser.
GO turut berupaya membawa peransang imun ke kawasan kanser yang tepat untuk memaksimumkan kesan imunoterapi terhadap sel kanser. GO juga boleh digunakan untuk meningkatkan penghantaran antigen kanser kepada sel imun bagi menghasilkan tindakbalas imun yang lebih kuat dan spesifik terhadap sel kanser. Selain itu, GO dapat digunakan sebagai platform untuk pembangunan nanovaksin yang boleh merangsang tindakbalas imun terhadap kanser. Nanovaksin ini mengandungi antigen kanser dan peransang imun yang diperlukan untuk merangsang tindakbalas imun terhadap sel kanser.
Keselamatan dan cabaran regulatori dalam penggunaan GO untuk rawatan kanser
Keselamatan GO perlu dinilai secara menyeluruh. Hal ini disebabkan oleh GO dapat berinteraksi dengan sel-sel dan organ tubuh, yang akan mengubah fungsi normal mereka. Kajian toksikologi harus merangkumi kesan-kesan buruk seperti kerosakan sel dan inflamasi. Ujian in vitro dan in vivo harus dilakukan untuk menilai toksisiti dan kesan jangka pendek dan panjang GO ke atas sistem imun manusia.
Saiz ukuran, bentuk dan kefungsian permukaannya GO boleh mempengaruhi bagaimana ia diserap, diedarkan, dan dikeluarkan dari tubuh. Kemampuan GO untuk bioakumulasi (bertindakbalas dalam tubuh) dan ketahanannya terhadap sistem pembuangan tubuh harus diteliti untuk memastikan tiada peningkatan kadar toksin dalam badan pada jangka panjang. Kesan sinergi atau antagonis antara GO dan terapi lain juga harus dikaji secara mendalam kerana ia mempengaruhi keberkesanan dan keselamatan keseluruhan.
Penggunaan GO dalam aplikasi perubatan memerlukan proses pengesahan yang ketat dan pendaftaran dengan agensi regulasi yang berkenaan, seperti Bahagian Regulatori Farmasi Negara, Kementerian Kesihatan Malaysia. Peraturan dan panduanberkenaan perlu diikuti untuk memastikan produk GO yang digunakan dalam rawatan kanser adalah selamat dan berkesan. Akhir sekali, pembangunan teknologi untuk menyintesis dan kaedah fungsian GO harus dibangunkan secara yang konsisten dan efektif. Teknik ini harus dapat diulang dengan konsistensi yang tinggi dan diadaptasi untuk pelbagai jenis kanser.
Kesimpulan dan perpektif masa depan penggunaan GO
Dengan sifat uniknya seperti luas permukaan yang besar, kemampuan kefungsian, dan keupayaan fototerma, GO mempunyai peluang untuk merevolusi cara kita memerangi kanser. Namun, penting untuk mengambil pendekatan berhati-hati dalam pembangunan dan penggunaan aplikasi berdasarkan GO untuk memastikan keselamatan dan keberkesanannya. Dengan penyelidikan yang berterusan, ujian toksikologi dan kejelasan terhadap isu keselamatan, GO boleh menjadi bahan nano
penting dalam memerangi kanser. Walau bagaimanapun, kerjasama yang erat antara penyelidik, industri, dan pihak pengawal peraturan adalah penting untuk memastikan aplikasi GO yang efektif dan selamat dalam aplikasi perubatan klinikal.
Penulis merupakan Pensyarah Kanan di Jabatan Sains Bioperubatan,
Institut Perubatan dan Pergigian Termaju,
Universiti Sains Malaysia
