Dalam beberapa dekade terakhir, kanker merupakan salah satu penyakit yang menyebabkan kematian yang tinggi di dunia. Berdasarkan data WHO, pada tahun 2015 terdapat 8,8 juta kematian yang diakibatkan oleh penyakit kanker. Berdasarkan data riskesdas tahun 2013, prevalensi kanker di Indonesia mencapai 1,4% atau sekitar 347.792 orang. Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengobati kanker, salah satunya dengan menggunakan terapi radiasi atau radioterapi. Berdasarkan International Agency for Research on Cancer (IARC), dari 10,9 juta orang yang didiagnosis menderita kanker di seluruh dunia setiap tahun, sekitar 50% membutuhkan radioterapi. Terapi radiasi berhasil menyumbang 40% dari semua penyembuhan kanker di seluruh dunia serta meningkatkan kualitas hidup banyak orang lainnya. Namun, terapi radiasi kanker memiliki masalah yang besar, yaitu terapi ini tidak efektif pada pusat kanker yang kadar oksigennya rendah karena kurangnya pembuluh darah yang menembus jauh ke dalam jaringan.
Dalam proses dilakukannya terapi radiasi kanker, iridiasi sinar-x membutuhkan oksigen agar dapat menghasilkan oksigen reaktif yang dapat digunakan untuk merusak DNA ketika sinar mengenai molekul dalam sel. Terapi radiasi dianggap tidak mengenai pusat kanker itu sendiri. Para peneliti memfokuskan diri untuk menemukan solusi yang dapat lebih efektif untuk mengenai pusat kanker sehingga langsung merusak DNA kanker. Melalui fisika kuantum, nanopartikel sebagai salah satu media inovasi yang mereka pilih. Fisika kuantum adalah ilmu pengetahuan yang membahas perilaku objek dari energi tingkat molekuler, atom, hingga mikroskopis. Nanopartikel merupakan salah satu bagian fisika kuantum dalam lingkup mikroskopis karena hanya berukuran 1-100 nanometer.
Nanopartikel organosilika berpori membawa yodium dirancang sebagai solusi tepat dalam pemecahan permasalahan ini. Para peneliti mencoba untuk menyebarkan nanopartikel mereka melalui tumor spheroids, jaringan 3D yang mengandung banyak sel kanker. Penyebaran nanopartikel secara meluas dianggap efektif dalam memutuskan untaian ganda DNA kanker. Dibutuhkan waktu kurang lebih selama tiga hari untuk penyinaran spheroid selama 30 menit perhari dengan sinar-X 33,2 keV untuk membuat kehancuran total. Hal tersebut dapat terjadi dengan mengubah tingkat energi secara sistematis. Proses penyinaran hingga berdampak pada pelepasan elektron seringkali disebut dengan efek fotolistrik. Menyinarkan energi sinar-X dalam jumlah yang tepat ke jaringan akan mendorong yodium melepaskan elektron, yang kemudian menyebabkan putusnya untai ganda pada DNA inti, sehingga hal tersebut akan memicu kematian sel.
"Tampaknya awan elektron berenergi rendah dihasilkan di dekat DNA, menyebabkan putusnya untai ganda yang sulit diperbaiki, yang pada akhirnya menyebabkan kematian sel terprogram," kata salah seorang peneliti.
Dalam menciptakan solusi baru, peneliti menggunakan nanopartikel organosilika sebagai media aktif dalam proses penghancuran sel kanker membantu pelepasan elektron yang membuat putusnya untaian ganda DNA dan memicu kematian sel dengan lebih efektif.
Sumber :
Gurnawan, B. & Azhari, D. C., 2010. Karakterisasi Spektrofotometri I R dan Scanning Electron Microscopy (S E M) Sensor Gas dari Bahan Polimer Poly Ethelyn Glycol (P E G). Jurnal Sains dan Teknologi.
Takamiya, M., 2021. Fisika Kuantum Membantu Menghancurkan Sel Kanker, Jepang: EurekAlert.
