CdSe QUANTUM DOTS MODIFIED GEOTHERMAL SILICA-BASED NANOSENSOR FOR MCF-7 BREAST CANCER CELL DETECTION

Anastasya Erica Airyn, Fajar Inggit Pambudi, S.Si., M.Sc., Ph.D.; Siti Nurul Aisyiyah Jenie, Ph.D

2023 | Skripsi | KIMIA

Kanker merupakan penyebab kematian tertinggi kedua di dunia dan merupakan masalah global yang perlu diatasi. Menurut Sabik dkk (2015) deteksi kanker pada tahap awal menjadi salah satu solusi yang dianggap bisa meningkatkan persentase kelangsungan hidup. Penelitian kimia di bidang ini juga telah banyak dilakukan untuk mendapatkan metode deteksi kanker tahap awal yang efektif dan terjangkau. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis nanosensor berbasis silika menggunakan metode sol-gel dan modifikasi menggunakan quantum dots untuk deteksi MCF7 yang merupakan sel kanker payudara. Silika alam diperoleh dari presipitat pembangkit listrik tenaga geothermal sedangkan silika komersil diperoleh dari TEOS.

Sintesis menggunakan silika alam dilakukan melalui proses sol-gel menggunakan NaOH dan HCl. Nanopartikel silika yang terbentuk kemudian direaksikan dengan carboxyl cd-based quantum dots untuk membentuk SiNP@QD yang memiliki sifat fluoresens. Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui sifatsifat dan kestabilitasan nanopartikel dalam pelarut PBS (phosphate-buffered saline) pada beberapa variasi konsentrasi menggunakan metode spektrofluorometri dan spektrofotometri UV-Vis. Puncak FTIR pada panjang gelombang 1600–1700 cm–1 dan 3400–3600 cm–1merepresentasikan ikatan C=O dan N–H. Gugus karboksil dari quantum dots dapat digunakan untuk membentuk ikatan dengan antibody MUC-1. Material tersebut kemudian diaplikasikan untuk mendeteksi MCF-7; kemampuan tersebut dianalisa menggunakan spekstroskopi fluorosens dan UV-Vis. Ukuran partikel hasil sintesis dari silika geothermal adalah 31,2 nm diketahui dari hasil karakterisasi BET SAA. Karakterisasi menggunakan BET SAA juga menunjukkan bahwa material berbasis silika alam memiliki luas permukaan yang lebih besar yaitu 192,367 m2 /g, dibandingkan dengan luas permukaan partikel berbasis silika komersil yaitu 0,184 m2 /g, sehingga memudahkan terjadinya modifikasi permukaan sesuai dengan hasil karakterisasi menggunakan FTIR. Hasil deteksi MCF-7 belum maksimal dikarenakan belum optimalnya metode deteksi terutama di bagian panjang gelombang eksitasi. Namun, hasil analisa UV-Vis menunjukan puncak absorbansi SiNP G@QD@Ab-MCF-7 yang lebih tinggi dibandingkan dengan sel MCF-7, hal ini membuktikan bahwa sel MCF-7 dapat terkonjugasi oleh material sehingga dapat meningkatkan kemampuan absorbansi. 

Cancer is the second leading cause of death globally, a phenomenon that needs to be solved. According to Sabik et al. (2015), early-step cancer detection is a solution that could raise the survival rates of cancer patients. Research in this field has been done in order to get effective and low-cost cancer detection methods. In this research, a silica-based nanosensor is synthesized using the sol-gel method and modified with quantum dots to detect MCF7, a cell line commonly found in breast cancer. The silica is obtained from natural and commercial sources in order to compare their properties. Natural silica is obtained from geothermal power plants precipitate formed in the power plants’ pipes, while commercial silica is obtained from TEOS.

Synthetization of silica nanoparticles was performed by the sol-gel process using NaOH and HCl. The nanoparticles then got modified using carboxyl cd-based quantum dots to give fluorescence properties, making SiNP@QD. Characterization using fluorescent spectroscopy and UV-Vis spectroscopy was performed to know the fluorescence properties and stabilities of nanoparticles in PBS (phosphatebuffered saline) in various concentrations. The FTIR peaks in 1600–1700 cm–1 and 3400–3600 cm–1 represent the C=O bond and N–H bond, respectively. The carboxyl chains in quantum dots are used to form a bond with anti-MUC-1 antibody in order to be able to detect MUC-1 in the MCF-7 cell line. The nanomaterial is then applied to detect MCF-7, and its performance is analyzed using fluorescence and UV-Vis spectroscopy. The characterization using BET SAA shows that geothermal silica synthetization created nano-sized particles with a specific size of 31.2 nm. It also shows that natural silica-based nanoparticles have a larger surface area of 192.367 m2 /g compared to commercial silica-based particles with a surface area of 0.184 m2 /g, allowing it for easier surface modification, as shown in the FTIR result. The result of the MCF-7 detection is not optimal due to the detection process that hasn’t been optimized yet, especially for the excitation. However, the UV-Visresult shows a higher absorbance result for SiNP G@QD@Ab-MCF-7 compared to MCF-7 cells line, this proves that the material is able to conjugate with MCF-7 cells line, giving it a higher absorbance ability.

Kata Kunci : cancer detection, geothermal silica, MCF-7, MUC-1, nanosensor