MF - Mathematics and Natural Science

Formulasi Nanoemulsi Daun Alpukat dan Tanaman Kumis Kucing Sebagai Antioksidan Secara In Vitro

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Formulasi Nanoemulsi Daun Alpukat dan Tanaman Kumis Kucing Sebagai Antioksidan Secara In Vitro Utami, Risna Milenia Widya Stres oksidatif merupakan kondisi patologis yang timbul akibat ketidakseimbangan antara produksi spesies oksigen reaktif (ROS) dan kapasitas sistem antioksidan endogen tubuh, sehingga dapat memicu berbagai penyakit kronis, termasuk gangguan ginjal. Kondisi tersebut dapat dicegah melalui pemanfaatan senyawa antioksidan alami, seperti flavonoid dan fenolik, yang terkandung dalam daun alpukat (Persea americana) dan kumis kucing (Orthosiphon aristatus). Namun, formulasi ekstrak konvensional dari kedua tanaman tersebut masih memiliki keterbatasan dalam hal kelarutan, bioavailabilitas, dan stabilitas senyawa aktifnya. Penelitian ini bertujuan untuk memformulasikan nanoemulsi kombinasi ekstrak daun alpukat dan kumis kucing menggunakan Self-Nanoemulsifying Drug Delivery System (SNEDDS), serta mengevaluasi kandungan fenolik total, flavonoid total, kapasitas antioksidan, karakteristik fisik, dan stabilitas fisiknya secara in vitro. Formulasi nanoemulsi diawali dengan uji kelarutan untuk menentukan pelarut, surfaktan, dan kosurfaktan terbaik, diperoleh propilen glikol sebagai kosolven serta kombinasi Tween 80 dan Span 80 sebagai Smix. Nanoemulsi diformulasikan pada rasio ekstrak daun alpukat dan kumis kucing (DA:KK) 1:4 dan 4:1, dengan ekstrak non-nanoemulsi dengan rasio yang sama sebagai kontrol. Kandungan fenolik total, flavonoid total, dan kapasitas antioksidan berturut-turut ditentukan menggunakan metode Folin-Ciocalteu, kolorimetri AlCl3, dan DPPH. Karakterisasi fisik nanoemulsi meliputi Z-average, indeks polidispersitas, dan zeta potensial menggunakan Particle Size Analyzer, sedangkan stabilitas fisik dievaluasi melalui uji heat-cool cycle dan freeze-thaw cycle masing-masing tiga siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanoemulsi rasio 1:4 (DA:KK) menghasilkan kandungan fenolik total tertinggi sebesar 138,40 ± 2,72 mg GAE/g, kandungan flavonoid total sebesar 160,69 ± 0,22 mg QE/g, dan kapasitas antioksidan sebesar 53,27 ± 0,24 mg TE/g, yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan rasio 4:1 maupun ekstrak non-nanoemulsi (p < 0,05). Sebaliknya, nanoemulsi rasio 4:1 menunjukkan kandungan fenolik total lebih rendah dibandingkan ekstrak tanpa nanoemulsi pada rasio yang sama, diduga disebabkan oleh proses enkapsulasi SNEDDS terhadap keterbacaan analitik senyawa fenolik terhadap reagen Folin-Ciocalteu. Karakteristik fisik menunjukkan nanoemulsi rasio 1:4 memiliki Z-average sebesar 273,6 nm, PDI sebesar 0,56, dan zeta potensial sebesar -12,28 mV, sedangkan rasio 4:1 memiliki Z-average sebesar 251,8 nm, PDI sebesar 0,52, dan zeta potensial sebesar -2,96 mV. Kedua formulasi nanoemulsi tetap stabil secara fisik selama uji heat-cool dan freeze-thaw cycle tanpa disertai pemisahan fase, meskipun nilai PDI yang tinggi (>0,5) dan zeta potensial yang rendah pada kedua rasio mengindikasikan stabilitas termodinamika yang belum optimal dan memerlukan optimasi lebih lanjut.; Oxidative stress is a pathological condition resulting from an imbalance between the production of reactive oxygen species (ROS) and the body’s endogenous antioxidant capacity, which can trigger various chronic diseases, including kidney disorders. This condition can be prevented by using natural antioxidant compounds, such as flavonoids and phenolics, found in avocado (Persea americana) leaves and cat’s whiskers (Orthosiphon aristatus). However, conventional extract formulations from these two plants still have limitations in solubility, bioavailability, and stability of their active compounds. This study aims to formulate a combined nanoemulsion of avocado leaf and cat’s whiskers extracts using the Self-Nanoemulsifying Drug Delivery System (SNEDDS), and to evaluate the total phenolic content, total flavonoid content, antioxidant capacity, physical characteristics, and physical stability in vitro. The nanoemulsion formulation began with solubility tests to determine the optimal solvent, surfactant, and cosurfactant; propylene glycol was selected as the cosolvent, and a combination of Tween 80 and Span 80 was chosen as the Smix. The nanoemulsions were formulated at avocado leaf extract to cat’s whiskers extract (AL:CW) ratios of 1:4 and 4:1, with non-nanoemulsion extracts at the same ratios serving as controls. Total phenolic content, total flavonoid content, and antioxidant capacity were determined using the Folin-Ciocalteu method, AlCl3 colorimetry, and the DPPH assay, respectively. Physical characterization of the nanoemulsions included Z-average, polydispersity index, and zeta potential using a Particle Size Analyzer. In contrast, physical stability was evaluated through heat-cool and freeze-thaw cycle tests, each consisting of three cycles. The results of the study showed that the 1:4 nanoemulsion (AL:CW) produced the highest total phenolic content of 138.40 ± 2.72 mg GAE/g, a total flavonoid content of 160.69 ± 0.22 mg QE/g, and an antioxidant capacity of 53.27 ± 0.24 mg TE/g, which were significantly higher than those of the 4:1 ratio and the non-nanoemulsion extract (p < 0.05). In contrast, the 4:1 nanoemulsion exhibited a lower total phenolic content than the non-nanoemulsified extract at the same ratio, presumably because the SNEDDS encapsulation process reduced the analytical detectability of phenolic compounds by the Folin-Ciocalteu reagent. Physical characteristics showed that the 1:4 nanoemulsion had a Z-average of 273.6 nm, a PDI of 0.56, and a zeta potential of -12.28 mV, while the 4:1 nanoemulsion had a Z-average of 251.8 nm, a PDI of 0.52, and a zeta potential of -2.96 mV. Both nanoemulsion formulations remained physically stable during heat-cool and freeze-thaw cycle tests without phase separation, although the high PDI values (>0.5) and low zeta potentials for both ratios indicate that thermodynamic stability is not yet optimal and requires further optimization.

Penapisan dan Karakterisasi Enzim Agarase dari Bakteri yang Berasosiasi dengan Rumput Laut di Perairan Tihi-Tihi

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Penapisan dan Karakterisasi Enzim Agarase dari Bakteri yang Berasosiasi dengan Rumput Laut di Perairan Tihi-Tihi ULFA, NADIA Peningkatan industri rumput laut di Indonesia berdampak pada meningkatnya limbah agar yang mencapai 65–75% dari bahan baku, sehingga diperlukan solusi berkelanjutan dalam penanganannya. Enzim agarase yang diproduksi oleh bakteri laut menjadi alternatif potensial karena mampu menghidrolisis limbah agar menjadi oligosakarida bernilai tinggi yang bermanfaat sebagai antioksidan, probiotik, bahan kosmetik, dan biofuel. Penelitian ini memanfaatkan isolat bakteri yang berasosiasi dengan rumput laut dari perairan Tihi-Tihi, Bontang, Kalimantan Timur sebagai sumber enzim agarase yang berpotensi dikembangkan untuk mendukung pengolahan limbah rumput laut secara efisien. Penapisan 62 isolat bakteri menghasilkan 28 isolat agarolitik; lima isolat paling efektif, berdasarkan indeks agarolitiknya, adalah Vibrio alginolyticus (1,412), Vibrio jasicida (1,263), Vibrio sp. (1,212), Vibrio harveyi (1,164), dan Vibrio sp. (1,121). Vibrio alginolyticus dipilih untuk produksi dan karakterisasi lebih lanjut. Kurva pertumbuhan menunjukkan empat fase pertumbuhan, dengan fase eksponensial terjadi antara jam ke-4 dan ke-16, sedangkan aktivitas enzim tertinggi tercatat setelah 24 jam inkubasi sebesar 0,252 U/mL. Pemurnian parsial menggunakan presipitasi amonium sulfat (60%) dan dialisis meningkatkan tingkat pemurnian menjadi 1,7 kali lipat, dengan aktivitas spesifik sebesar 0,0035 U/mg. Analisis SDS-PAGE terhadap fraksi yang telah didialisis menunjukkan empat pita protein dengan berat molekul 25,6, 15,8, 10,4, dan 9,0 kDa. Pemurnian lebih lanjut dengan Kromatografi Pertukaran Ion (IEC) menghasilkan aktivitas tertinggi pada Puncak 2 (Fraksi 12–13) sebesar 0,632 U/mL. Karakterisasi ekstrak enzim kasar menunjukkan aktivitas optimal pada pH 9 menggunakan buffer Tris-HCl dan pada suhu 50°C. Ion Fe²? berfungsi sebagai aktivator, dengan peningkatan aktivitas terbesar teramati pada konsentrasi 10 mM, sebaliknya, K?, Ni²?, Cu²?, dan EDTA umumnya menurunkan aktivitas enzim. Ekstrak kasar enzim agarase menunjukkan toleransi yang kuat terhadap surfaktan SDS, dengan peningkatan aktivitas yang signifikan pada konsentrasi 5%, sedangkan Tween 80 dan Triton X-100 menunjukkan efek yang lebih kecil. Uji spesifisitas substrat memperoleh aktivitas tertinggi pada karagenan (1,50 U/mL), dibandingkan dengan natrium alginat (0,30 U/mL) dan agarosa (0,18 U/mL), yang menunjukkan bahwa ekstrak kasar masih mengandung campuran enzim ekstraseluler. Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan bahwa isolat Vibrio alginolyticus dari perairan Tihi-Tihi merupakan kandidat yang kuat sebagai sumber enzim agarase yang bekerja secara efektif dalam kondisi alkali, memiliki titik optimum termal pada suhu tinggi, dan toleran terhadap surfaktan anionik, sehingga mendukung potensinya untuk pengembangan lebih lanjut dalam industri pengolahan limbah rumput laut.

Analisis Bioaktivitas dan Potensi Farmakologis Senyawa Metabolit Sekunder Bakteri Laut Rhodococcus ruber Secara in Vitro dan in Silico

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Analisis Bioaktivitas dan Potensi Farmakologis Senyawa Metabolit Sekunder Bakteri Laut Rhodococcus ruber Secara in Vitro dan in Silico Salsabila, Kania Mikroba saat ini memiliki kemampuan adaptasi yang tinggi hingga dapat membentuk biofilm yang memicu resistensi antimikroba, sehingga menjadikannya sebagai tantangan kesehatan global. Biofilm yang dibentuk oleh patogen klinis, tidak hanya meningkatkan resistensi terhadap antibiotik konvensional, tetapi juga memicu respons inflamasi kronis yang erat kaitannya dengan stres oksidatif akibat produksi radikal bebas berlebih. Kondisi ini menunjukkan bahwa pengobatan infeksi tidak cukup hanya menargetkan bakteri penyebabnya, melainkan juga memerlukan senyawa terapeutik multifungsi yang mampu bekerja sebagai agen antibakteri, antibiofilm, antioksidan, sekaligus antiinflamasi, salah satunya berasal dari mikroorganisme laut. Rhodococcus ruber yang berasosiasi dengan anemon laut Heteractis magnifica menjadi kandidat yang menjanjikan karena kemampuannya dalam menghasilkan beragam metabolit sekunder. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengidentifikasi metabolit sekunder Rhodococcus ruber serta mengevaluasi potensi antibiofilm, antimikroba, antioksidan, dan antiinflamasinya melalui pendekatan in vitro dan in silico. Penelitian diawali dengan peremajaan, ekstraksi R. ruber, dan identifikasi senyawa metabolit sekunder menggunakan GC-MS. Selanjutnya, ekstrak diuji secara in vitro meliputi aktivitas antibiofilm (crystal violet), antimikroba (well diffusion) terhadap E. coli dan P. aeruginosa, antioksidan (DPPH), serta antiinflamasi (BSA 0,1%). Aktivitas antiinflamasi kemudian dikonfirmasi melalui uji viabilitas sel (MTT) dan produksi NO (Griess) pada sel RAW 264.7 yang diinduksi LPS. Selanjutnya, dilakukan pendekatan in silico berupa skrining fisikokimia, prediksi toksisitas, dan molecular docking terhadap target antioksidan (KEAP1, SOD, dan CAT) serta antiinflamasi (COX-2, iNOS, dan TNF-a). Hasil GC-MS berhasil mengidentifikasi 40 senyawa dari ekstrak metanol R. ruber dengan senyawa dominan adalah octahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione sebesar 33,40%. Ekstrak R. ruber menunjukkan aktivitas antioksidan sebesar 77,79% dan penghambatan antiinflamasi sebesar 61,19% pada konsentrasi 12 mg/mL. Aktivitas antibiofilm terhadap E. coli mencapai 61,71% pada konsentrasi 8 mg/mL, sedangkan terhadap P. aeruginosa tetap di bawah 50% karena matriks biofilm yang lebih kompleks. Sementara itu, tidak ditemukannya aktivitas antimikroba terhadap dua patogen tersebut. Viabilitas sel RAW 264.7 melebihi 90% hingga konsentrasi 0,08 mg/mL, dengan produksi NO berkurang secara optimal sebesar 78,58% (0,04 mg/mL). Skrining fisikokimia dan prediksi toksisitas dengan SwissADME dan ADMETlab 2.0 telah berhasil menyeleksi 40 senyawa menjadi 9 senyawa yang aman dan tidak toksik, sehingga dapat dilanjut ke tahap molecular docking. Hasil molecular docking mengungkapkan bahwa cyclo(phe-pro) dan cyclo(phe-val) menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada asam askorbat dan diklofenak sodium terhadap KEAP1, SOD, dan CAT, serta COX-2, iNOS, dan TNF-a, yang menyimpulkan bahwa R. ruber berpotensi sebagai agen multitarget antioksidan dan antiinflamasi yang menjanjikan serta dapat dilakukan penelitian lebih lanjut.; Microorganisms currently possess a high capacity for adaptation, which enables them to form biofilms that promote antimicrobial resistance, thereby establishing them as a global health challenge. Biofilms formed by clinical pathogens not only increase resistance to conventional antibiotics but also trigger chronic inflammatory responses that are closely associated with oxidative stress resulting from excessive free radical production. This condition indicates that infection treatment cannot rely solely on targeting the causative bacteria, but also requires multifunctional therapeutic compounds capable of acting simultaneously as antibacterial, antibiofilm, antioxidant, and anti-inflammatory agents, one of which can be derived from marine microorganisms. Rhodococcus ruber, which is associated with the sea anemone Heteractis magnifica, represents a promising candidate owing to its capacity to produce a diverse range of bioactive secondary metabolites. Therefore, this study aims to identify the secondary metabolites of Rhodococcus ruber and to evaluate its antibiofilm, antimicrobial, antioxidant, and anti-inflammatory potential through in vitro and in silico. The research began with subculturing, extraction of R. ruber, and identification of secondary metabolite compounds using GC-MS. The extract was then tested in vitro for antibiofilm activity (crystal violet assay), antimicrobial activity (well diffusion method) against E. coli and P. aeruginosa, antioxidant activity (DPPH assay), and anti-inflammatory activity (0.1% BSA). The anti-inflammatory activity was subsequently confirmed through a cell viability assay (MTT) and nitric oxide (NO) production assay (Griess) using LPS-induced RAW 264.7 cells. Next, an in silico approach was performed, comprising physicochemical screening, toxicity prediction, and molecular docking against antioxidant targets (KEAP1, SOD, and CAT) and anti-inflammatory targets (COX-2, iNOS, and TNF-a). GC-MS analysis identified 40 compounds in the methanol extract of R. ruber, with octahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione as the dominant compound (33.40%). At 12 mg/mL, the extract showed 77.79% antioxidant activity and 61.19% anti-inflammatory inhibition. Antibiofilm activity reached 61.71% against E. coli (8 mg/mL) but remained below 50% against P. aeruginosa due to its more complex biofilm matrix, while no antimicrobial activity was observed against either pathogen. RAW 264.7 cell viability stayed above 90% up to 0.08 mg/mL, with NO production optimally reduced by 78.58% at 0.04 mg/mL. Physicochemical screening and toxicity prediction (SwissADME, ADMETlab 2.0) narrowed the 40 compounds down to 9 safe, non-toxic candidates for molecular docking. Docking results showed that cyclo(phe-pro) and cyclo(phe-val) outperformed ascorbic acid and diclofenac sodium against KEAP1, SOD, CAT, COX-2, iNOS, and TNF-a, indicating that R. ruber has potential as a promising multitarget antioxidant and anti-inflammatory agent worth further investigation.

Bioprospeksi Khamir Probiotik dangke sebagai Antikanker Payudara melalui Pendekatan Genomik, Metabolomik, dan Uji Sitotoksisitas terhadap Sel MCF-7

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Bioprospeksi Khamir Probiotik dangke sebagai Antikanker Payudara melalui Pendekatan Genomik, Metabolomik, dan Uji Sitotoksisitas terhadap Sel MCF-7 Rahmatin, Reza Putri Yuliana Kanker payudara masih merupakan kanker ganas dengan prevalensi tertinggi pada perempuan. Terapi konvensional seperti kemoterapi dan terapi hormon sering menimbulkan efek samping berat, sehingga diperlukan eksplorasi agen terapeutik alternatif berbasis bahan alam yang lebih aman. Khamir probiotik dari produk fermentasi tradisional diketahui berpotensi menghasilkan senyawa bioaktif antikanker. Penelitian ini bertujuan mengungkap potensi dua isolat khamir probiotik dangke, yaitu SDR 2.37.2 (Pichia norvegensis) dan SDR 2.37.4 (Kluyveromyces marxianus), sebagai kandidat agen terapeutik antikanker payudara melalui pendekatan multi-omik terintegrasi. Metode meliputi karakterisasi morfologi (SEM), Whole Genome Sequencing (WGS) pada SDR 2.37.4, identifikasi metabolit ekstraseluler (GC-MS/LC-HRMS), farmakologi jaringan dan penambatan molekuler terhadap protein target (ESR1), serta uji MTT pada sel MCF-7. Hasil WGS menunjukkan genom SDR 2.37.4 memiliki total panjang 10,76 Mb dengan kandungan GC 40,18% dan tingkat kelengkapan 96,7% (BUSCO), serta teridentifikasi sebagai Kluyveromyces marxianus dengan nilai OrthoANI 98,89%. Genom ini tidak mengandung gen resistensi antimikroba maupun faktor virulensi, tetapi memiliki empat BGCs terpenoid atau poliketida yang homolog dengan clavaric acid (78%) dan squalestatin S1 (53%), serta gen fungsional pendukung sifat probiotik meliputi toleransi panas (HSP82, SSA4), stres oksidatif (SOD1, SOD2), toleransi asam dan garam empedu (HOG1, PBS2), serta adhesi (FLO5, ALA1). Profil metabolomik berhasil mengidentifikasi berbagai senyawa kandidat bioaktif, dengan farmakologi jaringan menentukan ESR1, MDM2, dan SIRT1 sebagai protein target utama. Penambatan molekuler terhadap ESR1 menunjukkan empat senyawa dengan afinitas tertinggi (energi ikatan = -6 kkal/mol), yaitu methylmalonic acid (-6,867 kkal/mol), 4-methyl-2H,3H,4H-pyrido[3,2-b][1,4]oxazine-7-carboxylic acid (-6,349 kkal/mol), succinic anhydride (-6,102 kkal/mol), dan pyruvic acid (-6,041 kkal/mol). Uji MTT menunjukkan ekstrak kedua isolat memiliki IC50 >1000 µg/mL (aktif lemah menurut kriteria NCI), namun pada konsentrasi 1000 µg/mL SDR 2.37.2 menekan viabilitas sel hingga 53,02%, lebih baik dibandingkan SDR 2.37.4 (58,96%). Simpulan penelitian ini yaitu SDR 2.37.4 memiliki profil genomik yang aman dan mendukung sifat probiotik serta produksi senyawa bioaktif, sedangkan SDR 2.37.2 menunjukkan aktivitas sitotoksik relatif lebih baik meskipun tergolong aktif lemah. Integrasi data genomik, metabolomik, farmakologi jaringan, dan validasi in vitro secara konsisten mendukung pengembangan kedua isolat sebagai kandidat agen antikanker payudara yang aman, dengan potensi lebih diarahkan pada mekanisme preventif yang memerlukan validasi lebih lanjut secara in vivo.; Breast cancer remains the most prevalent malignancy in women. Conventional therapies such as chemotherapy and hormonal therapy often cause severe side effects, necessitating the exploration of safer alternative therapeutic agents from natural sources. Probiotic yeasts from traditional fermented products are known to have the potential to produce anticancer bioactive compounds. This study aimed to uncover the potential of two dangke probiotic yeast isolates, SDR 2.37.2 (Pichia norvegensis) and SDR 2.37.4 (Kluyveromyces marxianus), as breast cancer therapeutic candidates through an integrated multi-omics approach. Methods included morphological characterization (SEM), Whole Genome Sequencing (WGS) on SDR 2.37.4, identification of extracellular metabolites (GC-MS and LC-HRMS), network pharmacology and molecular docking against target proteins (ESR1), and MTT assay on MCF-7 cells. WGS results revealed that the SDR 2.37.4 genome had a total length of 10.76 Mb with 40.18% GC content and 96.7% completeness (BUSCO), and was identified as K. marxianus with an OrthoANI value of 98.89%. The genome contained no antimicrobial resistance or virulence factor genes, but harbored four Biosynthetic Gene Clusters (BGCs) producing terpenes and polyketides with similarity to clavaric acid (78%) and squalestatin S1 (53%). Functional genes supporting probiotic properties were also detected, including heat tolerance (HSP82, SSA4), oxidative stress response (SOD1, SOD2), acid and bile salt tolerance (HOG1, PBS2), and adhesion (FLO5, ALA1). Metabolite profiling identified various bioactive compound candidates. Network pharmacology identified ESR1, MDM2, and SIRT1 as the main target proteins, with molecular docking against ESR1 revealing four compounds with the highest affinity (binding energy = -6 kcal/mol): methylmalonic acid (-6.867 kcal/mol), 4-methyl-2H,3H,4H-pyrido[3,2-b][1,4]oxazine-7-carboxylic acid (-6.349 kcal/mol), succinic anhydride (-6.102 kcal/mol), and pyruvic acid (-6.041 kcal/mol). The MTT assay revealed that both isolates exhibited IC50 > 1000 µg/mL (weakly active according to NCI criteria). However, at 1000 µg/mL, SDR 2.37.2 suppressed cell viability to 53.02%, slightly better than SDR 2.37.4 (58.96%). This study concludes that SDR 2.37.4 possesses a genomically safe profile supporting probiotic properties and bioactive compound production, while SDR 2.37.2 exhibits relatively better cytotoxic activity, although both are classified as weakly active. The integration of genomic, metabolomic, network pharmacology, and in vitro validation data consistently supports the development of both isolates as safe anti-breast cancer candidates, with their potential directed toward a preventive mechanism that requires further in vivo validation.