METABOLIT SEKUNDER

Sel amobil adalah suatu sel atau gumpalan sel yang terjerap dalam matriks tertentu. Biomassa yang tertahan pada media amobil akan menghasilkan metabolit yang lebih tinggi dan meningkatkan konsentrasi produk. Hal ini dikarenakan sel yang tertahan akan mengalami stress sehingga produksi metabolit akan meningkat dengan sendirinya dalam waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan kultur sel biasa. Ditinjau dari hal ini, teknik amobilisasi juga dapat dikatakan lebih ekonomis. Keberhasilan dari amobilisasi sel ini sangat dipengaruhi oleh media. Pertumbuhan sel amobil lebih lambat dari pada kultur suspensi sel. Jadi laju pertumbuhan spesifik produk dapat dikendalikan, pembentukan produk tidak terkait dengan laju pertumbuhan.

Tujuan penggunaan sel amobil
1. Mencegah gesekan sel dengan dinding bioreaktor.
2. Mencegah terjadinya agregasi/gumpalan sel, karena kalau terjadi agregasidapat mengakibatkan sel terdiferensiasi
Proses Amobilisasi Sel
Pembuatan sel amobil pada dasarnya adalah penjerapan sel dengan matriks tertentu. Polimer merupakan bahan yang banyak digunakan dalam amobilisasi sel dan prinsip kerjanya ada tiga macam, yaitu pembentukan gel dengan proses pengikatan-silang ionic dari polimer yang bermuatan, pembentukan gel dengan pendinginan polimer yang dilarutkan dengan pemanasan, dan pembentukan gel dengan reaksi kimia (Brodelius,1985). Secara berturut-turut dari prinsip tersebut adalah gelatin yang berikatan silang dengan glutaraldehida, agar atau agarosa, dan natrium alginat menjadi kalsium alginat. Walaupun sistem sel amobil dapat menyelesaikan masalah yang timbul dalam kultur suspensi sel, namun juga timbul persoalan baru, antara lain keterbatasan partisi dan difusi (perpindahan massa), pengukuran parameter sel, dan pembebasan dan perolehan produk (Brodelius, 1990). Untuk membebasan produk dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan pelarut organic, ultrasonifikasi, dan ionoforetik atau elektropermeabilisasi (Hunter dan Kilby,1988).
Proses amobilisasi sel diawali dengan menginisiasi kalus dengan cara penanaman eksplan pada media padat aseptis yang telah ditambahkan zat pengatur tumbuh. Setelah ditutup dengan kertas aluminium, selanjutnya diinkubasi pada suhu (25 ± 3)° C hingga terbentuk kalus. Setelah kalus cukup besar, dilakukan subkultur, yaitu memindahkan kalus yang telah dibagi ke media padat. Subkultur dilakukan berulang kali hingga diperoleh kalus yang meremah (friable). Dari kalus tersebut dibuat kultur suspensi sel dengan media cair; kemudian diinkubasikan dengan digojog pada gyrorotary shaker (penggojog-berpusing). Selanjutnya dilakukan subkultur sehingga diperoleh biomasa yang cukup. Suspensi sel yang diperoleh disaring. Biomasa yang lolos disebut sel halus dan yang tertinggal di penyaring disebut sel kasar. Amobilisasi dilakukan terhadap suspensi sel halus dan suspensi sel kasar dalam larutan natrium alginat. Manik-manik yang mengandung sel (sel amobil) diinkubasi dalam media cair sebagai control, media produksi ditambah elisitor, ditambah elisitor dan prazat/precursor. Pertumbuhan sel untuk kultur sel amobil diamati berdasarkan berat kering (BK) sel. Sel yang diamobilisasi tumbuh lebih lambat dari pada kultur suspensi sel. Kadar dalam sampel kultur sel amobil dianalisis dengan menggunakan HPLC (High Performance Liquid Chromatography), yang dilengkapi dengan detektor UV (λ=254 nm) (Kadar, 2009).


Gbr. Sel amobil
Problem – dalam sistem sel amobil
Masalah yang yang ditemukan dalam sel amobil antara lain:
1. Batas partisi dan difusi
• Sistem ketidaksamaan
Nutrisi yang terdapat di luar sel tidak sama dengan yang berada di dalam sel sehingga pengeluaran metabolit sekunder susah. Sehingga sebaiknya digunakan bentuk sel yang geometris.
2. pengukuran parameter seluler setelah amobilisasi
• Parameter pengukuran dasar dari pertumbuhan sel seperti peningkatan berat basah, berat kering, jumlah sel, dan indek mitotic dan penentuan respirasi sel dan viabilitas sel sulit dilakukan.
• Hilangnya nutrient di dalam media akan memberikan informasi yang sedikit mengenai pertumbuhan sel atau tingkatan fisiologinya.
3. Pelepasan produk dan recovery
• Pelepasan produk
Pengoperasian sistem sel tumbuhan amobil ini penting dalam pelepasan produk dari sel ke dalam medium dimana hal itu dapat diperbaiki tanpa kehilangan biomasa. Bagaimanapun, eksresi dari metabolit sekunder dengan kultur sel tanaman adalah hal yang tidak biasa, produknya akan terakumulasi dalam vakuola. Pengambilan produk dari sel merupakan masalah yang utama dalam kultur. Dalam sistem yang tidak alamiah mengekskresi produk, dua tahap sistem kultur yang terdiri dari pengulangan akumulasi produk dan pelepasan produk yang sudah dipakai. Biomassa amobil yang digunakan kembali harus dapat mempertahankan membrannya atau paling tidak dapat memperbaiki fungsi membrane dengan cepat.
• Produk recovery
Produksi sel amobil perlu dipertimbangkan juga dalam segi ekonominya. Metode klasik misalnya, membutuhkan pelarut yang mahal sehingga tidak ekonomis tetapi dapat membuka solusi baru dalam bidang bioteknologi, seperti penggunaan sel amobil antibody untuk menghilangkan produk tertentu dari medium.
Keunggulan Teknik Sel Amobil
• mampu menggunakan kembali biomasa yang mahal harganya
• mampu secara fisikawi memisahkan antara sel, media, dan produk
• meningkatkan daya guna bioreaktor
• mampu beroperasi secara berkesinambungan dalam jangka waktu lama (Payne et al.,1992).

Referensi:
Brodelius, P.E., 1985, Immobilized Plant Cells, in: Enzymes and Immobilized Cell in Biotechnology,(Laskin, A.I., ed.), 109-148, The Benyamin / Commings Publishing Company, Inc., London.
Brodelius, P.E., 1990, Transport and Accumulation of Secondary Metabolites, in: Current Plant Science and Biotechnology in Agriculture, Vol.IX: Progress in Plant Cellular and Molecular Biology (Nijkamp,H.J., van der Plas, L.H.W., van Aartrijk,J., eds.), 567-576, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht-The Netherlands.
Dixon, R.A., 1985, Plant cell Culture: Practicial Approach, IRL Press, Oxford.
Hunter,C.S. and Kilby, N.J., 1988, Electropermeabilization and Ultrasonic Techniques for Harvesting Secondary Metabolites from Plant Cells in Vitro, in: Manipulating Secondary Metabolism, (R.J.Robins and M.J.C, Rhodes, eds.), 285-289, Cambridge University Press, Cambridge.
Kadar, V.R., 2009, Peningkatan Kadar Andrografolid dari Kultur Sel Andrographis paniculata (Burm.f.) Wallich ex Ness Melalui Teknik Amobilisasi Sel dalam Bioreaktor, ITB, Bandung.
Payne,G., Bringi,V., Prince.C., Shuler,M., 1992, Plant Cell and Tissue Culture in Liquid Systems, 177-223, Hanser Publishers, Munich-Vienna. Rathore,A.K. & Khanna,P., 1979, Steroidal Constituents of Costus speciosus (Koen) Sm. Callus Cultures, Planta Med., 35: 289-290