PENENTUAN BOBOT MOLEKUL DAN KARAKTERISASI KRISTALOGRAFI SENYAWA DERIVAT SESAMIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER PENGHAMBAT GLIOMA (GLI)

PENENTUAN BOBOT MOLEKUL DAN KARAKTERISASI KRISTALOGRAFI SENYAWA DERIVAT SESAMIN SEBAGAI KANDIDAT ANTIKANKER PENGHAMBAT GLIOMA (GLI) MOLECULAR WEIGHT DETERMINATION AND CRYSTALLOGRAPHIC CHARACTERIZATION OF SESAMINE DERIVATE COMPOUNDS AS ANTICANCER CANDIDATE INHIBITORS GLIOMA (GLI)

1

1

Fadli Husain, 1Yusnita Rifai, 2Dahlang Tahir Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin, 2Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Hasanuddin

Alamat Korespondensi : Fadli Husain Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin Makassar HP : 085399572629 Email : [email protected]

Abstrak Pengobatan konvensional yang umum dilakukan pada penyakit kanker dapat menimbulkan efek samping, oleh karena itu usaha pencarian agen kemoterapi dari bahan alami yang mensasarkan target aksinya pada gen-gen pengatur pertumbuhan atau proliferasi sel dengan efek samping minimum adalah amat diperlukan dalam pengobatan penyakit kanker. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi senyawa sintetik derivat sesamin melalui penentuan bobot molekul serta analisis kristal senyawa. Penentuan bobot molekul dilakukan dengan menggunakan alat ESI MS yang menghasilkan data spektra dan kemudian data spektra tersebut dianalisis pola fragmentasi senyawanya, sedangkan karakter kristal dianalisis dengan menggunakan alat X-Ray Diffractometer yang menghasilkan difraktogram dan kemudian diolah. Dari data ESI MS terbaca empat bobot molekul pada peak masing-masing 320,25951 m/z, 412,3196 m/z, 488,08684 m/z, dan 525,28598 m/z. Hasil analisis XRD menunjukkan bahwa senyawa ini berbentuk kristalin dengan ukuran kristal berdasarkan data difraktogram berdasarkan urutan peak tertinggi adalah 0,5 nm, 0,7 nm, dan 0,7 nm. Dari hasil analisis spektroskopi UV-VIS diperoleh bahwa nilai panjang gelombang maksimum senyawa derivat sesamin sebesar 292,00 nm. Kata kunci : Derivat Sesamin, Sintesis, X-Ray Diffraction, ESI-MS

Abstract The conventional treatment on cancer can cause side effects, hence the quest for chemotherapeutic agents from natural products targeting the action to genes regulating growth or proliferation of cells with a minimum of side effects is very necessary in the treatment of cancer. This study aimed to characterize synthetic compounds derived sesamin through molecular weight determination and analysis of crystalline compounds . Determination of the molecular weight is done by using the tools that generate ESI MS spectral data and then the data is analyzed patterns of fragmentation spectra of compounds , whereas crystalline character was analyzed using X Ray Diffractometer tool that generates diffractogram and then processed . ESI MS data unreadable four molecular weights at the peak of each 320.25951 m / z 412.3196 m / z 488.08684 m / z , and 525.28598 m / z . The results of XRD analysis showed that this compound with a crystalline form of crystal size based on data diffractogram in order of the highest peak is 0.5 nm , 0.7 nm , and 0.7 nm . From the analysis of UV-VIS spectroscopy showed that the value of the maximum wavelength derivative compound sesamin at 292.00 nm . Keyword : Derivatives sesamin , Synthesis , X - Ray Diffraction , ESI - MS

PENDAHULUAN Pengobatan konvensional yang umum dilakukan pada penyakit kanker diantaranya dengan pembedahan, kemoterapi dan radioterapi (Apantaku, 2002). Namun, terapi kanker secara pembedahan tidak dapat dilakukan khususnya pada sel kanker yang telah menyebar (metastasis), sementara pengobatan kemoterapi dan radiasi dapat menimbulkan efek samping meskipun pengobatan kemoterapi mampu mengeluarkan keseluruhan tumor (Hawariah, 1998). Oleh karena itu, usaha pencarian agen kemoterapi dari bahan alami yang mensasarkan target aksinya pada gen-gen pengatur pertumbuhan atau proliferasi sel dengan efek samping minimum adalah amat diperlukan dalam pengobatan penyakit kanker. Sesamin (Sesamum indicum L.), atau dikenal sebagai wijen atau biji benni, famili Pedaliaceae, adalah salah satu tanaman biji minyak yang paling kuno yang dikenal manusia. Sesame memainkan peran penting dalam gizi manusia. Sebagian besar biji wijen digunakan untuk ekstraksi minyak dan sisanya digunakan untuk tujuan dimakan (El-Khier et al., 2008). Ada banyak efek biologis melaporkan bahwa Sesamin dan turunannya yang bermanfaat bagi manusia (Nakai et al., 2003). Sesamin ditunjukkan untuk memberikan perlindungan terhadap kerusakan hati (Ikeda et al., 2003); penurunan peroksidasi lipid (Ikeda et al., 2002); sebagai akibat dari meningkatnya konsentrasi vitamin E (Utsunomiya et al., 2000); dan menunjukkan efek anti-inflamasi dan penghambatan pembuluh darah produksi superoksida (Nakano et al., 2003). Docking molekul yang sebelumnya telah dilakukan oleh Ester Carolina menunjukan bahwa Sesamin memiliki ikatan pose ligan protein dan hasil scoring yang mendekati kontrol positif yaitu Cyclopamin, dimana hasil scoring Sesamin yaitu -75,8 dan Cyclopamin -73,27. Cyclopamin merupakan senyawa alkaloid yang bersifat antikanker. Studi menunjukkan Cyclopamin sebagai penghambat jalur Hh dapat menekan proliferasi sel pankreas adekarsinoma dan mengurangi ekspresi gen yang terlibat sinyal Hh (PTCH 1 dan GLI1). Sebelumnya telah diidentifikasi bahwa senyawa sintetik derivat sesamin oleh Umansangadji (2013), “Hasil penelitian”, dimana karakterisasi senyawa hasil sintesis menunjukkan karakteristik gugus C-H, C-O, C=C, C-Br. Modifikasi struktur molekul yang sebelumnnya sudah diketahui aktivitas ataupun efek biologinya sangat diperlukan untuk mendapatkan senyawa baru yang diharapkan memiliki aktivitas biologi yang lebih baik, durasi efek yang lebih lama, tingkat keamanan yang lebih baik.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkarakterisasi senyawa turunan Sesamin yang memiliki aktivitas menghambat Glioma (GLI) dimana melalui karakterisasi secara kristalografi dengan menggunakan X-Ray Diffractometer bisa diketahui karakter kristal senyawa serta dengan menggunakan ESI-MS guna penentuan bobot molekul.

BAHAN DAN METODE Lokasi dan Rancangan Penelitian Penelitian ini adalah penelitian eksperimental. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Biofarmaka Fak. Farmasi, Pusat Kegiatan Penelitian Universitas Hasanuddin dan Laboratorium Fisika, Science Building Fak. MIPA Universitas Hasanuddin, serta di Department of Chemistry, School of Environment and Life Science, University of Newcastle, Callaghan, New South Wales, Australia. Jenis penelitian ini adalah experimental laboratories. Metodologi Penelitian Karakterisasi dengan Infra Merah (IR) dilakukan dengan cara sampel yang merupakan senyawa sintetik berupa kristal diletakkan di atas plat optik, lalu diidentifikasi gugus fungsinya berdasarkan data spektrum yang direkam oleh detektor spektrofotometer IR. Sampel kristal murni dimasukkan dalam plat analisis selanjutnya di lakukan analisis kristalografi Difraksi, difraktogram yang dihasilkan selanjutnya diolah dengan menggunakan computerized program. Sampel kristal murni dilarutkan lalu diinjeksikan dalam alat ESI-MS selanjutnya hasil spektra yang didapat di olah. Karakterisasi menggunakan spektrofotometri UV-Vis dilakukan dengan mengencerkan sampel yang berupa larutan sintesis dengan metanol p.a. kemudian dimasukkan kedalam kuvet. Selanjutnya kuvet dimasukan dalam alat spektrofotometer dan diamati serapan pada panjang gelombang maksimal.

HASIL Senyawa sintetik derivat Sesamin berupa kristal putih (Gambar 1) dengan karakter kristalin. Analisis X-Ray Diffractometer (XRD) menunjukkan rata-rata ukuran kristal senyawa sintetik derivat Sesamin 0,5-0,7 nm (Tabel 1)dan dari data ESI MS terlihat bobot molekul senyawa (Gambar 2). Selain itu, hasil karakterisasi berupa analisis UV-Vis maupun UFLC (Ultra Fast Liquid Chromatography) menunjukkan perbedaan antara senyawa asal Sesamin dengan senyawa sintetik derivat sesamin. Terlihat pula perbedaan antara senyawa asal Sesamin dengan senyawa sintetik derivat Sesamin baik dari segi pemerian, kelarutan maupun bau (Tabel 2).

PEMBAHASAN Penelitian ini menemukan senyawa sintetik baru yang merupakan turunan dari senyawa Sesamin, dengan cara brominasi yakni pemberian gugus Br pada sesamin. Kristal senyawa sintetik derivat sesamin dianalisis kemurnian untuk mengetahui apakah hasil sintetis tidak mengalami kontaminasi maupun oksidasi selama pengerjaan dan penyimpanan dengan metode KLT, yaitu dengan melihat apakah terdapat lebih dari satu noda atau hanya ada noda tunggal. Noda tunggal menandakan bahwa senyawa sintetik ini sudah murni. KLT juga dilakukan pada sesamin murni untuk mengetahui kemurnian senyawa dan dapat dibandingkan dengan senyawa sintetik yang dihasilkan. Karakterisasi dilanjutkan dengan menggunakan metode spektrofotometri UV-Vis yang digunakan untuk mengetahui karakter suatu senyawa terhadap sinar UV maupun sinar tampak (Visible) yang dapat dilihat dari nilai panjang gelombang serapan maksimum yang menunjukkan perbedaan antara sesamin (Parent drug) dengan senyawa derivat sesamin. Metode ini dilakukan dengan cara sampel diencerkan dengan metanol p.a dan dimasukan kedalam kuvet kemudian diukur pada panjang gelombang (λ) 200−800 nm dalam spektrofotometer UV-Vis sehingga terbaca absorbansi dan panjang gelombang dari senyawa yang diukur. Dari hasil spektrum diperoleh nilai panjang gelombang serapan maksimum dari senyawa hasil sintesis yaitu 278,00 nm dibanding spektrum serapan maksimum dari parent drug yaitu 210,50 nm. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi pergeseran batokromik dari senyawa derivat sesamin dibandingkan dengan parent drug. Data hasil analisis UFLC (Ultra Fast Liquid Chromatography) menunjukkan waktu retensi Sesamin murni adalah 3 menit 9 detik sedangkan waktu retensi dari senyawa sintetik derivat Sesamin. Selanjutnya pada analisis XRD untuk menentukan ukuran kristal dari suatu bahan/senyawa yang berprinsip pada difraksi sinar-x. Difraksi sinar-X merupakan suatu teknik yang digunakan menentukan sistem kristal (kubus, tetragonal, ortorombik, rombohedral, heksagonal, monoklin, triklin), kualitas kristal (kristal tunggal, polikristalin, dan amorf), simetri kristal, menentukan cacat kristal, mencari parameter kristal (parameter kisi, jarak antar atom, jumlah atom per unit sel), identifikasi campuran dan analisis kimia. Prinsip kerjanya yaitu ketika sinar-X yang monokromatik jatuh pada sebuah kristal maka sinar-X tersebut akan dihamburkan ke segala arah, tetapi karena ada keteraturan letak atom-atom dalam kristal maka pada arah tertentu saja gelombang hambur akan berinterferensi konstruktif dan pada arah lainnya akan berinterferensi destruktif (Pratapa, 2004).

Dalam analisis XRD diperlukan sampel yang berbentuk serbuk. Hasil analisis dengan XRD adalah berupa difraktogram yang berupa susunan garis atau puncak dengan intensitas dan posisi berbeda-beda yang spesifik pada material yang dianalisis. Tiap fase kristalin mempunyai susunan difraktogram yang karakteristik, sehingga dapat digunakan sebagai sidik jari untuk uji identifikasi. Penentuan kesesuaian struktur kristal yang terbentuk dilakukan dengan mencocokkan setiap puncak yang muncul pada difraktogram pada nilai sudut 2θ dan d tertentu hasil analisis dengan data dari JCPDS (Joint Committee Powder Diffraction Standar) sehingga diperoleh informasi orientasi bidang kristal yang terbentuk. Jika semua orientasi bidang kristal teridentifikasi dipastikan struktur kristal terdapat kesesuaian. Pada senyawa derivat sesamin, didapatkan difraktogram dengan tiga peak tertinggi (seperti pada lampiran), masing-masing peak no. 15, 10, dan 18. Indeks Miller dari setiap peak dapat ditentukan lebih lanjut dengan menggunakan sofware Match!2, yakni suatu software yang dapat membantu menganalisis difraktogram dari XRD. Indeks Miller sendiri merupakan model konformasi dalam penentuan orientasi bidang masing-masing kristal. Dalam menghitung ukuran kristal dari suatu sampel, digunakan rumus Scherrer’s: D = 0,94λ / β cos θ Dimana (D) menunjukkan rata-rata ukuran kristal tegak lurus yang mencerminkan puncak XRD; (λ) merupakan panjang gelombang sinar-X dengan nilai tetapan 1,5406 Å; (β) adalah total lebar pada setengah maksimum (FWHM); dan (θ) menunjukkan sudut difraksi. Dari data ESI MS terbaca empat bobot molekul pada peak masing-masing 320,25951 lalu 412,3196 diikuti 488,08684 dan 525,28598. Senyawa parent drug, dalam hal ini sesamin memiliki bobot molekul 354,3533 m/z sedangkan bobot molekul senyawa sintetik derivat sesamin berdasarkan perhitungan adalah 514,1533 m/z. Telah terjadi penambahan gugus bromin pada senyawa hasil sintesis yang telah dikonfirmasi juga dalam analisis XRD dengan menggunakan software Match! Selama pengerjaan fasilitas dan alat sangat terbatas, namun berbagai kendala tersebut dapat diatasi dengan melakukan modifikasi alat. Untuk menghindari proses oksidasi selama pengerjaan, larutan bromin diletakkan dalam botol tertutup aluminum foil dan kedap udara.

KESIMPULAN DAN SARAN Kami menyimpulkan bahwa telah terbentuk senyawa sintetik derivat sesamin yang ditandai dengan terjadinya perbedaan panjang gelombang serapan dan dari hasil UFLC. Karakter kristal dari senyawa sintetik derivat sesamin adalah kristalin dengan ukuran kristal rata-rata 0,5-0,7 nm. Bobot molekul senyawa sintetik derivat sesamin menurut perhitungan

adalah 514 m/z, dikuatkan juga dengan data ESI-MS berdasarkan hasil fragmentasifragmentasi dari senyawa sintetik. Dari penelitian ini diharapkan penyempurnaan karakterisasi senyawa sintetik derivat sesamin untuk lebih mendapatkan hasil yang akurat tentang senyawa ini mengingat potensinya sebagai senyawa antikanker dengan cara penghambatannya terhadap glioma.

DAFTAR PUSTAKA Apantaku L. (2002). Breast-Conseving Surgery for Breast Cancer. Am. Fam. Physician 66(12) pp: 2271-2278. El-Khier M, Ishag K, Yagoub A. (2008). Chemical Composition and Oil Characteristics of Sesame Seed Cultivars Grown in Sudan. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 4(6): 761-766. Hawariah A. (1998). Memahami Kanser. Serdang: Penerbit Universiti Putra Malaysia Ikeda S, Kagaya M, Kobayashi K, Tohyama T, Kiso Y, Higuchi N, et al. (2003). Dietary sesame lignans decrease lipid peroxidation in rats fed docosahexaenoic acid. J. Nutr Sci Vitaminol (Tokyo) 49(4);270-6. PMID: 14598914 Ikeda S, Tohyama T, Yamashita K. (2002). Dietary sesame seed and its lignans inhibit 2,7,8trimethyl- 2(2'-carboxyethyl)-6-hydroxychroman excretion into urine of rats fed gamma-tocopherol. J. Nutr 132(5);961-6. PMID: 11983822 Nakai M, Harada M, Nakahara K, Akimoto K, Shibata H, Miki W, et al. (2003). Novel antioxidative metabolites in rat liver with ingested sesamin. J. Agric Food Chem 51(6);1666-70. PMID: 12617602 Nakano D, Itoh C, Ishii F, Kawanishi H, Takaoka M, Kiso Y, et al. (2003). Effects of sesamin on aortic oxidative stress and endothelial dysfunction in deoxycorticosterone acetatesalt hypertensive rats. Biol Pharm Bull 26(12);1701-5. PMID: 14646174 Pratapa S. (2004). Sinar-X dan Prinsip Difraksi Sinar-X. Surabaya: Penerbit LPPM ITS Umasangadji H. (2013). Sintesis dan Karakterisasi Senyawa Derivat Sesamin (5,5’-Dibromo Sesamin). Skripsi. Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin. Makassar Utsunomiya T, Chavali S, Zhong W, Forse R. (2000). Effects of sesamin-supplemented dietary fat emulsions on the ex vivo production of lipopolysaccharide-induced prostanoids and tumor necrosis factor alpha in rats. Am J Clin Nutr 72(3);804-8

Tabel 1. Ukuran Kristal Senyawa Sintetik Derivat Sesamin No. peak

2θ

Intensitas

FWHM (β)

15

21,55°

19926

0,28920

Ukuran Kristal (nm) 0,5

10

18,64°

9379

0,21820

0,7

18

23,46°

7752

0,20240

0,7

Tabel 2. Perbedaan Sifat Fisik antara Senyawa asal Sesamin dengan Senyawa Sintetik Derivat Sesamin Sifat Fisik Pemerian

Sesamin Kristal halus berwarna putih

Bromo-sesamin Kristal kasar berwarna jingga kecokelatan

Larut dalam asetonitril Larut dalam Metanol Mudah larut dalam Air

Kelarutan

Bau

Bau Khas

Gambar 1. Senyawa Sintetik Derivat Sesamin

Gambar 2. Hasil ESI MS Derivat Sesamin

Bau khas