Catatan Kimia Medisinal #2

Pada pertemuan yang kedua, banyak dibahas terkait antibiotik. Proses produksi antibiotik tidak jauh dari bioteknologi. Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, funi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup seperti enzim, kesemuanya ini juga terkait dengan proses produksinya yang dapat menghasilkan barang dan jasa. Perlu diketahui bahwa bioteknologi ini terbagi menjadi 2, yaitu biokonveksi dan biofermentasi. Yang dimaksud dengan biokonveksi artinya dalam menemukan suatu obat baru, terjadi perubahan molekul awal (intinya) ke produk yang pada akhirnya molekul awal intinya juga sama, namun terdapat perubahan pada gugus fungsinya. Contohnya bisa dilihat pada gambar berikut:

Jadi pada obat baru tersebut yang telah mengalami transformasi struktur dari awalnya oleh mikroba, struktur intinya masih sama, sama-sama steroid, namun telah mengalami modifikasi pada gugus fungsinya.

Sementara yang dimaksud dengan biofermentasi merupakan teknologi untuk menemukan obat baru yang struktur dari obat baru tersebut telah benar-benar berbeda. Contohnya penisilin yang dibuat dari alanin yang memiliki struktur inti berbeda dengan penisilin.

Kata dosen, produk antibiotik harus berasal dari mikroba, sering ditemukan di literatur yang menyebutkan bahwa produk sintesis yang berkhasiat dapat menghambat pertumbuhan bakteri atau mematikannya disebut juga antibiotik, penyebutan tersebut salah, seharusnya bukan antibiotik tapi antibakteri. Antibiotik berbeda dengan antibakteri. Antibakteri terbagi menjadi 2 golongan yaitu antiprotozoa dan antibiotik. Contohnya saja obat floxacim yang dibuat secara sintesis sering disebut sebagai antibiotik padahal seharusnya antibakteri.

Contoh obat yang dibuat secara sintesis selain floxacim adalah kloramfenikol. Benar dibuat secara sintesis karena bukan dengan bantuan mikroba secara biofermentasi. Berikut merupakan struktur kimia kloramfenikol.

Terkait biofermentasi, dalam hal ini terdapat dua teknik untuk melakukannya yaitu dengan menggunakan metode surface process atau dengan submerged process.

Dengan surface process mikroba ditanam di dalam cawan petri di atas permukaan media tanam. Cawan petri tersebut ditutup dan diinkubasi dalam inkubator selama waktu yang telah ditentukan. Mikroba tersebut ketika dipanen akan menghasilkan suatu daerah hambatan yang kemudian daerah hambat tersebutlah yang diisolasi yang diharapkan berpotensi sebagai antibiotik. (Sebenarnya terkait teknik ini, saya masih kurang mengerti dengan penjelasan dosennya, jadi harap dimaklumi apabila terdapat kesalahan, silakan cari dari literatur lain).

Sementara dengan menggunakan submerge process, biasanya penanaman mikroba dilakukan dalam bioreaktor atau bisa juga dalam Erlenmeyer. Apapun alatnya yang penting terdapat elektrode, pengatur udara, pengatur oksigen, pengatur suhu, pengatur penambahan reagen (misal NaOH/HCl), dan tempat sampling. Bioreaktor biasa digunakan pada industri-industri besar dan biaya yang dibutuhkan juga cukup banyak. Sementara Erlenmeyer sering digunakan oleh mahasiswa yang melakukan penelitian, namun kelemahannya peluang terkontaminasi oleh zat lain cukup besar.

Antibiotik juga bisa dihasilkan dengan cara semisintetik, artinya terdapat perpaduan cara secara alami dan buatan.  Misalnya pembuatan suatu antibiotik dari penicillin (antibiotik yang didapat secara alami) yang kemudian ditambahkan dengan senyawa lain secara sintesis, merupakan suatu pembuatan antibiotik secara semisintesis.

Ketika antibiotik berkembang cukup pesat di dunia, fenomena ini juga cukup banyak menyita perhatian industri-industri obat di Indonesia. Di Indonesia, antibiotik yang banyak dihasilkan adalah ampisilin dan amoksisilin yang keduanya merupakan antibiotik semisintesis karena produsen tersebut membeli penicilin dari luar kemudian memodifikasinya menjadi kedua antibiotik tersebut.

Ada banyak golongan antibiotik, salah satunya antibiotik yang digolongkan atas struktur dasarnya yang beta-laktam. Berikut merupakan gugus beta-laktam.

Jadi yang termasuk golongan antibiotik dengan gugus beta-laktam antara lain penisilin, sefalosporin, cephamyxin, oxacepham, asam clavulanat, dan sebagainya. Antibiotik ini bekerja di membran bakteri. Kita ketahui bahwa membran bakteri salah satunya tersusun atas senyawa alanil alanin, kemudian jika kita perhatikan kembali struktur dari penisilin (salah satu antibiotik golongan beta-laktam) ternyata juga tersusun dari alanil alanin, sehingga dengan demikian penisilin ini dapat masuk ke dalam membran yang dengan bentuk strukturnya yang besar ini kemudian dapat merusak membran dan menghambat pertumbuhan bakteri.

Antibiotik dalam zamannya terus mengalami perkembangan, sehingga antibiotik ini terbagi ke dalam beberapa generasi, misalnya generasi 1, generasi 2, generasi 3, dan seterusnya. Tentunya generasi 1 merupakan generasi awal yang masih banyak memiliki kelemahan yang kemudian pada generasi berikutnya beberapa kelemahan tersebut dapat teratasi, dan terus disempurnakan oleh generasi-generasi berikutnya. Contohnya, pada generasi 1 dikenal adanya penicillin, dan diketahui juga bahwa penicillin ini terdapat gugus beta-laktamase yang sayangnya di dalam tubuh dapat termetabolisme oleh enzim beta-laktamase sehingga tidak dapat sempurna memberikan efek terapinya sehingga dengan sifatnya yang demikian pula penicillin harus diberikan dengan cara disuntik sebanyak 3 kali sehari. Frekuensi penyuntikkan yang terlalu banyak dalam sehari ini merupakan salah satu kelemahannya. Oleh karena itu muncul generasi kedua yaitu Benzatin, yang memiliki struktur kimia di bawah ini dan memiliki sifat yang lebih baik yaitu bersifat long acting sehingga dalam sehari hanya perlu melakukan penyuntikkan sekali saja. Terkait dengan penyuntikkan perlu diketahui bahwa sebaiknya lokasi penyuntikkan dilakukan pada area yang berbeda-beda, karena apabila dilakukan pada area yang sama dikhawatirkan jaringan tersebut dapat robek.

Selain itu terdapat pula amoksisilin yang sudah kita ketahui sebelumnya merupakan hasil sintesis dari penisilin. Meskipun masih terdapat gugus beta-laktam, namun amoksisilin ini dapat digunakan secara peroral, karena di depan gugus tersebut terdapat gugus alfa-amin yang dapat melindungi gugus beta-laktamase tersebut agar jangan sampai termetabolisme.

Di akhir materi, diberikan banyak contoh antibiotik beserta struktur senyawa/kimianya yang kemudian harus dapat dihafalkan.

Demikian yang bisa saya sampaikan. Kurang lebihnya mohon maaf. Semoga bermanfaat. Terima kasih banyak sudah berkunjung :)