Mengikuti hukum pertama robotika: Efek fotonik baru untuk penemuan obat yang dipercepat
Uncategorized

Mengikuti hukum pertama robotika: Efek fotonik baru untuk penemuan obat yang dipercepat

Fisikawan di University of Bath dan University of Michigan menunjukkan efek fotonik baru dalam nanoheliks semikonduktor.

Efek fotonik baru dalam partikel heliks semikonduktor dengan dimensi skala nano telah ditemukan oleh tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh para peneliti di University of Bath. Efek yang diamati memiliki potensi untuk mempercepat penemuan dan pengembangan obat-obatan yang menyelamatkan jiwa dan teknologi fotonik.

dalam dirinya Seri robot, penulis fiksi ilmiah Isaac Asimov membayangkan masa depan di mana robot tumbuh menjadi sahabat yang dapat dipercaya bagi manusia. Robot-robot ini dipandu oleh hukum robotika, yang pertama menyatakan bahwa ‘robot tidak boleh melukai manusia atau, dengan tidak bertindak, membiarkan manusia terluka’. Berkat penemuan fotonik baru, robot dapat memperoleh kesempatan untuk mencegah manusia dari bahaya dengan cara yang sangat berarti – dengan sangat mempercepat pengembangan obat-obatan penting, seperti antibiotik baru.

Setelah menyinari nanopartikel semikonduktor kiral dengan cahaya terpolarisasi sirkular (berwarna merah), cahaya hamburan Mie harmonik ketiga mengalir keluar (berwarna biru). Kredit gambar: Ventsislav Valev, Kylian Valev dan Lukas Ohnoutek

Saat ini, Organisasi Kesehatan Dunia menganggap resistensi antibiotik (meningkatnya ketidakefektifan obat-obatan yang saat ini beredar di pasaran) sebagai salah satu dari 10 ancaman teratas bagi kemanusiaan. Selain itu, globalisasi ditambah dengan perambahan manusia ke habitat satwa liar meningkatkan risiko munculnya penyakit menular baru. Diakui secara luas bahwa biaya untuk menemukan dan mengembangkan obat baru untuk kondisi ini dan kondisi lain menggunakan teknologi saat ini tidak berkelanjutan. Kebutuhan penelitian farmasi untuk dipercepat tidak pernah lebih mendesak dan akan mendapat manfaat besar dari bantuan kecerdasan buatan (AI).

Profesor Fisika Bath, Ventsislav Valev, yang memimpin penelitian, mengatakan: “Meskipun kami masih jauh dari otak robot positronik Asimov, temuan terbaru kami memang memiliki potensi untuk menghubungkan algoritme AI yang menganalisis reaksi kimia dan lengan robot yang menyiapkan campuran kimia – sebuah proses yang dikenal sebagai penyaringan throughput tinggi.”

Memenuhi kebutuhan kimia robot

Skrining throughput tinggi (HTS) adalah metode eksperimental yang menggunakan robot untuk menemukan obat baru. Beberapa laboratorium telah mengadopsinya, untuk membantu mereka menganalisis perpustakaan molekul yang luas. Namun, di masa depan, penemuan obat baru bisa terjadi sepenuhnya melalui HTS. Menggunakan metode ini, robot secara bersamaan mengoperasikan sejumlah besar jarum suntik, menyiapkan ribuan campuran kimia yang kemudian dianalisis secara robotik. Hasilnya diumpankan kembali ke algoritme AI, yang kemudian menentukan campuran apa yang harus disiapkan selanjutnya, dan seterusnya hingga obat yang berguna ditemukan.

Langkah analitis adalah kuncinya, karena tanpa itu, robot tidak dapat mengetahui apa yang telah mereka persiapkan.

HTS terjadi pada microplates (atau tablet) yang seukuran coklat batangan. Setiap tablet berisi sumur di mana campuran kimia dituangkan. Semakin banyak sumur yang ditemukan di tablet, semakin banyak bahan kimia yang dapat dianalisis dalam satu pukulan. Tetapi meskipun tablet modern dapat menampung ribuan sumur, ukuran meja tidak berubah.

“Untuk memenuhi persyaratan kimia robotisasi yang muncul, sumur menjadi sangat kecil – terlalu kecil untuk metode analitik saat ini,” kata Profesor Valev. “Jadi, pada dasarnya diperlukan metode baru untuk menganalisis calon obat.

“Saat ini, sebagian besar obat baru yang masuk ke pasar dan sebagian besar obat lama adalah kiral (rumus kimianya kurang simetri cermin). Oleh karena itu sangat penting untuk dapat mengukur kiralitas dalam volume kecil kurang dari 1 mm3 yang kira-kira seukuran kubus dengan sisi-sisi setebal kartu kredit.”

Efek yang ditemukan oleh para peneliti memungkinkan kiralitas diukur dalam volume yang 10.000 kali lebih kecil dari 1 mm3.

“Kami telah menggunakan materi baru yang sangat menarik yang dikembangkan oleh rekan-rekan kami di Universitas Michigan di AS, yang dipimpin oleh Profesor Nicholas Kotov,” jelas Profesor Valev. “Ini adalah struktur biomimetik (yaitu yang mensimulasikan fenomena biologis) yang secara kimiawi berkumpul menjadi heliks semikonduktor, pada skala nano, mirip dengan cara protein berkumpul.”

Profesor Kotov berkata: “Disinari dengan lampu merah, heliks semikonduktor kecil menghasilkan cahaya baru yang berwarna biru dan bengkok. Cahaya biru juga dipancarkan ke arah tertentu, yang membuatnya mudah untuk dikumpulkan dan dianalisis. Trifecta dari efek optik yang tidak biasa secara drastis mengurangi kebisingan yang dapat ditimbulkan oleh molekul dan partikel skala nano lainnya dalam cairan biologis.”

Profesor Valev menambahkan: “Ini berarti bahwa dengan mengukur cahaya biru secara hati-hati, kita dapat memastikan arah putaran (atau kiralitas) dari struktur yang kita pelajari.”

Putaran nanoheliks dapat berubah secara dramatis tergantung pada jenis biomolekul yang ada ketika heliks ini terbentuk, memberikan banyak informasi tentang sampel biologis.

“Hasil kami membuka jalan untuk mengukur kiralitas dalam volume yang berpotensi 10 juta kali lebih kecil dari 1 mm3. Meskipun struktur yang kami ukur sejauh ini jauh lebih besar daripada obat-obatan biasa, kami telah membuktikan bahwa efek fisiknya nyata, jadi pada prinsipnya, aplikasi pada molekul dan terutama obat-obatan sekarang hanyalah masalah perkembangan teknologi. Langkah kami selanjutnya adalah mencari dana untuk pengembangan ini,” kata Profesor Valev.

Mahasiswa PhD Lukas Ohnoutek, juga terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan: “Dalam nanoteknologi, salah satu tantangan besar adalah untuk dapat melihat sifat-sifat benda-benda kecil. Saat ini, ini mudah untuk benda diam tetapi masih sulit untuk benda yang mengapung bebas dalam cairan.

“Sangat memuaskan untuk mengurangi volume studi kami dengan sangat sukses – kami sekarang memfokuskan cahaya ke tempat yang tidak terlihat oleh mata kebanyakan orang. Dan dalam volume itu, kita bisa menentukan arah putaran heliks yang jauh lebih kecil.”

Sumber: Universitas Bath



Posted By : togel hongkon