Chitosan-Alginate Nanocomposite as Biomaterial Additives in Phosphate-Buffered Saline for RNA Stabilization in Kidney Specimen

Hanson, dr. Nur Arfian, Ph.D ; dr. Dwi Aris Agung Nugrahaningsih, M.Sc., Ph.D

2025 | Tesis | S2 Ilmu Kedokteran Dasar dan Biomedis

Latar Belakang : Stabilitas RNA merupakan poin penting dalam analisis molekuler, kendalanya adalah molekul RNA sangat tidak stabil dan dapat terdegradasi dalam waktu singkat ketika terpapar pada lingkungan di luar inang. Cairan stabilisasi RNA yang tersedia di pasaran saat ini memang sudah cukup efektif, namun terlampau mahal dan akses untuk mendapatkannya terbatas. Penelitian ini menggunakan organ ginjal sebagai sampel karena Penyakit Ginjal Kronis (PGK) telah dianggap sebagai salah satu masalah kesehatan global dengan peningkatan insiden dan prevalensi yang signifikan selama beberapa dekade terakhir.

Tujuan : Untuk mengevaluasi konsentrasi, kemurnian, dan degradasi RNA dari spesimen ginjal yang disimpan dalam nanokomposit kitosan-alginate yang dilarutkan dalam phosphate buffered saline dan dibandingkan dengan spesimen ginjal yang disimpan dalam solusi stabilisasi RNA yang tersedia di pasaran saat ini.

Metode : Penelitian eksperimental ini menggunakan sampel ginjal tikus yang disimpan dalam berbagai konsentrasi formulasi nanokomposit kitosan-alginate dalam PBS, PBS 1X, dan solusi stabilisasi RNA pada suhu ruang dan pada suhu 4°C. Konsentrasi, kemurnian, dan integritas RNA dinilai menggunakan spektrofotometer Nanodrop dan elektroforesis gel diikuti oleh densitometri ImageJ.

Hasil : Kitosan-alginate dalam PBS menunjukkan kemampuan untuk menstabilkan RNA pada suhu ruangan selama 2 hari dan pada pendingin pada 4 derajat Celsius selama 1 minggu, dan tetap mempertahankan konsentrasi dan kemurnian RNA yang optimal, meskipun terjadi degradasi parsial. PBS 1X mengakibatkan degradasi total RNA untuk sampel yang disimpan pada suhu ruangan dan degradasi parsial untuk sampel yang disimpan pada pendingin pada 4 derajat Celsius. Solusi stabilisasi RNA yang tersedia menunjukkan hasil terbaik dalam mempertahankan integritas kedua sampel RNA baik pada suhu ruangan maupun pada pendingin.

Kesimpulan : Kitosan-alginate dalam PBS menunjukkan potensi sebagai alternatif solusi stabilisasi RNA yang hemat biaya dan biokompatibel, terutama untuk pengaturan dengan keterbatasan sumber daya. Namun, masih memerlukan pengembangan lebih lanjut dalam formulasi nanokomposit dan protokol pencucian.

Background :

RNA stability is crucial for molecular analysis, however RNA molecules are inherently unstable and can degrade quickly when exposed to an external environment outside the host. Current RNA Stabilization Solutions available in the market are effective, but costly and limited accessibility. This study used kidney organs for samples because Chronic Kidney Disease (CKD) has been considered as one of major global health issues with its increasing incidence and prevalence over several decades.

Objectives : To evaluate the concentration, purity, and degradation of RNA from kidney specimens stored in chitosan-alginate nanocomposites in phosphate buffered saline versus kidney specimens stored in currently available RNA stabilization solution.

Methods : This experimental study used mice kidney samples stored in various concentrations of chitosan-alginate PBS formulations, PBS 1X, and RNA stabilization solutions at room temperature and 4°C. RNA concentration, purity, and integrity were assessed using Nanodrop spectrophotometer and gel electrophoresis followed by ImageJ densitometry.

Results : Chitosan-alginate in PBS shows the ability to stabilize RNA at room temperature for 2 days and in a chiller at 4 degree celsius for 1 week while maintaining optimal RNA Concentration and purity, but with partial degradation. PBS 1X resulted in total RNA degradation for samples stored in room temperature and partial degradation for samples stored in a chiller at 4 degree celsius. Available RNA stabilization solutions showed the best results in maintaining the integrity of both RNA samples in room temperature and in a chiller.

Conclusions : Chitosan-alginate in PBS shows promise as cost-effective and biocompatible alternatives for RNA stabilization solution, especially for resource-constrained settings. But still need further improvement in nanocomposite formulation and washing protocols.

Kata Kunci : Chitosan, Alginate, Nanocomposite, RNA concentration, RNA purity, RNA degradation, Phosphate Buffered Saline, RNA stabilization solution