Memahami Cara Alam Mampu Memecahkan Ikatan Kimia Buatan Manusia

Untuk pertama kalinya, ilmuwan mengembangkan enzim yang dapat memecahkan ikatan sulit antara silikon dan karbon yang ada dalam senyawa kimia yang banyak digunakan yang dikenal sebagai siloksana, atau silikon. Penemuan ini merupakan langkah pertama menuju membuat senyawa-senyawa tersebut, yang dapat bertahan lama di lingkungan, dan dapat terurai secara alami.

blank

Untuk pertama kalinya, ilmuwan mengembangkan enzim yang dapat memecahkan ikatan sulit antara silikon dan karbon yang ada dalam senyawa kimia yang banyak digunakan yang dikenal sebagai siloksana, atau silikon. Penemuan ini merupakan langkah pertama menuju membuat senyawa-senyawa tersebut, yang dapat bertahan lama di lingkungan, dan dapat terurai secara alami.

Senyawa-senyawa siloksana dapat ditemukan dalam berbagai produk, termasuk yang digunakan dalam pembersihan rumah tangga, perawatan pribadi, serta industri otomotif, konstruksi, elektronika, dan kedirgantaraan. Tulang belakang kimia dari senyawa ini terdiri dari ikatan silikon–oksigen, sementara kelompok yang mengandung karbon, seringkali metil, melekat pada atom silikon.

Siloksana diyakini dapat bertahan di lingkungan selama beberapa hari hingga beberapa bulan, oleh karena itu, penelitian terus dilakukan untuk memberikan pemahaman ilmiah yang lebih besar tentang keamanan kesehatan dan lingkungan dari bahan silikon. Bahan kimia ini secara alami mulai terfragmentasi menjadi bagian yang lebih kecil, terutama di lingkungan tanah atau air, dan fragmen tersebut menjadi mudah menguap. Di udara, bahan kimia ini mengalami degradasi dengan bereaksi dengan radikal bebas di atmosfer. Dari semua ikatan dalam siloksana, ikatan silikon–karbon adalah yang paling lambat terurai.

Dalam penelitian baru ini, para peneliti ingin menemukan cara untuk memecahkan ikatan daripada membuatnya. Ilmuwan menggunakan evolusi terarah untuk mengembangkan enzim bakteri yang disebut sitokrom P450. Evolusi terarah mirip dengan pembiakan anjing atau kuda, di mana prosesnya dirancang untuk menonjolkan sifat yang diinginkan. Para peneliti pertama-tama mengidentifikasi varian sitokrom P450 dalam koleksi enzim mereka yang memiliki kemampuan sangat lemah untuk memecahkan ikatan silikon–karbon dalam senyawa yang disebut linear dan siklik metilsiloksana yang mudah menguap, suatu subkelompok umum dari keluarga siloksana.

Mereka melakukan mutasi pada DNA sitokrom P450 dan menguji enzim varian baru tersebut. Performa terbaik kemudian dimutasi lagi, dan pengujian diulang hingga enzim cukup aktif untuk memungkinkan para peneliti mengidentifikasi produk reaksi dan mempelajari mekanisme kerja enzim tersebut.

Enzim yang telah diperbaiki akhirnya tidak langsung memecah ikatan silikon–karbon, melainkan mengoksidasi sebuah gugus metil dalam siloksana dalam dua langkah berurutan. Pada dasarnya, hal ini berarti bahwa dua ikatan karbon–hidrogen digantikan dengan ikatan karbon–oksigen, dan perubahan ini memungkinkan ikatan silikon–karbon untuk terurai lebih mudah.

Meskipun penggunaan praktis untuk enzim rekayasa mungkin masih sepuluh tahun atau lebih, pengembangannya membuka kemungkinan bahwa suatu hari nanti siloksana dapat terurai secara biologis.

Referensi :

[1] https://www.caltech.edu/about/news/teaching-nature-to-break-man-made-chemical-bonds diakses pada 04 Februari 2024

[2] https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240125145926.htm diakses pada 04 Februari 2024

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *