Superkonduktor Merupakan Organik yang Sederhana

SUPER KRISTAL Metal yang disuntikkan dari molekul dapat mensuperkonduksikan.
Penemuan suatu superkonduktor hidrokarbon baru bertemperatur tinggiBottom of Form
, berdasarkan pada subunit graphene, menunjukkan kelas baru pertama kali dari superkonduktor organis lebih dari beberapa dekade dan membawa potensi bagi para peneliti untuk mengembangkan variasi molekular yang tidak terhingga. Hal ini juga membantu mengarahkan bidang fisika yang mendiominasi terhadapa superkonduktifitas pada arah bidang ilmu kimiawi.
Sebuat tim dari Jepang yang dipimpin oleh Yoshihiro Kubozono, seorang profesor ilmu kimia dan ilmu pengetahuan permukaan pada Okayama University, melaporkan bahwa kristal molekul picene planar—yang tersusun dari lima benzene terfusi—mensuperkonduksikan pada suhu 18 K saat disuntikan dengan atom potassium atau rubidium (Nature 2009, 464, 76).
Meskipun suhu tersebut sangat relatif dingin sekali dibandingkan dengan suhu lebih dari 100 K mensuperkonduksikan temperatur (T_c) dari beberapa superkonduktor keramik, namun hal ini sebanding dengan T_c dari superkonduktor organis lainnya seperti potassium yang disuntikkan buckminsterfullerene (38 K) dan kalsium yang ter-interkalasikan dengan graphite (11 K).
Para ilmuwan melanjutkan untuk mencari superkonduktor baru bertemperatur tinggi karena mereka pikir akan menjadi bahan ideal nantinya bagi motor listrik yang efisien dan penyimpanan tenaga serta sistem distribusinya.
Dikarenakan superkonduktor bertemperatur tinggi dimulai dengan munculnya di laboratorium pada tahun 1980an, daftarnya telah meluas dari bahan perunggu oksida pertama kalinya hingga meliputi seperti persenyawaan magnesium diborida dan juga beberapa molekul organis. Sebagaimana picene yang dianggap sebagai suatu fragmen dari bahan karbon graphene berkawat kandang ayam, Kubozono menjelaskan, alkali yang disuntikkan superkonduktor acene sdapat saja menjadi suatu kelurga besar.
“Picene bukanlah molekul spesial, namun sangat umum sekali,” kata Kubozono. “Lebih lanjut kita mengharapkan adanya superkonduktor acene baru.”
Menurut beberapa teori mengenai superkonduktifitas, dengan menurunkan beberapa temperatur bahannya akan menghasilkan apa yang disebut dengan elektro pasangan Perunggu yang mengatasi repulsi mutual mereka dan selanjutnya dapat mengalir melalui bahan yang segera terjadi. Bahan organis yang mensuperkonduksikan umumnya berdasarkan pada persenyawaan aromatik, yang memiliki sistem π orbitals. Beberapa elektron mendonasikan kepada π orbital dari atom metal alkali dapat mensuperkonduksikan, dibawah kondisi tertentu.
Penulisnya beralasan bahwa dikarenakan picene menyerupai segmen dua dimensional dari graphite, hal ini kemungkinan juga mensuperkonduksikan saat disuntik. Kedua hal ini dilakukan di Inggris, sebagaimana apa yang dikatakan profesor bahan kimiawi yaitu Matthew J. Rosseinsky pada University of Liverpool dan Kosmas Prassides pada Durham University dalam sebuah pandangan mengenai laporan ini bahwa “hal ini merupakan contoh pertama kalinya dari superkonduktor molekular dimana komponen organisnya berisi hanya atom karbon dan hidrogen.”
Meskipun kemiripan picene terhadap graphite, elektronisnya menyerupai beberapa metal superkonduksi yang disuntik fullerenes, catat mereka. Meskipun elektronis tersebut adalah buktinya, mekanisme superkonduksi picene belumlah sepenuhnya menjelaskan apa-apa, laporan dari tim Kubozono. Namun hal yang penting dari struktur picene adalah menyoroti  pada saat dibandingkan dengan molekul pentacene, yang mana bersifat isomeric dengan picene, namun bergaris lurus: Metal alkali  yang terinterkalasikan dengan beberapa molekul pentacene tidaklah mensuperkonduksikan.
“Saya pikir perbedaan yang saling berbenturan ini adalah sangat menarik dan menyarankan sebuah petunjuk dalam memahami  asal muasal superkonduktifitas pada sistem hidrokarbon aromatik terinterkalasi,” kata profesor Hideo Hosono dari Tokyo Institute of Technology, yang baru-baru ini laboratoriumnya menemukan sebuah keluarga dari superkonduktor besi arsenida (C&EN, Oct. 20, 2008, page 15).
Laboratorium Kubozono sekarang ini sedang mencari yang berkenaan dengan superkonduktor dengan menginterkalasikan atom metal kedalam acene lainnya.
Hosono menjelaskan bahwa banyak sekali pemain pada penelitian superkonduktifitas baru-baru ini memiliki latar belakang ilmu kimiawi. Banyak sekali dari penemuan superkonduksi di laboratoriumnya dilaporkan pertama kalinya pada jurnal ilmu kimiawi seperti Journal of the American Chemical Society.
“Penelitian material pada superkonduktor secara luas telah kilakukan [pada bidang] bahan fisika terkondensasi,” kata Hosono. “Bagaimanapun juga, Saya merasa peranan ilmu kimiawi sangatlah cepat berkembang dalam mengeksplorasi superkonduktor baru.”

Kosmetik elektrokimia

Para ilmuwan di Inggris telah mengembangkan suatu penggunaan menarik untuk kosmetik. Craig Banks dan para koleganya dari Universitas Manchester Metropolitan menggunakan suatu produk  pemutus antiperspirant untuk membuat sensor array mikroelektroda acak.
Sensor elektrokimiawi berdasar pada array mikroelektroda acak mempunyai keuntungan yang signifikan seperti batasan pendeteksian yang sangat rendah dan respon yang cepat. Sekarang ini mereka sedang dievaluasi di  semua area mencakup biosensor dan diagnostis medis untuk penganalisaan makanan dan minuman. Bagaimanapun, reproduksitifitasan dan terbatasanya biaya pengangkutan mereka dari laboratorium hingga ke lapangan, jelas Banks.
‘Ada banyak cara untuk memproduksi array mikroelektroda acak tetapi mereka menghadapi baik tantangan secara teknologi atau memakan waktu’, katanya. ‘Bagi peralatan tersebut untuk secara luas dapat diterima, kita memerlukan metode baru dalam pembuatannya. Metode kami sangat menjanjikan karena ini memerlukan reproduksitifitasan yang benar – benar pengefektifan biaya ‘.
Kelompok ini memperlihatkan bahwa dengan menyemprotkan layar grafit murah yang diprintkan elektroda dengan antiperspirant mengubahnya kedalam array mikroelektroda dalam beberapa detik saja. Polymer pada antiperspirant melapisi permukaan elektroda, dengan meninggalkan bekas lubang berukuran mikrometer yang menunjukkan landasan elektroda tersebut, yang mana dapat diakses pada larutan yang sedang dianalisa.
Jose Pingarron, seorang ahli pada sensor elektrokimiawi dan biosensor pada Universitas  Complutense of Madrid, Spanyol, menjelaskan pekerjaan ini sebgai suatu keheranan. ‘Kekuatannya adalah jelasnya kemudahan dari persiapan perakitannya dan biaya yang rendah,’ katanya, tetapi menambahkan bahwa pekerjaan lebih lanjut diperlukan unutk mengoptimalkan kinerja penganalisaannya.
Banks menggunakan array mikroelektroda untuk mendeteksi sejumlah jejak dari timbal dalam larutan. Sekarrang dia berharap untuk mampu mengaplikasikan metode sederhananya ini untuk memproduksi tipe – tipe lainnya dari array mikroelektroda untuk mengukur sasaran penganalisaan yang penting. Metode ini dapat menjadi pemroduksian masa mendatang dengan biaya efektif yang mengarah pada peralatan tersebut, tetapi pengembangan akan diperlukan untuk menaikkan prosesnya, kata Banks.

Cold Fusion, Antara Imajinasi dan Kenyataan

Pada tahun 1989, dunia seakan dibuat terkejut saat Pons-Feischmann melaporkan penemuannya yang sangat kontroversial, yang kemudian disebut dengan apa yang dikenal sebagai ‘cold fusion’. Hal ini cukup beralasan, sebab apabila ini memang benar terjadi, maka batasan perhitungan termodinamika klasik yang selama ini menjadi pegangan para ahli dan ilmuwan telah berhasil dilampai dan akan menjadi suatu lompatan besar di dalam dunia ilmu reaksi nuklir dan fusi.
Pada saat itu, Pons-Feischman melaporkan adanya kelebihan (excess) energi panas pada proses rekasi elektrolisa air berat deuterium pada sel palladium (Pd). Produksi panas yang melebihi perhitungan ini di-klaim sebagai hasil reaksi nuklir fusi. Efek yang ditimbulkan dari laporan ini benar-benar berdampak besar. Dana puluhan milyar dollar amerika pun langsung dikucurkan baik oleh lembaga pemerintah maupun lembaga riset untuk melakukan pernelitian lanjutan tentang masalah ini.
Bantahan dan dukungan tentang hasil penelitian ini pun muncul secara bersamaan. Tak heran jika dalam Americal Physical Society meeting 1989 menjadi ajang ‘pertarungan’ para ahli untuk memperdebatkan masalah ini. Banyak yang menyatakan bahwa fenomena reaksi nuklir fusi hanyalah khayalan dan bentuk dari kesalahan analisis dari hasil percobaan. Dilain pihak, sedikitnya 10 negara telah berhasil memperoleh energi ‘asing’ seperti apa yang dilaporkan Pons-Feischman dalam berbagai penelitian yang mirip¹.

Cold fusion?

‘Cold fusion’ diturunkan dari dua kata: cold (dingin) dan fusion (menyatu). Jadi proses cold fusion adalah proses bersatu atau bergabungnya senyawa-senyawa kimia ringan (nukleida) menjadi suatu yang lebih berat yang menghasilkan panas sebagai produk reaksi. Satu hal yang membedakan antara cold fusion dan reaksi nuklir fusi lainnya ada lah temperatur reaksi yang jauh lebih rendah. Temperatur menjadi variable yang sangat penting untuk keberlangsungan reaksi fusi. Dalam proses ionisasi (plasma) reaktan (biasanya berupa nukleida isotop hidrogen, seperti: deuterium (²D) dan tritium (³T)), dihasilkan nukleida-nukleida yang bermuatan sama sehingga cenderung bertolakan satu dengan yang lainnya, yang dikenal sebagai gaya tolak Coulomb. Pada jarak yang sangat dekat, nilai gaya tolak ini bias mencapai puluhan ribu kilo Newton. Untuk memberikan energi yang cukup yang dapat melampuai batasan gaya tolak Coulomb sehingga nukelida bisa saling bertumbukan, biasanya dilakukan pemanasan hingga mencapai temperatur 10⁸ Kelvin (bayangkan suhu matahari yang ‘hanya’ 10⁶ K). Jadi umumnya reaksi fusi dikenal sebagai ‘hot fusion’ atau ‘thermal fusion’.
Fenomena yang menyimpang yaitu reaksi fusi pada temperatur rendah (mendekati suhu ruang) inilah yang menjadi bahan perdebatan. Banyak yang tidak mempercayai hasil penelitian dari Pons-Feischman dan menganggap peristiwa ini sebagai ‘kesalahan’ belaka.

Pons-Feischman phenomena²

Lalu apakah yang mendasari Pons-Feischman sehingga berani melaporkan sesuatu yang berbau ‘kontroversial’. Ini tak lain dan tak bukan, dikarenakan hasil penelitiannya yang tidak sesuai dengan kalkulasi teoritis. Pons-Feischman melakukan eksperimen dengan mencelupkan batang paladium (Pd) ke dalam deuterium (D₂O) atau dikenal pula sebagai air berat. Keseimbangan panas reaksi diukur dengan menggunakan kalorimeri. Dengan menggunakan prinsip sel elektrokimia yang terhubung sebuah baterai, jumlah energi yang tersuplai pada system dapat dihitung. Sebagai contoh, apabila nilai arus diasumsikan sebesar 0.1 ampere dan tegangan 12 V, maka akan diperoleh nilai hambatan (R) sebesar 120 ohm. Pada kondisi ini, elektroda akan menerima energi sebesar 0.1´12´120 atau 72 joule. Sebagian besar dari energi yang diterima, akan digunakan untuk memecah molekul deuterium (menjadi hidrogen dan oksigen) dan sisanya di ubah menjadi panas. Dengan kata lain, laju panas yang dihasilkan seharusnya kurang dari 72 joule. Tetapi Pons-Fleischmann memperolah hasil yang sebaliknya. Jumlah panas ternyata tidak lebih kecil dari 72 joule malahan jauh diatas (mencapai 20 kali) nilai energi masuk. Lalu apakah yang terjadi?
Banyak penjelasan yang disampaikan untuk menjelaskan fenomena ini. Hal ini dikarenakan Pons-Feischman sendiri meyakini adanya reaksi nuklir fusi tanpa bukti yang kuat.
Prof. Clarke dalam bukunya ‘Profiles of the Future’, menyatakan bahwa kemungkinan adanya nuklir fusi itu masuk akal dengan memunculkan istilah nuklir katalis sebagai jawaban tentang batasan tolakan Coulomb³. Tetapi tidak dijelaskan senyawa apakah yang bertindak sebagai katalis dalam peristiwa ini. Prinsip nuklir katalis diyakini terjadi pada proses fusi matahari, dimana karbon dan nitrogen memegang peran sebagai senyawa aktif-nya (catalytic site). Tidak juga paladium (Pd) yang bertindak sebagai elektroda dan di dalam dunia reaksi kimia dikenal sebagai bahan katalis, sebab ketika diganti dengan nikel (Ni) yang dikenal pula sebagai logam katalis, fenomena diatas tidak terjadi.
Pengukuran emisi partikel yang dihasilkan boleh dikatakan menjadi jalan yang terbaik untuk membuktikan kebenaran terjadinya reaksi nuklir fusi, karena saat itu, para ilmuwan hanya memperhitungkan faktor perhitungan energi panas saja.
Reaksi-reaksi nuklir fusi yang sangat mungkin terjadi pada fasa ini adalah:

No.         Reaksi                                                            Energi yang dilepaskan (MeV)
1.           ²D + ²D à ³T + p                                             4.03
2.           ²D + ²D à ³He + n                                           3.27
3.           ²D + ²D à ⁴He + g                                             23.85
4.           ²D + ²T à ⁴He + n                                             17.59
5.           p + ²D à ³He + g                                                             5.49
6.           p + ³T à ⁴He + g                                                             19.81
Reaksi 1 dan 2 disebut-sebut sebagai reaksi yang ber-‘tanggung jawab’ atas terjadinya peningkatan energi panas yang ada. Banyak tanggapan yang diberikan berkenaan dengan keberlangsungan reaksi. Dr. Michael McKubre dalam laporannya kepada departemen energi USA, memaparkan adanya anomali (keanehan) adanya phenomena baru fisik yang memungkinkan adanya reaksi fusi: ²D + ²D à ⁴He + 23.85, meski dari pengukuran emisi, intensitas ⁴He sangatlah kecil. Reaksi ke-3 merupakan reaksi fusi yang umum berlangsung pada proses fusi panas (thermal fusion), dimana dihasilkan partikel ⁴He dan pancaran sinar gamma (g). Berseberangan dengan pendapat diatas dan bertitik tolak dari rendahnya intensitas sinar g yang dihasilkan, muncullah konsep reaksi baru. Reaksi yang berlangsung bukanlah DD reaction (²D+²D), melainkan HD reaction (²H+²D), dimana ini terjadi karena larutan D₂O terkontaminasi oleh H₂O. Pada HD reaction, reaksi tidak menghasilkan sinar g, dan kelebihan panas yang dihasilkan pun sangat kecil, tidaklah sebesar yang diperkiran semula.
Dua hasil yang sangat berbeda diperoleh dari penelitian Claytor⁴ dan Storms⁵. Jika Claytor melaporkan bahwa senyawa tritium berhasil diproduksi pada system Pd-D tegangan rendah, maka Storms melapokan hal sebaliknya. Lebih dari 250 sel elektrolit paladium dari berbagai jenis sumber dan lokasi telah dicoba, tetapi hanya 13 sel yang memproduksi tritium. Itupun dengan konsentrasi yang tidak signifikan untuk dikatakan bahwa telah terjadi reaksi fusi tersebut.

Reaksi Fusi dingin

Hingga saat ini, telah dikenal beberapa jenis reaksi fusi dingin, seperti:
1. Fusi berkatalis muon. Konsep reaksi fusi ini diperkenalkan oleh Steven Jones sekitar tahun 1980. Proses reaksi berlangsung via pembentukan muons (bermuatan sama dengan elektron tetapi memiliki massa 207´ lebih berat). Dimana muon inilah yang  merupakan wujud energi hasil reaksi. Karena waktu hidup muon yang sangat singkat, maka hampir tidak mungkin untuk mendapatkan energi tersimpan dari proses ini.
2. The Farnsworth-Hirsch Fusor dikenal pula sebagai bentuk mikroskpis dari fusi panas. Dalam proses fusi, dilakukan akselerasi nukleida-nukleida reaktan sehingga berakibat naiknya temperature partikel, tetapi masih jauh dibawah temperatur fusi panas. Proses ini merupakan proses fusi yang murah, tetapi produksi panas yang dihasilkan tidaklah stabil.
3. Fusi Antimatter-initialized. Reaksi fusi pada proses ini akan diawali dengan ledakan kecil dan ledakan ini akan dikuatkan hingga mampu untuk memulai proses tumbukan partikel. Mahalnya dan kompleksnya peralatan pendukung menyebabkan proses ini tidak lagi dilirik sebagain sesuatu yang menjanjikan untuk dikembangkan.
Terlepas dari pro dan kontra, tidak ditutupi bahwa penelitian Pons-Feischmann memiliki keunggulan dibandingkan dengan proses reaksi fusi sejenis sebelumnya baik dari segi instrumentasi maupun teknis. Proses fusi panas masih terlalu berisiko untuk dilaksanakan selain juga menghabiskan biaya yang mahal. Tidak heran jika banyak ilmuwan menyatakan ketertarikannya untuk meneliti proses ini lebih lanjut. Bisa anda bayangkan, jikalau benar, maka kita akan bisa bepergian sejauh 100.000 mil hanya dengan berbekal 1 tangki air!! Tak hanya itu, para ilmuwanpun akan juga turut dibuat pusing. Francis F. Chen, pengarang buku proses fusi yang paling populer: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, mengatakan bahwa ia harus merevisi paling sedikit dua bab dalam bukunya jika fenomena Pons-Feischmann ini benar-benar terjadi.
Jadi? Anda tertarik untuk membuktikan mana yang benar?
Referensi:
[1] Josephson, B.D., ‘Pathological Disbelief’, Lecture of Nobel Laurent’s meeting, Lindau, June 30^th, 2004.
[2] Fleischmann, M., Pons, S., ‘Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium’, J. Electroanal. Chem., 261 (1989), 301-308.
[3] Mallove, E., ‘Arthure C. Clarke: The Man Who “Predicted” Cold Fusion and Modern Alchemy’, Infinite Energy Mag., special edition, issue 1-45, p. 7.
[4] Claytor, T.N., Jackson, D.D., Tuggle, D.G., ‘Tritium Production from A Low Voltage Deuterium Discharge on Palladium and Other Metals’, Infinite Energy Mag., special edition, issue 1-45, p. 25-29.
[5] Storm, E., ‘My Live with Cold Fusion as A Reluctant Mistress’, Cold Fusion & New Energy Symp., Manchester-New Hampshire, Oct 11, 1998.
Antonius Indarto

Kemoselektifitas yang bekerja melalui aliran

Para peneliti Jepang telah menemukan suatu aliran mikroreaktor untuk mengontrol kemoselektifitas dari reaksi sintesis organis.
Kontrol kemoselektif dari reaksi organis sangat krusial bagi sintesis produk alamiah dan bidang farmasi. Metode yang ada mengenai control kemoselektif seringkali melibatkan penggunaan katalis seperti enzim dan kompleks metal, yang dapat smenyulitkan untuk mensintesis dan sering melibatkan kesulitan praktis. Sekarang ini, sebuah tim para ilmuwan yang dipimpin oleh Mahito Atobe pada Tokyo Institute of Technology, Yokohama, telah mendesain suatu reactor aliran micro yang mengontrol kemoselektifitas rekasi carbonyl allylation antara allylic halide dan aldehida.
Elektrokimiawi carbonyl allylation dapat menghasilkan baik gamma atau alpha-adduct yang bergantung pada apakah aldehyde atau allylic halide dikurangi oleh katoda. Jika aldehyde mempunyai potensi pengurangan yang tinggi, gamma-adduct dihasilkan namun jika potensi pengurangan allyic halide sangat tinggi, alpha-adduct diperlukan. Microreactor atobe mengontrol regioselektifitas tanpa memperhatikan potensi pengurangan reagent.
Reaktor aliran berisi katoda pada satu sisinya dan anoda di lain sisi serta inlet yang diposisikan pada tiap-tiap sisi dimana reactant dimasukan. Saat saluran mikro pada reactor sangat kecil, aliran berlapis dari larutan yang muncul berarti bahwa hampir tidak adanya percampuran antara dua arus paralel sebelum mereka mencapai elektroda. Ketika larutan aldehyde mengalir melalui bagian atas inlet pada sisi yang sama sebagai katoda, hal ini dikurangi lalu bereaksi dengan allylic halide guna memberikan alpha-adduct sebagai produk utama. Namun saat inletnya dibalikkan, allylic halide dikurangi pada katodanya dan gamma-adduct menjadi produk yang mayoritas.
‘Sistem elektrokimiawi aliran mikroreaktor ini dapat bertindak sebagai metode efektif bagi pembangkitan kemoselektif dari intermediate organis yang tidak stabil seperti kation, anions, dan radical,’ kata Atobe. Dia juga mengatakan bahwa sistem ini dapat disaklakan bagi sintesis industri dan farmasi dengan meningkatkan jumlah saluran mikro-nya. ‘Suatu kenaikan pada pelewatan dalam microfluidic elektrokimiawi diperoleh dengan jumlah pendekatan, dari pada pemberian skala,’ tambahnya.
Paul Watts, seorang ahli pada system organis elektrokimiawi pada University of Hull, Inggris, berkomentar, ‘pekerjaan ini mendemonstrasikan dengan sangat elegan bahwa dengan melaksanakan reaksi elektrokimiawi didalam reactor aliran mikro, selektifitas reaksinya dapat ditingkatkan secara substansial saat dibandingkan pada sejumlah reaksi. Namun hasil yang paling signifikan adalah bahwa selektifitasnya dapat dibalik dengan mengubah secara mudah reagent yang mengalir.’
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah meningkatkan efisiensi metode ini dan juga menyelidiki keaplikabilitasan teknologi ini pada reaksi organis sintesis lainnya.
Andrew Kirk

..

Misteri elektron tersolfasi telah terpecahkan

Para peneliti di Jerman mampu menjawab teka-teki yang telah membingungkan para ilmuwan selam berdekade: kenapakah beberapa elektron wpada lingkungan berair muncul pada dua sifat berbeda, dengan beberapa elektron yang dikaitakan dengan beberapa molekul air lebih kuat dari pada yang lainnya.
Hal ini telah diketahui selama bertahun-tahun bahwa beberapa elektron bebas pada larutan air berdiam pada lubang disekitarnya, kira-kira, enam molekul air dan ditempatkan oleh ikatan hidrogen. Energi pengikatan dari beberapa elektron ini telah diperkirakan bertenaga antara 3 dan 4 elektron volts. Bagaimanapun, hal ini telah diselidiki bahwa beberapa elektron pada larutan bereaksi pada hal yang mengusulkan ada beberapa elektron yang pengikatan energinya secara signifikan sangat rendah dari pada ini.
Sekarang ini, sebuah tim yang dipimpin oleh Bernd Abel, dari University of Leipzig, secara langsung telah mengukur pengikatan energi dari beberapa elektron pada larutan dan telah memecahkan misterinya.
Tim Abel menghasilkan jet sangat kecil di air pada kedap udara dan menyinarinya untuk menghasilkan beberapa elektron. Mereka memanaskan energi sinar pada jet untuk melepas beberapa elektron, dengan menagkap mereka dan mengukur secara spectroscopical energi kinetis mereka. Perbedaan antara energi insiden dan energ dari elektron yang dilepaskan sebanding dengan pengikatan energi elektron.
Akan tetapi para peneliti memperkenalkan pilinan yang cerdik pada pendekatan ini. Pada salah satu eksperimen mereka menggunakan air murni untuk menghasilkan elektron electrons – dimana bagian terbesar dari elektron yang dilepaskan akan keluar dari permukaan air. Serta, pada eksperimen yang lainnya  mereka menggunakan larutan garam sebagai sumber dari elektron – dan dikarenakan garam dikeluarkan dari permukaan elektron tersebut maka akan datang dari bagian dalam dari jet air.
Tim ini menunjukkan bahwa permukaan elektron diikat dengan suatu energi yang hanya sebesar 1.6eV, sedangkan dari larutan terbesar mempeunyai pengikatan energi sebesar 3.3eV, sejalan dengan prediksi secara teoritis.
Kelihatnnya bahwa permukaan elektron hanya sebagian saja yang tersolfasi, kata Abel. ‘Mereka berdiam diri pada suatu setengah lubang, yang ditempatkan oleh ikatan hidrogen dimana mencegah mereka dari menyelam kembali kedalam larutan terbesar.’ Secara siignifikan pengikatan energi dari permukaan elektron dekat dengan ‘penerimaan energi’ dari biomolekul seperti DNA, memungkinkan beberapa elektron berinteraksi dengan ikatan kimiawi pada beberapa molekul.
Andrew Ellis, yang meneliti fenomena solfasi pada University of Leicester di Inggris mengatakan bahwa ‘beberapa studi sebelumnyadari perekatan elektron pada kluster air di fase gas menunjukkan pada dua lingkungan berbeda bagi elektron berlebih, satu pada permukaan dan lainnya pada bagian terbesar, namun interpretasi pada pengukuran kluster tersebut telah menjadi kontroversial.’  Studi yang ‘menyenangkan’ oleh Abel dan timnya dengan menggunakan teknik eksperimental yang cerdik, kata Ellis, dan ‘mendemonstrasikan bahwa dua lokasi gambar secara esensial sungguh benar’.
‘Tahapan sekarang adalah menyusun untuk studi tindak lanjut guna menyelidiki implikasi bahan kimiawi dan biokimiawi dari dua motif elektron terhidrasi berbeda tersebut,’ katanya.

Bukti adanya Progesterone

Untuk kali pertama, para peneliti telah menghasilkan bukti nyata bahwa, suatu hormone steroid mammalia, diketemukan pada tanaman (J. Nat. Prod., DOI: 10.1021/np9007415).
Banyak sekali kelompok – kelompok telah menunjukkan bahwa adanya progesterone pada tanaman—persenyawaan yang dapat dibuat dari pendahulunya yang ditemukan pada tanaman seperti ubi rambat Meksiko. Sementara sedang mencari adanya entitas  cytotoxic pada daun pohon walnut, Guido F. Pauli dari University of Illinois, Chicago, dan para koleganya mengisolasi kuantitas progesterone dan melaporkan keberadaan hormone tersebut berdasarkan kombinasi spektrometri massa dan teknik resonansi magnetic nuklir. Pada tumbuhan lainnya, tim ini telah menemukan sulfat baru dari persenyawaan yang seperti  progesterone.
“Hal ini memunculkan pertanyaan fundamental mengenai biosintesis steroid—dapatkah semua tumbuhan membuat progesterone?” tanya Pauli. Pada mamalia, progesterone mempunyai beberapa peranan, seperti menyiapkan lapisan uterine bagi potensi kehamilan, namun peranan biokimiawi dari progesterone pada tanaman tidaklah jelas, yang menjamin penelitian selanjutnya, katanya.
“Meskipun kita mungkin berpikir bahwa kita mengetahui  dimana tanaman tersebut mengandung progesterone, Pauli dan para koleganya telah membuktikan dengan pasti hal ini sebagai suatu kasus,” kata Charles L. Cantrell, seorang peneliti ahli kimia pada U.S. Department of Agriculture.
“Saya menganggap hal ini seperti suatu kontribusi yang besar terhadap ilmu pengetahuan kita mengenai biosintesis metabolite tanaman sekunder,” kata David S. Seigler, yang memelajari bioaktifitas dari tanaman yang menghaslkan persenyawaan pada University of Illinois, Urbana-Champaign.

Pencetakan pada Skalanano

Teknologinano: Metode memanfaatkan jet cairan pembangkit listrik guna pemolaan resolusi tinggi
Mitch Jacoby
Tulisan kecil dari Da Vinci pada “Vitruvian Man,” yang diperlihatkan pada mikrograph optik berskala mikrometer, direproduksi dengan muatan positif dan negatif dari tinta polyurethane.
Jet bermuatan listrik  yang terletak pada pusat metode pencetakan yang baru yang dapat digunakan untuk membentuk pola kompleks dengan fitur skalanano dari suatu varietas tinta hampir pada suatu permukaan apapun, menurut sebuah tim peneliti yang berlokasi di Amerika Serikat dan Korea Selatan (Nano Lett., DOI: 10.1021/nl903495f). Studi ini menunjukkan suatu teknik serba guna dalam pemolaan permukaan dengan area mikroskopis yang bermuatan negatif dan positif dari bentuk yang berubah – ubah—suatu manfaat yang mungkin mengarahkan pada metode baru dalam pabrikasi perlengkapan elektronik dan pengontrolan properti mereka.
Xerography merupakan teknologi pencetakan beberapa dekade yang lampau berdasarkan pada  ketertarikan elektrostatis antara pola muatan “tarikan” dengan sinar pada permukaan fotokondukting (sebuah pemfotokopian “drum”) dan partikel toner yang muatannya berlawanan. Beberapa usaha untuk meningkatkan resolusi ruang xerography dari suatu jarak 10 mikrometer mengarahkan pada pendemonstrasian beberapa tahun yang lalu dari suatu prosedur baru berdasarkan pada beberapa ujung pemeriksaan scanning dan penandaan elastomerik. Beberapa teknik tersebut memberikan berbagai cara pencetakan dengan resolusi pada skala 100-nm namun terbatas pada material dengan kapabilitas penyimpanan muatan yang spesifik.
Sebaliknya, metode baru ini, yang juga memberikan skalanano dalam resolusi pencetakan, dapat digunakan dengan varietas tinta yang luas dan permukaan pencetakan. Untuk mendemonstrasikan keserba gunaannya tersebut, tim penelitian ini mencetak pola titik – titik dan garis—sama baiknya dengan suatu citra mikroskopis dari karya seni kuno—dengan polymers, solusi DNA, dan suspensi partikelnano perak dan kawatnano. Karakteristik dari lebar, panjang, diameter dan lainnya dari pola ini berjarak dari beberapa mikrometer hingga sekitar 100 nm.
Pada metode pencetakan baru ini—yang dikembangkan oleh Jang-Ung Park, Sangkyu Lee, dan John A. Rogers dari University of Illinois, Urbana-Champaign; Ungyu Paik of Hanyang University, Seoul; dan para rekan kerjanya—suatu bentuk solusi tinta membentuk suatu  meniscus pada ujung pipa dengan pembuka mikrometer- atau skalanano. Pengaplikasian suatu tegangan antara pipa dan permukaan pencetakan menyebabkan beberapa ion berakumulasi pada permukaan meniscus dan menekan jet cairan yang sangat kecil pada permukaan pencetakan. Beberapa tetesan tersimpan pada cara tersebut dan menahan keseluruhan jaringan muatan—positif atau negatif—tergantung pada tegangan yang diaplikasikan.
Tim ini menunjukkan bahwa bias yang teraplikasikan dapat diubah “on the fly” selama pencetakan, yang memungkinkan mereka untuk membentuk pola komplkes dengan kombinasi polaritas muatan. Kelompok ini memanfaatkan bahwa kefleksibilitasan untuk mengkostumasi kinerja karakteristik transistor membranano silikon dengan penyimpanan muatan (positif dan negatif) pada daerah terpilih dari perlengkapan tersebut.
Profesor teknik listrik dan komputer University of Minnesota yaitu profesor Heiko O. Jacobs mengatakan bahwa pekerjaan yang diberitakan disini tidak seperti sesuatu manapun yang telah dia lihat sejauh ini dalam bidang tersebut. “Dengan metode ini, anda dapat menyemprotkansuatu area atau domain untuk membangun suatu lapisan muatan dengan resolusi lateral yang bagus dan kemudian memelajari bagaimana muatan ini berimbas pada lingkungan sekitar,” katanya. Metode ini “dapat diaplikasikan unutk hal apapun dari kultur sel untuk mengintegrasikan sirkuit,” tambahnya.

Cari Artikel

Nanokatalis besi magnetik

Nano partikel besi oksida membuat katalis yang dapat didaur ulang lebih efisien bagi reaksi organik kata sebuah tim ilmuwan di Kanada.
Katalis ramah lingkungan, ekonomis dan efisien bagi ikatan karbon-karbon yang membentuk reaksi sangatlah diinginkan pada industri kimiawi. Katalis yang dapat diperbaharui secara magnetik khususnya atraktif dikarenakan pemisahan yang mudah dari campuran reaksinya. Chao-Jun Li dan para koleganya di Universitas McGill, Montreal, telah menunjukkan bahwa nanopartikel besi oksida merupakan katalis magnetik efisien yang dapat digunakan kembali dua belas kali tanpa kehilangan keefektifitan mereka.
Nanopartikel besi oksida yang mendukung atau immobil telah digunakan sebagai katalis sebelumnya namun penggunaan langsung mereka tanpa danya modifikasi sebagaimana  katalis yang dapat didaur ulang secara magnetik bagi reaksi organik sangat jarang jelas Li. Timnya menunjukkan keefektifitasan nanopartikel pada sintetis dari intermediate ilmu kimiawi kedokteran, propargylamines. Terima kasih pada karakter magnetik dari nanopartikel, mereka melekat pada batang pegaduk magnetik dan sangat mudah dipisahkan sehingga mereka dapat dicuci sebelum digunakan kembali.
Nanopartikel besi oksida menempel pada batang pengaduk saat reaksi berhenti
‘Pemisahan dan penggunaan kembali nanopartikel besi oksida magnetik sangatlah mudah, efektif dan ekonomis. Sebagai tambahan, penggunaan besi oksida sebagai katalis juga ramah lingkungan dan aman ketimbang katalis metal transisi lainnya’ kata Li.
Unni Pillai, seorang ahli pada ilmu kimiawi hijau dan katalis pada Dow Corning Corporation, Carrollton, Amerika Serikat, mengatakan bahwa ‘kemudahan pemisahan beberapa katalis tersebut membantu untuk menghindari prosedurpemisahan yang sulit dan rumit yang mengikut sertakan filtrasi dan materi mesin pemisah dengan putaran, peralatannya dan pelarutnya; dengan demikian pengkontribusian terhadap aspek ‘ramah lingkungan’ dari proses’.
Li mengatakan timnya akan berencana untuk meneliti katalis untuk reaksi organik lainnya. Aplikasi ‘ekspansi yang luas dari katalis tersebut’ akan diantisipasi di waktu dekat ini,’ tambah Pillai

Tembakau untuk Penderita Diabetes

Bidang pertanian saat ini menghasilkan perkembangan bioteknologi molekular yang pesat, yang dapat menawarkan cara yang lebih murah daripada pembuatan vaksin dan obat tradisional melalui pabrik. Para ilmuwan telah menemukan tembakau yang menyehatkan setelah memodifikasi faktor genetiknya. Tembakau ini dapat digunakan untuk mengobati diabetes tipe 1.
Peneliti Eropa mengatakan telah menghasilkan tembakau yang mengandung senyawa anti-inflamasi (anti-peradangan) yang disebut interleukin-10 (IL-10) yang dapat membantu pasien diabetes tipe 1 yang masih menggantungkan insulin. Sejumlah perusahaan kimia pertanian, termasuk Bayer dan Syngenta, telah mencari cara untuk membuat kompleks protein dalam tanaman obat-obatan, meskipun membutuhkan proses yang lambat.
Pada saat ini, kebanyakan obat-obatan dan vaksin diproduksi melalui kultur sel dan kultur jaringan. Namun, Mario Pezzotti dari Universitas Verona, yang memimpin studi tentang tembakau yang diterbitkan dalam jurnal BMC Biotechnology, percaya bahwa tembakau tumbuh lebih efisien semenjak tanaman dunia memiliki biaya rendah untuk menghasilkan protein obat.
Berbagai jenis tanaman telah dipelajari oleh sejumlah ilmuwan di seluruh dunia, tetapi tembakau merupakan tanaman yang paling digemari dalam hal riset. “Tembakau adalah tanaman yang fantastis karena mudah mentransformasi genetik dan dengan mudah dapat mempelajari seluruh tanaman dari satu sel,” ungkap Pezzotti. Kelompoknya bekerja dan menaruh minat terhadap tembakau raksasa, yaitu Philip Morris, yang mendukung konferensi tanaman berbasis obat di Verona pada bulan Juni.
Pezzotti dan koleganya – yang menerima dana untuk penelitiannya dari Uni Eropa – sekarang berencana untuk megujicobakan tanaman tersebut ke tikus yang memiliki penyakit autoimmune untuk mengetahui responnya.
Selanjutnya, mereka ingin menguji apakah pengulangan dosis kecil dapat membantu mencegah penyakit kencing manis pada orang, ketika diberikan bersamaan dengan senyawa lain yaitu glutamic acid decarboxylase (GAD65), yang juga telah diproduksi di tanaman tembakau.
Diamyd, perusahaan bioteknologi di Swedia sudah menguji secara konvensional vaksin GAD65 terhadap penderita diabetes dalam masa uji coba klinis. Bidang pertanian molekuler belum menghasilkan produk komersial pertama, walaupun Israel Protalix BioTherapeutics telah melakukan uji klinis lanjutan pada enzim untuk pengobatan penyakit Gaucher yang dihasilkan melalui kultur sel wortel. Protalix rencana untuk mengirimkan obatnya untuk persetujuan dari Amerika Serikat dan Israel.


Mengawasi pelepasan obat saat kejadiannya

Suatu sistem pengiriman obat yang dapat melacak obat – obatan secara kebetulan telah dikembangkan oleh para ilmuwan di Israel.
Sistem pengiriman obat mengirimkan medifikasi pada bagian khusus di tubuh dan mengendalikan tingkatan yang mereka lepaskan. Mereka mengatasi permasalahan umum yang berkaitan dengan perawatan obat – obatan tradisional seperti rendahnya daya larut atau efek samping yang tidak diinginkan.
Dengan hanya memahami bagaimana obat tersebut dilepaskan dari alat pengiriman sangatlah krusial dalam mendapatkan hasil yang bagus. ‘Bagaimanapun juga, sampai saat ini, proses ini hanya dapat dipelajari secara tidak langsung didalam organisme mahkluk hidup,’ kata Doron Shabat dari Universitas Tel-Aviv, Israel. ‘Karena perilaku sistem pengiriman obat sangatlah meluas, tergantung pada lingkungan di sekitar mereka, ini sangatlah penting untuk memelajari mereka pada lingkungan fungsional mereka yang sebenarnya,’ tambahnya.
Fluorescence dihidupkan sesaat obat tersebut meninggalkan alat pengiriman
Shabat dan koleganya mendesain pelaporan sistem pengiriman obat yang mengijinkan visualisasi dengan waktu yang sebenarnya dari proses pelepasan obat pada perlakuan non-serbuan dan mendemonstrasikan penggunaan in vitro. ‘Sebagai hasilnya, proses pelepasan obat tersebut dapat dicitrakan, untuk pertama kalinya, dengan waktu sebenarnya, didalam organisme mahkluk hidup,’ kata Shabat.
Sistem Shabat menghasilkan suatu sinyal fluorescent yang menggambarkan status molekul obat tersebut. Sementara molekul obat dikoneksikan pada alat pengiriman, sinyal fluorescent mati. Pada saat pelepasannya sinyal fluorescent hidup dan secepatnya dapat dideteksi dan dicitrakan.
Rui Moreira, seorang ahli sistem pengiriman obat (prodrugs) pada Universitas Lisbon, Portugal menyambut pekerjaan ini. ‘Aktifitasi pengawasan prodrug pada waktu sebenarnya memudahkan wawasan yang jauh lebih dekat pada kinetik di sistem keseluruhan sel tersebut. Dengan mengumpulkan aktifitas dan aktifisasi data pada serangkaian penelitian tunggal akan mempercepat desain prodrug yang lebih efektif,’ katanya.
Shabat mengatakan tugas selanjutnya akan berguna sebagai penghubung yang mana fluoresce pada panjang gelombang yang lebih lama untuk memonitor pelepasan obat in vivo.

Mendeteksi penyakit dengan menggunakan sedikit TLC

Racun buruli ulcer dideteksi dengan menggunakan lapisan kromatografi yang tipis
Sebuah metode yang rendah biaya dan sederhana untuk mendeteksi racun dari organisme yang menyebabkan sisa penyakit Buruli ulcer telah dikembangkan oleh para ilmuwan Amerika Serikat.
Buruli ulcer merupakan sisa penyakit yang disebabkan oleh organisme yang disebut Mycobacterium Ulcerans, dimana masih dalam satu kelompok yang sama dengan organisme yang menyebabkan leprosy dan tuberkulosis. Diagnosis dan perawatan dini sangatlah vital sebagaimana perawatan yang tertunda dapat menyebabkan kelalaian bentuk yang tidak dapat diubah, ketidak mampuan fungsional jangka panjang seperti pelarangan gerakan yang digabung, luka kulit yang ekstensif dan kadang-kadang infeksi sekunder yang membahayakan jiwa.
Rantai reaksi polymerase dari DNA M.ulcerans DNA biasanya digunakan untuk mendeteksi infeksi, namun sangat mahal dan sulit untuk memelihara  ketahanan kata Yoshito Kishi dan Thomas Spangenberg dari Harvard University, Cambridge. Mereka telah menciptakan detektor fluorescent yang sederhana namun sangat sensitif untuk mycolactones, racun ini disekresi oleh M. Ulcerans dan didistribusikan didalam jaringan yang terinfeksi.
Mycolactones diketahui berperilaku baik pada lapisan kromatografi yang tipis dengan menghasilkan suatu titik yang berbeda pada gel silika kata Kishi dan Spangenberg, namun sensitifitasnya sangat rendah. Pasangan ini menggunakan asam boronic untuk mengikat secara selektif  mycolactone dengan meningkatkan emisi fluorescent dan memungkinkan pendeteksian tingkatannya serendah mungkin sebesar dua nanograms dari mycolactones-nya.
‘Hal ini adalah prospek yang menakjubkan dimana akan diterima dengan perhatian yang besar,’ kata Mark Wansbrough Jones, kepala teknis penasehat kelompok Buruli ulcer  dari World Health Organisation. ‘Ini mempunyai potensi digunakan sebagai alat diagnostik yang sangat penting karena diagnosis klinis hanya 70% saja yang sepertinya mempunyai hasil yang benar dan sebagai tes sederhana seperti mikroskopi terhadap bakteri kurang dari 50 % yang bersifat sensitif.’
Metode yang sederhana dan efektif ini secara khusus akan berguna pada area terpencil yang dikenal menderita penyakit ini, kata Kishi dan Spangenberg. Sekarang ini mereka sedang memeriksa apakah teknik ini dapat dikembangkan kedalam caryang efektif untuk mendiagnosa Buruli ulcer pada tahap dini.

Misteri rodanano terbesar terpecahkan

Para peneliti di Inggris dan Jerman telah menyingkap mekanisme dibalik bagaimana salah satu dari struktur bahan kimiawi paling hebat menyusun dengan sendirinya, suatu molekul roda terbesar terbuat dari molybdenum oksida, secara spontan memproduksi dengan sendirinya. Temuan ini kelihatnnya mempunyai implikasi yang penting dalam memanupulasi rekasi perakitan dengan sendirinya dan melengkapi cara baru untuk menciptakan arsitektur molekular yang berguna.
Sekitar 15 tahun yang lalu Achim Müller dan para koleganya pada Universitas Bielefeld di Jerman menunjukkan bahwa suatu campuran sederhana sodium molybdate, air dan agen pengurang pada pH rendah secara spontan membentuk roda molekular molybdenum oksida yang berbentuk donat. Hampir 4nm diseberangnya ada lebih dari sebuah jarak yang besar ketimbang struktur yang terlihat sebelumnya, dan menunjukkan kelas molekul yang unik dengan banyak potensi aplikasi bagi materi dan ilmu nano. Bagaimanapun, mekanisme dari perakitan dengan sendirinya tetap tidak diketahui.
Sekarang ini, Lee Cronin dari Universitas Glasgow di Inggris dan para koleganya telah mengungkap misteri ini dengan menyelesaikan reaksi tersebut di ruang aliran. Di sini reactant dimasukkan kedalam ruang dibawah aliran yang. Penambahan yang konstan dari reactant pada titik masuk menyusun kondisi yang stabil, memungkinkan produksi reaksi awal untuk mengakumulasi dekat dengan titik masuk. Pada bagian ruangan ini opara peneliti melihat kristal yang mengendap dari larutan. Kristalografi sinar X menunjukkan bahwa kristal – kristal tersebut berbentuk cakram datar yang meliputi 186 atom molybdenum, sesudah itu menunjukkan meliputi 36-Mo inti pusat yang berisi didalam 150-Mo lubang roda.
Saat roda tersusun, penambahan delapan elektron meningkatkan tolakan antara cincin dan template, menyebabkan kumpulan 36-Mo dilepaskan
‘Roda archtypal molybdenum mempunyai muatan negatif yang besar – ini merupakan 28 elektron yang direduksi,’ kata Cronin. ‘Dimana kita menentukan bahwa roda – roda molekular berdiri pada sistem aliran merupakan 20 elektron yang direduksi. Kita mereduksi ini lebih lanjut dan atas keterkejutan kami melihat ada dua set krsital baru yang terbentuk – satu set menjadi roda molybdenum ‘kosong’ dan set yang lainnya terdiri dari kumpulan 36 Mo.’
Ini kelihatannya bahwa kumpulan 36-Mo berperan sebagai suatu template disekitar gabungan molybdenum kedalam suatu cincin dan dua unit atomik dipegang bersama – sama oleh ion – ion sodium dan ikatan hidrogen. Dibawah kondisi yang berkurang, tolakan elektrostatis pada akhirnya mencapai titik dimana pusat roda tersebut dikeluarkan: kumpulan terkecil berperan sebagai template tamu sementara yang membentuk suatu tuan rumah dan kemudian meninggalkannya.
Pendekatan ini membuktikan kegunaan dalam membuka sistem lain perakitan dengan sendirinya, yakin Cronin. ‘Apa yang telah kita perlihatkan adalah dengan jalur reaksi yang rumit ini yang memproduksi arsitektuur molekular yang tak biasa, kita dapat menjebak lanjutan dan memelajari bagaimana untuk memulai memanupulasi sistem yang diketahui dan mendesain yang baru lagi.’
John Errington, seorang ahli dalam nanostruktur metal oksida pada Universitas Newcastle di Inggris, mengatakan bahwa implikasi pekerjaan baru ini sangatlah besar. ‘Kemampuan untuk mengarahkan struktur nanoskala yang diperoleh dari campuran dinamis secara konstitusional dari blok pembangun molekular metal oksida telah menjadi tantangan terbesar sejak Müller dan rekan kerjanya pertama kali mengungkap asal muasal bentuk “cincin besar” yang hebat mengurangi larutan molybdate,’ kata Errington. ‘Penggunaan yang cemerlang dari aliran ilmu kimiawi ini kelihatannya menyediakan dasar bagi strategi umum sintetis yang akan memperluas wawasan lebih lanjut bagi area yang menarik dalam ilmu kimiawi.’

Kemotaksis Droplet Acidic memecahkan teka – teki

Manufer teka – teki suatu perjalanan droplet melalui jalan berliku dengan gradien pH. Pada gambar hamparan, tetesan hitam menunjukkan waktu awal, sedangkan yang merah adalah kelanjutannya.
Dalam dunia keilmiahan, memecahkan teka – teki dulunya merupakan ranah dari eksperimen pesikologi. Sekarang ini ahli kimiawi mulai bertindak, tetapi mereka menyingkirkan tikus percobaan yang kuno dengan suatu tetesan cairan. Sebuah tim yang dipimpin oleh profesor ilmu kimia pada Universitas Northwestern yaitu Bartosz A. Grzybowski telah menunjukkan bahwa suatu droplet acidic dapat menavigasi dengan sukses suatu teka – teki yang komplek (J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja9076793).
“Saya secara pribadi menemukan sesuatu yang paling menggembirakan bahwa suatu sistem yang sederhana dapat menunjukkan tingkah laku yang kelihatannya ‘pandai’,” komentar profesor John A. Pojman dari Louisiana State University. “Pendekatan ini sangat berguna sebagai metode pemompa bagi mikrofluida atau suatu cara untuk mengubah energi kimia menjadi gerakan mekanis pada peralatan yang kecil. Saya ingin sekali melihat jika mereka dapat mengeneralisasikanhal ini kepada tipe gradien lainnya,” katanya.
Droplet, yang tersusun dari asam 2-hexyldecanoic baik pada dichloromethane atau minyak mineral, berjalan beberapa sentimeter melalui suatu teka – teki dengan gradien pH. pH ini sangat tinggi pada pintu masuk teka – tekinya dan rendah pada pintu keluarnya. Saat berada di teka – teki, droplet ini berjalan menuju pH yang rendah, dan selanjutnya begitu terus, jelas Grzybowski, ini selalu menemukan jalan yang pendek melalui teka – teki ini.
Kimiawi asam-basa dan tensi permukaannya adalah apa yang mendorong tetesan tersebut. “Reaksi interfasial antara asam pada tetesan tersebut dengan basa di salurannya menciptakan konfeksi gulungan atau ‘pilinan,’” terang Grzybowski. “Mekanik fluida memerankan hal itu bahwa pilinan yang menghadap pH yang lebih rendah lebih dinyatakan, dan sehingga tetesan tersebut secara efektif mendorong pada suatu arah.”

Biosensor sederhana untuk pengawasan penyakit kekebalan tubuh

Para peneliti Amerika Serikat dan Italia telah mengembangkan sebuah sensor baru yang melacak gerakan maju penyakit autoimmune karena secara dramatis mengurangi waktu penganalisaan dan tidak membutuhkan reagents.
Pada penyakit autoimmune seperti systematic lupus erythematosus – suatu penyakit yang mempengaruhi lebih dari lima juta orang di seluruh dunia – sistem kekebalan tubuh mengaktifkan dengan sendirinya dan memproduksi antibodi anti-DNA yang menyerang berbagai organ. Dikarenakan kuantifikasi antibodi pada aliran darah memerankan peranan pentingdalam pengawasan keganasan penyakit tersebut, metode pendeteksian sekarang ini seperti enzim yang dihubungkan dengan immunosorbent assay (ELISA) harus dilakukan oleh petugas klinis yang terampil dan mmbutuhkan berjam – jam bahkan berhari – hari untuk menghasilkan suatu hasilnya.
Francesco Ricci dan rekan kerjanya pada Universitas Rome Tor Vergata telah mengembangkan elektroda biosensor yang dapat secara cepat mendeteksi antibodi anti-DNA. Sensor ini menggunakan serangkaian pendek dari rantai DNA tunggal yang telah dimodifikasikan pada salah satu ujungnya dengan tag redox-actif. Pada ujung lainnya pada pemeriksaan DNA dimodifikasi dengan kelompok thiol yang membentuk suatu ikatan kuat pada permukaan elektron emas.

Fleksibilitas pemeriksaan DNA diganti oleh ikatan antibodi; mengubah respon dari sensor
Untuk transfer elektron yang efisien dapat muncul, DNA harus dibengkokan untuk memungkinkan pemeriksaan redox hingga menyentuh permukaan elektroda. Saat antibodi anti-DNA pada ikatan sederhana pada DNA, pemeriksaannya lebih sedikit fleksibel dan mengurangi keefesiensian tag redox tag yang bertabrakan dengan elektroda. Hal ini menginterupsi pergantian elektron antara pemeriksaan dan elektrodanya, mengurangi arus listrik .
“Ini membuktikan konsep dari alternatif yang sangat menarik bagi pendeteksian antibodi melawan rantai DNA tunggal dan ganda. Ini dapat membuka jalan untuk mengembangkan penggujian kadar logam baru bagi beberapa analisa lainnya dengan kepentingan bagi aplikasi klinis di samping bidang lainnya “
Arben Merkoçi, seorang ahli pada pendesainan biosensors pada Catalan Institute of Nanotechnology di spanyol Spain, mengatakan; Ini membuktikan konsep dari alternatif yang sangat menarik bagi pendeteksian antibodi melawan rantai DNA tunggal dan ganda. Ini dapat membuka jalan untuk mengembangkan penggujian kadar logam baru bagi beberapa analisa lainnya dengan kepentingan bagi aplikasi klinis.’
Ricci sangat berminat untuk mengoptimalkan desain sensor dan berharap untuk mengkomersilkan teknologi ini. ‘Kemungkinan untuk memiliki sensor terminiatur, rendah biaya dan instrumentasi portable dan untuk memproses sejumlah besar contoh – contoh dengan keefektifan waktu  merupakan keuntungan yang sangat besar dalam pendekatan elektrokimiawiterhadap teknik lainnya yang membuat ini diantara yang paling sesuai dalam pengujian titik perawatan’ kata dia.

Aksi ganda nanosensor

Nanosensor polymer yang dikembangkan oleh para ilmuwan Cina merespon terhadap ion-ion metal dan temperature.
Nanosensors optikal mempunyai aplikasi dengan jangkauan luas yang meliputi deteksi urutan DNA, thermometer, alat peraga dan bar code-nya. Sampai dengan sekarang ini pendekatan universalnya adalah dengan menggunakan nanokristal emas atau perak atau juga titik kuatum semikonduktor untuk mendapatkan warna yang diinginkan. Namun, hal tersebut mempunyai kelemahan yang signifikan sebagaimana warna yang mereka hasilkan tidaklah tunable, mereka memerlukan kondisi sintesis kasar dan dapat jiga menjadi sitotoksin.
Jinying Yuan dari Tsinghua University, Beijing, membuat nanosensor optikal yang penuh warna berdasarkan pada porphyrin yang terdiri dari copolymer tiga blok ABCyang mengatasi persoalan tersebut serta merespon terhadap ion metal dan temperaturnya. Hal ini memungkinkan penggunaan keduanya sebagai sebuah pendetektor ion dan thermometer ultra-sensitive.
Larutan copolymer dapat digunakan dengan berbagai ion metal yang masing-masingnya mmberikan warna berbeda dan memungkinkan Yuan untuk menciptakan nanoarray yang mampu dalam menyampaikan secara simultan sinyal sembilan warnanya. ‘Kita dapat mengidentifikasikan dengan jelas metal mana yang memicu perubahan warna spesifik dan serta meniadakan beberapa ion metal yang tidak dapat menyebabkan perubahan warna,’ jelas Yuan. Sebagai tambahan, nanosensor melakukan transisi warna yang luar biasa pada kisaran 35-61°C. Sifat thermochromic berjangkauan luas yang tidak diharapkan dari nanosensor tersebut dapat memungkinkan penggunaan mereka pada kesatuan thermometric ultra-sensitive.
Richard Hoogenboom, seorang ahli pada copolymers dari Radboud University, Nijmegen, Belanda, terkesan dengan ‘hasil yang luar biasa’. Dia mengatakan bahwa dia belum melihat ‘contoh manapun dimana hanya dengan satu polymer memungkinkan untuk mendapatkan spectrum warna yang luas dan daeran yang merasakan temperature hanya dengan menambahkan ion metal’.
Tim Yuan sekarang ini sedang mengembangkan copolymer serupa dengan kelompok porhyrin yang membentuk hidrogel pada larutan air sebagai material gel materials yang dapat diaplikasikan lebih siap lagi dari pada larutannya.
.

Mendeteksi Parasit

Berita Pertemuan ACS: Pengujian yang cepat dan murah dengan menggunakan pencelupan arsenic guna mengidentifikasikan penyakit parasitis
Elizabeth K. Wilson
SINAR YANG MEMATIKAN Suatu celupan yang berisi (kiri), yang bersinar saat disinari sinar UV, menandakan keberadaan parasit yang mematikan.
Suatu pengujian penyinaran yang baru sedang dikembangkan oleh para peneliti pada SRI International, di Menlo Park, Calif., dapat mendeteksi dengan sangat murah dan hanya dalam hitungan beberapa menit tentang keberadaan keluarga parasit yang menyebabkan beberapa penyakit yang mematikan.
Keluarga Trypanosomatidae dari parasit menyebabkan penyakit Chagas di Amerika Tengah dan Selatan, penyakit susah tidur di Afrika, dan leishmaniasis bagi jutaan orang di penjuru dunia. Parasit ini juga menyebabkan penyakit yang dinamakan nagana pada hewan ternak dan kuda.
Pengujian akhir-akhir ini membutuhkan biaya yang mahal dan analisa darah yang membutuhkan waktu yang lama atau pengujian kadar logam pada antibodi. Ahli kimiawi SRI medicinal yaitu Ellen D. Beaulieu dan Mary Tanga mengumumkan pada konferensi press pada pertemuan nasional ACS di San Francisco bahwa kelompok mereka merekayasa keluarga arsenic dari celupan dan mengidentifikasikan ada tiga yang mengikat pada sulfur dari kelompoknya pada peptide yang unik terhadap parasit trypanosomatid. Celupan komplek peptida kemudian bersinar pada sinar ultraviolet.
Dalam jangka waktu lima tahun, tim ini berharap memiliki pengujian “dipstick” yang murah dan mudah ditransportasikan pada Negara miskin dan sedang berkembang. Beaulieu menjelaskan bahwa penyakit tersebut menempati urutan kedua setelah malaria pada kasus jumlah kematian dari penyakit parasit di seluruh dunia.

Spectroscopy infra merah membantu diagnosis kanker

Suatu algoritma genetic yang dikembangkan oleh para ilmuwan Inggris dapat membantu penggunaan spectroscopy infra merah (IR) pada diagnosis kanker.
Spectroscopy IR merupakan suatu metode yang tidak merusak dalam penganalisaan sel, jaringan dan zat cair gas yang telah digunkan untuk mendeteksi penyakit berbeda dan tingkatan penyakit berbahaya pada prostate yang terinfeksi, cervical dan jaringan usus besar. Namun beberapa metode untuk memproses sel-sel sebelum analisa tidaklah bersifat standard  dimana melalui laboratorium yang berbeda-beda, yang dapat membuat hasilnya sulit diinterpretasikan oleh yang tidak spesialisasinya di rumah sakit itu sendiri.
Kerja sama yang dipimpin oleh Peter Gardner pada University of Manchester telah memeriksa tanda-tanda IR dari kanker prostate dengan menggunakan sel-sel dari sumber yang sama didalam tubuh. Dengan pentransformasian sel-sel secara biologis dan kimiawi, para peneliti menirukan perkembangan tumor dan menemukan bahwa perbedaan antara tanda-tanda sel dengan tingkah laku tumor yang berbeda sangatlah sulit sekali.
Gardner mengembangkan suatu algortma genetic – suatu program computer yang memelajari dan mengoptimalkan larutan – untuk memproses data IR dari sel-sel sebelum dianalisa. Mereka menggunakan 50 algoritma genetic bebas yang dikerjakan untuk mengoptimalkan sejumlah spectra terklasifikasi dengan tepat. Dengan metode ini, mereka dapat memisahkan keluarga dari sel-sel terkait yang dekat ini dengan akurasi tingkat tinggi.
Max Diem, seorang ahli pada diagnosis spectral dari Northeastern University di Boston, Amerika Serikat, mengatakan makalah ini merupakan ‘suatu aplikasi yang memelopori teknologi berkembang baru–baru ini, dan and menguraikan secara singkat tenaga yang mendiskriminasikan jalur sel-sel kanker dari tingkat penyerbuan berbeda oleh metode spektral’.
‘Tujuannya adalah untuk mengidentifikasikan beberapa tumor yang kelihatannya akan menyebar,’ jelas Gardner, dan menambahkan bahwa dengan pekerjaan yang lebih lanjut, pengidentifikasian tanda-tanda IR akan menjadi alat yang tidak terkira harganya yang dapat digunakan untuk membantu keputusan medis mengenai pengobatannya. ‘Pada saat ini, hal ini melampaui bukti dari tingkat prinsip yang ada namun belumlah siap untuk pengujian medis secara penuh,’ simpulnya.

Nanopartikel Gold Akan Menjadi Bagian Produk Sehari-hari Di Masa Yang Akan datang

Cat yang tahan lama, proses pemurnian air, computer yang lebih cepat, sol sepatu kita yang lebih kuat, dan TV yang lebih ringan dan murah semuanya akan mudah diwujudkan sekarang dengan adanya hasil penelitian dari para peneliti di Queensland University yang menemukan cara untuk medispersikan nanopartikel gold yang bahkan bisa dilakukan melalui material plastik.
Adalah seorang peneliti Adrian Fuchs, dari QUT School of Physical and Chemical Science, mengatakan bahwa dia telah mengembangkan sebuah model pendispersian logam dalam bentuk nanopartikel ke dalam material polimer atau plastik.
” Sifat dari logam akan berubah apabila mereka dibuat dalam bentuk nano sehingga dengan menggabungkan sifat unik dari nanopartikel dengan plastik maka akan diperoleh jenis komposit material baru yang dapat dipergunakan sebagai katalis, pendistribusian obat dalam tubuh, dan juga proses pelapisan (coating),” kata Dr Fuchs.
“Cat pada dasarnya adalah plastik sehingga jika nanopartikel gold ditambahkan ke dalamnya maka akan terbentuk warna yang lebih intensih (tajam) pada semua spektrum cahaya tampak. Cat yang terbentuk akan bersifat lebih memiliki daya tahan terhadap lingkungan disekitarnya.
Dr Fuchs juga mengatakan bahwa logam gold memiliki konduktifitas yang sagat baik dan sangat berguna sebagai katalis jika dicampur dengan berbagai macam jenis logam.
“Jika Anda mecampur nanopartikel gold dengan titanium oksida dengan menggunakan adonan plastik, maka Anda akan menghasilkan suatu katalis yang sangat efisien untuk memurnikan air, atom titanium dapat mengabsorbsi cahaya dan mengubahnya menjadi arus listrik yang kemudian dapat mengalir ke dalam atom gold,” katanya
Dr Fuch juga mengatakan bahwa metode yang ditemukannya untuk mendispersi nanopartikel ke dalam material plastik dapat juga diaplikasikan untuk mengenkapsulasi obat-obatan dengan material plastik sehingga dapat dipergunakan untuk pendeteksian dan pembasmian sel cancer.

Cairan lithium memutar dikarenakan efek dari medan panas dan magnetis

Medan panas dan magnetis dapat membuat suatu cairan metal mengaduk dengan sendirinya, menurut laporan sebuah kelompok yang dipimpin oleh Michael A. Jaworski, yang sekarang bekerja pada Department of Energy’s Princeton Plasma Physics Laboratory, dan David N. Ruzic dari University of Illinois, Urbana-Champaign (Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 094503). Pekerjaan ini merupakan bukti eksperimental yang pertama kalinya mengenai suatu efek aliran yang pertama kali diajukan tiga decade yang lalu. Jaworski dan para koleganya mengarahkan suatu sinar electron pada kolam cairan lithium pada penampan stainless steel. Sinar yang disebabkan oleh gradient suhu yang selanjutnya menciptakan suatu aliran listrik antara lithium dan penampannya. Dengan menerapkan medan magnetis pada aliran ini dihasilkan suatu tenaga pada cairan dan menyebabkan lithium mengalir pada bentuk yang melingkar, seperti pusaran air. Saat para peneliti membalikkan arah medan magnetis ini, aliran lithium juga membalikkan arahnya. Dengan memasukkan lapisan kwarsa isolasi antara cairan dan  stainless steel yang menghapuskan efek ini, dan lithiumnya tetap. Fenomena cairan yang dapat mengaduk dengan sendirinya ini dapat digunakan pada industri untuk mengaduk metals atau logam campuran, sama baiknya pada reactor fusi, kata para peneliti

Timah menghubungkan klub cincin aromatis

Para ilmuwan dari Jepang telah berhasil menghubungkan suatu atom lead kedalam suatu molekul aromatic – metal yang sangat berat sejauh ini yang menjadi ‘teraromatisasi’. Temuan ini dapat menghasilkan beberapa struktur baru dengan elektron yang mendonasikan karakteritstik yang sangat berguna, dengan aplikasi potensial di beberapa daerah seperti katalisis atau optoelektronik.
Dengan membentuk cincin aromatic yang stabil dengan suatu elemen seperti lead sangatlah sulit karena adanya ketidak cocokan yang sangat besar dalam ukuran orbital elektronis metal dan karbon atom (orbital 6p dan 2p, secara berturut – turut) di dalam cincinnya. Suatu tingkat tertentu daripenutupan  diperlukan bagi elektron guna dibagi – bagikan secara merata di sekitar cincin – persyaratan dalam aromatisitas. Jika satu orbital sangat besar dan yang lain sangat kecil, maka pnutupannya merupakan aturan yang sangat tinggi.
Masaichi Saito, dari Saitama University, dan para koleganya mengambil sebagai bahan pertamanya adalah hexaphenylplumbole, persenyawaan cincin yang terditri dari lima anggota non aromatis yang berisi empat karbon dan satu lead,dengan suatu kelompok phenyl ditempelkan pada setiap karbon dan dua phenyl ditempelkan pada lead. Lalu mereka mengurangi persenyawaan dengan lithium, yang memiliki efek mengganti dua phenols yang mengikat pada lead dengan dua ion lithium.
Molekul aromatis dibuat dengan mengurangi hexaphenylplumbole dengan lithium
Ikatan Li-Pb lebih sangat polar dari pada ikatan Pb-C, dan lead menjadi anionic, sangat efektif menerima dua electron dari lithium. Pasangan electron ini tersedia dalam delokalisasi dalam cincin, dengan menggabungkan empat electron lainnya dari rangka karbon guna membuat molekul aromatic.
Setelah mendemonstrasikan bahwa hal ini mungkin dalam membuat penutupan orbital 2p dan 6p secara cukup guna membuat suatu molekul aromatic, Saito mengatakan bahwa hal ini dapat menimbulkan bahan baru dengan aplikasi potensial dalam bidang seperti katalisis. ‘Pada karakter dianionic tertentu dari molekul ini dapat membuatnya berguan sebagai donor elektron,’ katanya.
David Scheschkewitz, seorang ahli kimia inorganic pada Imperial College London, menjelaskan bahwa penelitian baru ini sebagais suatu ‘pekerjaan yang sangat bagus’.   Scheschkewitz mengatakan bahwa isolasi dari persenyawaan aromatic yang stabil pertama kali dengan atom lead sebagai bagian dari delokalisasi cyclic system electron-pi merupakan pencapaian sintetis yang sungguh luar biasa. ‘Studi ini menunjukkan secara impresif bagaimana carbine yang menyerupai karakter atom paling berat di kelompok 14 metalole dianions meningkat saat turun ke kelompok ini. Persenyawaan ini lalu mempunyai suatu koordinasi kimiawi terhadap transisi metal. Dalam pandangan akan pentingnya metalole yang berkaitan dengan unit yang diulang pada bahan optoelektronik, suatu aplikasi di masa mendatang dari persenyawaan yang dilaporkan sudah sangat jelas terlihat,’ tambahnya.

Mengubah Polusi Panas Menjadi Energi Listrik

Peneliti dari Northwestern University telah menemukan suatu material yang dapat memanfaatkan polusi panas yang dihasilkan dari mesin kalor untuk menghasilkan listrik. Para peneliti tersebut menempatkan nanokristal garam batu (stronsium tellurida, SrTe) ke dalam timbal tellurida (PbTe). Material ini telah terbukti dapat mengkonversi kalor yang dihasilkan sistem pembuangan kendaraan (knalpot), mesin-mesin dan alat-alat industri yang menghasilkan kalor, hingga cahaya matahari dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding penemuan-penemuan serupa sebelumnya.
Paduan material ini menunjukkan karakteristik termoelektrik yang cukup tinggi dan dapat mengubah 14% dari polusi kalor menjadi listrik, tanpa perlu sistem turbin maupun generator. Kimiawan, fisikawan, dan ilmuwan material dari Northwestern University berkolaborasi untuk mengembangkan material dengan kemampuan luar biasa ini. Hasil studi mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry.
“Hal ini telah diketahui selama 100 tahun belakangan, bahwa semikonduktor memiliki karakteristik dapat mengubah panas menjadi listrik secara langsung,” jelas Mercouri Kanatzidis, seorang Professor Kimia di The Weinberg College of Arts and Sciences. “Untuk membuat proses ini menjadi suatu proses yang efisien, yang dibutuhkan hanyalah material yang tepat. Dan kami telah menemukan resep atau sistem untuk membuat material dengan karakter tersebut.”
Mercouri Kanatzidis, co-author dari studi ini bersama dengan tim risetnya mendispersikan nanokristal garam batu stronsium tellurida, SrTe ke dalam material timbal (II) tellurida, PbTe. Percobaan sebelumnya pada penyertaan material berskala nano ke dalam material bulk telah meningkatkan efisiensi konversi kalor menjadi energi listrik dari material timbal (II) tellurida. Tetapi penyertaan material nano ke dalamnya juga meningkatkan jumlah penyebaran elektron, sehingga secara keseluruhan konduktivitas material ini berkurang. Pada studi ini, tim riset dari Northwestern menawarkan suatu model penggunaan material nano pada timbal (II) tellurida untuk menekan penyebaran elektron dan meningkatkan persentase konversi kalor menjadi energi listrik dari material ini.
“Kami dapat menggunakan material ini dengan menghubungkannya dengan peralatan yang cukup murah dengan beberapa kabel listrik dan dapat langsung digunakan, misalnya untuk menyalakan bola lampu,” terang Vinayak Dravid, Professor Ilmu Material dan Teknik di Northwestern’s McCormick School of Engineering and Applied Science dan juga merupakan co-author dari publikasi ilmiah ini. “Perangkat ini dapat membuat bola lampu menjadi lebih efisien dengan memanfaatkan polusi kalor yang dihasilkan dan mengubahnya menjadi energi yang lebih berguna seperti energi listrik, dengan persentase konversinya sekitar 10 hingga 15 persen.
Industri otomotif, kimia, batu bata, kaca, maupun jenis industri lainnya yang banyak membuang panas dalam proses produksinya dapat membuat sistem produksinya lebih efisien dengan menggunakan terobosan ilmiah ini dan dapat menuai keuntungan lebih, kata Kanatzidis yang juga mengadakan perjanjian kerjasama dengan Argonne National Laboratory.
“Krisis energi dan lingkungan adalah dua alasan utama ditemukannya terobosan ilmiah ini, tetapi ini tentu hanyalah permulaan,” kata Dravid. “Tipe struktur material seperti ini dapat saja menimbulkan dampak lain bagi komunitas sains yang tidak kami duga sebelumnya, mungkin saja di bidang mekanik seperti untuk menguatkan dan meningkatkan kinerja sistem mesin. Saya berharap, bidang lainnya dapat mengaplikasikan terobosan ilmiah ini dan menggunakannya untuk kebaikan.”
Sumber:
Northwestern University. “Breakthrough in converting heat waste to electricity: Automotive, chemical, brick and glass industries could benefit from discovery.” ScienceDaily 18 January 2011. 19 January 2011 <http://www.sciencedaily.com­ /releases/2011/01/110118143228.htm>.
Sumber gambar: http://www.sciencedaily.com/images/2011/01/110118143228.jpg

Bidan molekular membantu kelahiran DNA

Untaian DNA pendek menyukai siklusisasi (atas), namun adanya keberadaan molekul interkalator (hijau) membentuk suatu rantai polymerik panjang
Para peneliti Amerika Serikat telah mengungkapkan petunjuk baru tentang bagaimana bentuk kehidupan paling awal telah tersusun pada sup purba. Rahasia tersebut kemungkinan adalah ‘bidan molekular’ – persenyawaan yang memerankan suatu peranan krusial dalam mengkombinasikan fragmen nucleotida kecil kedalam bahan polymeric genetic pertama kalinya.
‘Ada banyak sekali pertanyaan yang tidak terjawab tentang bagaimana polymer genetic pertama kali terbentuk pada zaman  prebiotik Bumi – yaitu tanpa adanya enzim protein yang ada sekarang ini,’ kata Nicholas Hud, yang memimpin penelitian pada Georgia Institute of Technology. ‘Kita menyelidiki bagaimana fragmen nucleotida kecil mungkin saja bergabung bersama-sama pada polymer yang panjang – membentuk untaian DNA atau RNA awal.’
Salah satu permasalahan dalam menyelidiki bagaimana DNA pertama terbentuk adalah rantai kecil dari nucleotida – sekitar tiga sampai empat basis panjangnya – cukup fleksibel untuk mengikat dengan diri mereka sendiri. Lebih lanjut mereka menyukai ikatan intramolekular dan cenderung untuk mengriting dan melingkar, dengan membentuk cincin kecil dari pada rantai yang panjang.
Sekarang ini, tim Hud telah menemukan bahwa keberadaan senyawa tertentu dapat menstabilakan perkembangan untaian DNA. Persenyawaan tersebut dikenal sebagai interkalator – molekul besar yang datar yang dapat menyelip antara basis di DNA yang seperti papan kayu – dengan memegang struktur di tempat dengan interaksi non-kovalen. Persenyawaan ini diistilahkan dengan nama bidan molecular oleh tim ini, karena sesekali polymer ini terbentuk mereka tidak lama dibutuhkan lagi.
Dua contoh dari bidan ini adalah ethidium dan coralyne – senyawa organis yang multicincin dan besar, namun tidak seperti kedua dari senyawa tersebut yang menjadi bidan pertama kali. ‘Pekerjaan kami mengusulkan bahwa mungkin adanya molekul bidan planar yang ikut serta pada permulaan kehidupan di Bumi ini,’ kata Hud. ‘Namun hal ini tetap tidak teridentifikasi dan mungkin saja masih ada disekitar.’
Salah satu prospek yang membangkitkan minat adalah molekul bidan yang pertama bertanggung jawab dalam menyeleksi kombinasi paangan dasar dari adenine-thymine (A-T) dan cytosine-guanine (C-G) yang membuat DNA. Sementara ethidium diteemukan dapat menstabilkan pasangan tradisional Watson-Crick, azacyanine aza3 ditemukan dapat menstabilkan suatu system alternative dimana adenine mengikat pada adenine (A-A).
‘Molekul bidan berbeda dapat saja selektif pada system berbeda dari pemasangan dasarnya,’ kata Hud. ‘Hipotesa kami  adalah molekul bidan yang asli membantu memilih pasangan dasar yang digunakan dalam DNA.’
‘Studi ini menunjukkan hal yang sangat baik sekali bahwa suatu kombinasi asam nucleic dan molekul yang tidak terkait secara struktural  kelihatannya menghasilkan system yang dapat mereplikasi sendiri – dan selanjutnya dalam kehidupan – dari pada asam nucleic sendiri,’ kata Clemens Richert, seorang ahli pada DNA di University of Stuttgart, Jerman.
Lewis Brindley

Pendekatan Methylation Membantu Sintesis Cyclosporine A

Suatu metode dalam pembentukan berbagai macam tertiary amides pada biomolekul yang besar bergantung pada reaksi penggandaan isonitrile
Stu Borman
Suatu metode dalam pembentukan tertiary amides pada biomolekul yang besar, suatu tantangan transformasi sintesisi khusus, telah dikembangkan oleh Samuel J. Danishefsky dan rekan kerjanya yaitu Sloan-Kettering Institute for Cancer Research (J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja100517v). Kelompok Danishefsky sebelumnya merencanakan suatu cara untuk menciptakan amides dengan memperlakukan isonitriles dengan asam karboxylic (J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5446). Xiangyang Wu, Jennifer L. Stockdill, Ping Wang, dan Danishefsky sekarang ini telah menerapkan reaksi penggandaan  isonitrile untuk membuat tertiary amides pertama kalinya. Mereka mendemonstrasikan pendekatan pada sintesis macrocyclic peptide cyclosporine A, suatu immunosuppressant yang digunakan untuk mencegah rejeksi transplant. Bio-ketersediaan Cyclosporine A dan resistansi pada proteolysis didalam tubuh sangatlah bergantung pada methylation dimana tujuh dari 11 asam amino-nya. Para peneliti menggunakan isonitrile methylation yang tidak hanya mengakses N-methylation pada lima dari asam amino-nya (ditunjukkan warna merah), tetapi juga membawa langkah macrocyclization terakhir. Amidasi isonitrile mungkin terbukti berguna pada peptide lainnya, cyclic peptida, dan sintesis glycopeptida, jelas mereka.

Mikroba yang tercakup dalam penyakit Alzheimer

Peptida beta amyloid sudah lama dianggap terlibat dalam penyakit Alzheimer, meski ada banyak sekali kontroversi mengenai apakah hal ini merupakan penyebab utama penyakit ini, atau hanya suatu symptom saja. Sekarang ini, Rudolph Tanzi dan kelompoknya pada Massachusetts General Hospital telah menunjukkan bahwa hal ini bukanlah ‘bualan’ belaka – ini dapat dipergunakan untuk melindungi otak dari beberpa pathogen sebagai bagian system kekebalan tubuh bawaan.
Selama pencarian kelompok ini mengenai beberapa gen yang dikaitkan dengan penyakit Alzheimer, Kolega Tanzi yaitu Robert Moir menunjukkan struktur beta amyloid yang sangat mirip dengan apa yang dikenal sebagai antimicrobial peptide LL-37 – dimana hal ini memunculkan pertanyaan tentang ‘bagaimana jika beta amyloid juga memiliki properti antimikrobial?’ Lalu, seorang mahasiswi yaitu Stephanie Soscia mengujinya dengan suatu susunan pathogen yang umum, seperti Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae dan Candida albicans, dan menemukan delapan dari pathogen dibunuh oleh amyloid – serta, di beberapa kasus, hal ini lebih efektif dari pada LL-37.
‘Hal ini sesegera mungkin menunjukkan dua hal,’ kata Tanzi. ‘Mungkin saja pada system kekebalan penyakit Alzheimer memicu beta amyloid sebagaimana kita perkirakan, dan jika hal ini terlalu sering terpicu maka akan ada resiko yang tinggi pada penyakit Alzheimer. Hal yang kedua adalah bahwa dengan banyaknya obat-obatan pada saluran pentargetan beta amyloid, kita percaya bahwa hal ini mungkin ditunjukkan pada cara yang sama seperti kolesterol pada penyakit jantung – anda tidak dapat mematikan keduanya secara bersama-sama namun dengan menurunkannya pada tingkatan aman  sehingga anda tidak mendapati suatu peringatan.’
Kata dia bahwa suatu pertanyaan besar adalah apa yang memicu system kekebalan tubuh bawaan sebagaimana perkiraan kita? ‘Ada beberapa contoh pathogen yang terakumulasi pada otak, termasuk Chlamydia pneumoniae dan Herpes simplex virus 1 (HSV1). Kita juga sedang mencari dengan beitu dekatnya pada ragi Candida albicans, sebagaimana sangat manjur melawan pathogen ini pada tampilan kami,’ katanya. ‘Bagaimanapun, system kekebalan tubuh bawaan juga dapat dipicu oleh stroke dan luka otak traumatis, yang juga menaikkan tingkat beta amyloid. Kita namai hipotesis kami dengan fungsi hipotesis yang menghasilkan racun, sebagaimana beta amyloid mempunyai fungsi normal, namun terlalu banyak sekali fungsinya yang dapat menyebabkan racun.’
Jika pathogen di otak sebenarnya berubah menjadi penyebab terbesar dari system kekebalan tubuh bawaan sebagaimana yang kita perkirakan, dia menyakini hal ini mungkin saja dapat memvaksinasi melawan mereka sama seperti cara mencegah penyakit Alzheimer. ‘Kita juga akan berpandangan terbuka – hal ini mungkin saja penyebab stroke atau luka di otak, atau penyebab kesemuanya diatas,’ katanya. ‘Dan peptide antimikrobial biasanya mempunyai cakupan luas; kita tahu ini dapat menyerang jamur dan ragi, jadi kenapa tidak dengan virus seperti HSV-1?’
Ruth Itzhaki pada University of Manchester sedang mengerjakan mengenai implikasi HSV-1 pada penyakit Alzheimer beberapa waktu lalu dan membuktikan bahwa hal ini mungkin saja mikroba yang memicu produksi beta amyloid di otak. ‘Pekerjaan Tanzi sangatlah menarik, sebagaiamana ada banyak sekali pertentangan pad aide tersebut bahwasannya agen yang menginfeksi mungkin saja bertanggung jawab pada penyakit Alzheimer,’ katanya. ‘Kita pikir HSV-1 bekerja pada kombinasi dengan factor genetic yang diketahui bagi penyakit Alzheimer, dan amyloid bersifat merusak saat diproduksi secara berlebihan yang berkenaan dengan infeksi.’

Thalidomide yang mengikat protein telah terungkap

Para ilmuwan di Jepang percaya bahwa mereka telah mengungkap salah satu kunci target molekular yang mengikat pada obat thalidomide yang menyebabkan cacat kelahiran. Temuan ini dapat memungkinkan beberapa obat baru untuk dikembangkan yang serupa dengan thalidomide – yang efektif dalam penanganan penyakit kanker tertentu dan kusta – namun tanpa efek samping yang sangat berbahaya dalam pengembangan embrionya.
Takumi Ito, dari Tokyo Institute of Technology, dan para koleganya menempelkan thalidomide pada manik-manik magnetis dan mengekspos obat yang tidak bergerak pada ekstrak sel-sel. Mereka menemukan bahwa salah satu protein khusus, yang disebut cereblon, mengikat pada thalidomide. Aktifitas cereblon secara khusus sangat penting pada perkembangan anggota badan.
Tim ini kemudian merekayasa anak ayam dan ikan zebra secara genetis sehingga mereka kekurangan protein ini. Beberapa embrio yang sesudah itu dikembangkan memiliki cacat anggota badan yang serupa dibanding yang disebabkan oleh thalidomide. Mereka juga merekayasa beberapa organismeyang mempunyai versi mutasi dari protein yang tidak mampu mengikat pada thalidomide. Pada beberapa hewan tersebut obat ini tidak menyebabkan cacat perkembangan pada embrionya.
Ikan zebrafish (kiri) dan anak ayam (kanan) direkayasa secara genetis dengan suatu bentuk cereblon yang tidak mampu mengikat thalidomide (barisan bawah) tidak mengalami malformasi yang berkaitan dengan obat tersebut
Dengan diambil secara bersama-sama, temuan ini mengusulkan bahwa protein perlu ada dan memfungsikannya guna memastikan perkembangan yang sehat dari embrionya, dan bahwa thalidomide mengikut sertakan kemampuannya untuk melakukan hal ini.
Hiroshi Handa, seorang anggota tim, mengatakan bahwa sementara dia percaya bahwa  cereblon meruapakan sasaran utama bagi obat ini, mungki ada sasaran protein lainnya dan hal tersebut dapat diidentifikasikan dengan menggunakan suatu pendekatan yang serupa, penghentian thalidomide pada posisi yang berbeda dan penggunaan persiapan yang berbededa dari bahan selular.
Pekerjaaan ini menyediakan suatu kunci yang selangkah ke depan dalam memahami mekanisme kerja thalidomide, yang dapat mengarahkan pada perkembangan obat serupa yang tidak menggangu cereblon.
Neil Vargesson, seorang developmental biologist pada University of Aberdeen di Inggris, telah meneliti bagaimana thalidomide mempengaruhi perkembangan embrionis. ‘Hal signifikan mengenai pekerjaan ini adalah bahwa hal ini mengidentifikasikan suatu pengikatan protein dan dan menunjukkan bahwa hal ini dapat menyebabkan thalidomide yang cacat,’ katanya. ‘Apa yang perlu dilakukan sekarang adalah menentukan bagaimana  gangguan protein menyebabkan cacat pada organisme hidup.’
Vargesson menambahkan bahwa, ‘secara pribadi Saya pikir hal ini adalah aksi antiangiogenis [rintangan dalam formasi pembuluh darah baru] dari suatu obat yang menyebabkan cacat embrionis dengan mempengaruhi atau mentargetkan sesuatu pada sel endothelial – yang akhir-akhir ini kelompok penelitian kami sedang gencar-gencarnya mencari tahu. Penelitian baru ini menerima tanpa adanya bukti bahwa “sesuatu” dapat saja menjadi cereblon.’

Beri Rating: Sebarkan: * Lintas Berita Digg Facebook Lintas Berita * * sedapur Fungsi Baru Bagi tRNA

Ketemu! Pengikatan tRNA (bagian tengah, hijau dan kuning) terhadap cytochrome c (merah) ang dilepaskan oleh mitochondrion (kiri) membatasi formasi suatu kompleks yang menaikkan apoptosis (atas kanan).
Temuan terbaru mengindikasikan bahwa transfer RNA (tRNA) mempunyai fungsi lain sebagai tambahan terhadap peranan yang telah ada sekian lama pada pengekspresian gen. tRNA juga membantu mengontrol apoptosis, atau memprogramkan sel mati, menurut sebuah tim yang dipimpin oleh peneliti ahli biologi kanker yaitu Xiaolu Yang pada University of Pennsylvania (Mol. Cell 2010, 37, 668).
Selama pengekspresian gen, DNA dicatat pertama-tama kedalam pemberi pesan RNA. Kemudian, molekul-molekul tRNA—masing-masing membawa asam amino sebagai muatannya—mengikat pada nukleotida pada pemberi pesan RNA. Suatu ribosome menghubungkan asam amino tersebut secara bersama-sama untuk membentuk suatu protein, dan tRNA yang tidak bermuatan sesudah itu dilepaskan.
Sekarang ini, “untuk pertama kalinya, kita menunjukkan bahwa tRNA mempnyai peranan jelas melampaui transmisi informasi genetis,” kata Yang. “Ini sebenarnya memblok apoptosis.”
Apoptosis menghilangkan sel-sel berbahaya, tidak diinginkan dan rusak. Ini dapat dipicu dengan sinyal-sinyal baik dari dalam dan luar sel. Sinyal-sinyal dari dalam, seperti kerusakan DNA, pembangkit tenaga sel yang tepat, atau mitochondria, guna melepaskan cytochrome c kedalam zat cair gas intrasellular, yang dikenal sebagai cytosol. Mitochondria biasanya menggunakan cytochrome c untuk menghasilkan adenosine triphosphate, yang memberi tenaga pada metabolisme. Namun saat dilepaskan kedalam cytosol, sebagai gantinya cytochrome c mengikat pada protein Apaf-1, yang mengaktifkan caspases yang membelah berbagai selular protein, yang pada akhirnya membunuh sel.
Yang, bersama-sama dengan Yide Mei, Jeongsik Yong, dan beberapa kolega lainnya, telah menemukan bahwa tRNA juga mengikat pada cytochrome c, menghentikannya dari pengikatan pada Apaf-1 dan dengan demikian mencegah apoptosis.
Para peneliti telah “membuka mata tingkat yang tidak diperkirakan sepenuhnya tentang  kontrol pada proses apoptotic,” komentar Bram J. van Raam dan Guy S. Salvesen, yang memelajari apoptosis dan sel mati pada Sanford-Burnham Medical Research Institute, di La Jolla, Calif. (Mol. Cell 2010, 37, 591). Raam dan Salvesen menganjurkan bahwa temuan ini juga “mungkin mengindikasikan tingkat kontrol nuklir penting dan baru terhadap metabolisme mitochondrial.”

Cari Artikel

Pendeteksian ultrasensitif bagi DNA

Para ilmuwan di Denmark telah mengembangkan suatu metode berbasis lipase dalam pendeteksian tentang kuantitas teramat kecil dari DNA, yang dapat digunakan dalam pengujian bakteri di dalam minuman bir.
Metode pendeteksian pada DNA yang sangat cepat dan sensitif mempunyai penggunaan berjangkauan luas dari diagnosis kanker dan penyakit hingga penseteksian bakteri berbahaya dalam minuman dan makanan. Metode sebelumnya bersandar pada metode optikal dan pre-amplifikasi sampelnya yang memakan waktu sangat banyak, yang karena kesensitifannya hingga seringkali memakan waktu beberapa minggu dan memerlukan perangkat yang menyita ruangan sangat besar. Metode elektrokimiawi telah digunakan untuk menigkatkan kecepatan dan tingkat portabilitasnya.
Sekarang ini, Elena Ferapontova, Kurt Gothelf dan beberapa kolega dari Aarhus University telah mengembangkan suatu lipase berbasis teknik elektrokimiawi yang dapat mendeteksi sekecil mungkin DNA hingga 20 attomoles (2 x 10^-17 moles). Lipase merupakan enzim yang membelah ester dengan harga yang sangat mahal dimana ditemukan banyak sekali pada aplikasi di bioteknologi dan sintesis bioorganis.
DNA berlabel lipase membelah ikatan ester yang memegang secara elektrokimiawi ferrocene aktif pada elektroda
Pada sistem Ferapontova, DNA target ditangkap pada manik-manik magnetis dan dilabeli dengan lipase. Kemudian dikumpulkan dan memungkinkan untuk bereaksi dengan ferrocene yang dimodifikasi dengan elektroda emas. Lipase membelah ikatan ester yang menahan secara elektrokimiawi kelompok ferrocene aktif kedalam elektroda, menurunkan sinyalnya dan mengindikasikan keberadaan DNA target.
Ferapontova mengatakan bahwa dia berencana untuk menggunakan sensor guna mendeteksi perkembangan bakterial yang membuat minuman bir tidak bereaksi. ‘Metode apapun yang cepat dan sensitif dalam menguji kadar logam bagi bakteri yang cacat produksi pada minuman bir akam nejadi keuntungan ekonomis yang sangat besar pada industri pembuatan minuman bir dan akan memberikan kepentingan umum,’ tambahnya. Pada sekarang ini tim sedang menyelidiki sampel DNA dari bakteri bir yang cacat produksi untuk menguji validitas metode dalam menganalisa sampel minuman bir yang asli.
Ben Horrocks, seorang ahli pada aplikasi elektrokimiawi biologikal pada Newcastle University, Inggris, terkesan bahwa tim ini telah menggabungkan bersama-sama beberaqpa teknik yang ada untuk menghasilkan ‘salah satu batas pendeteksian yang paling rendah dari suatu sistem berbasis elektrokimiawi ‘.

Enzim memberi tenaga pada molekular yang logis

Sistem keamanan biomolekular yang dapat memberikan tenaga dengan sendirinya telah dikembangkan oleh para ilmuwan Amerika Serikat. Ini dapat digunakan untuk menyandikan informasi keuangan, militer dan informasi rahasia lainnya.
Pengembangan akhir-akhir ini pada bidang biopengkomputeran telah mengarahkan pada sistem biomolekular yang menggunakan informasi bahan kimiawi terhadap mimik elektronik digital. Saat sekarang ini Evgeny Katz dan timnya pada Clarkson University, Potsdam, telah mengambil suatu penelitian yang selangkah maju kedepan untuk membuat kunci keypad yang memberikan tenaga dengan sendirinya dengan menggunakan sel biobahan bakar.
Sistem biokatalis dibuat dari tiga enzim yang terkatalisasi pada langkah rekasi, jelas Katz. Beberapa enzim diterapkan sebagai sinyal input untuk memicu reaksi biokimiawi dan hanya pada saat diterapkan pada perintah yang tepat menghasilkan suatu reaksi riam dari zat tepung hingga asam gluconic. Formasi dari asam gluconic menghasilkan suatu perubahan pada pH, yang digunakan untuk mengubah seka polymer yang termodifikasi elektroda didalam suatu sel biobahan bakar yang terintegrasi pada sistem keypad. Pada pH yang lebih besar dari 5.5 seka poymer berada pada keadaan hidropobic yang tidak terprotonasi yang menghalangi rekasi elektrokimiawi namun saat pH menurunkan kelompok pyridine pada seka polymer terprotonisasi hingga membentuk lapisan tipis hidrophilic yang bermuatan arus positif yang memungkinkan  elektroda menjadi aktif secara elektrokimiawi.
Hanya kata sandi enzim yang benar dapat mengoperasikan sel biobahan bakar
Saat perintah yang benar dari enzim digunakan, larutan keasaman yang dihasilkan mengaktifkan katoda, menyalakan sel biobahan bakarnya, dimana menghasilkan suatu kenaikan pada aliran dan output tenaganya. Jika beberapa enzim ditambahkan pada perintah yang salah, maka sel biobahan bakar tidak diaktifkan. Hal ini memungkinkan sistem keamanan dioperasikan tanpa perlu adanya sumber tenaga eksternal seperti tenaga listrik yang dihasilkan saat ‘kata kunci’ enzim yang benar digunakan.
‘Ini merupakan contoh yang bagus tentang bagaimana molekular logis dan komputrerisasi berkembang,’ komentar A P de Silva, seorang ahli pada molekular berbasis logis dan pergantian molekular pada Queen’s University Belfast, Inggris.
Katz mengatakan bahwa sementara  pekerjaan ini menunjukkan bukti konsep ini, masih ada pekerjaan yang lebih banyak diperlukan untuk merekayasa alat chip microfluidic di dalam laboratorium yang dapat menemukan aplikasi yang jelas. Juga, hingga lebih dari 10 enzim dapat digunakan dan kebal terhadap komponen yang diketahui dapat ditambahkan untuk meningkatkan kekompleksan sistem ini.