Nanoteknologi Hijau berasaskan Sumac (Rhus coriaria) berpotensi menjadi agen kontras pengimejan MRI alternatif lebih selamat

Pasukan penyelidik dari Pusat Pengajian Sains Fizik (PPS Fizik), Universiti Sains Malaysia (USM) telah melakar pencapaian signifikan dalam bidang perubatan diagnostik melalui pembangunan bahan nano magnetik berasaskan tumbuhan sumac (Rhus coriaria).

Bahan inovatif ini dikenal pasti mempunyai potensi besar untuk diaplikasikan sebagai agen kontras pengimejan Resonans Magnetik (MRI) alternatif yang bukan sahaja lebih selamat untuk tubuh manusia, malah bersifat lestari serta kos efektif.

Kejayaan ini dilihat mampu membuka dimensi baharu dalam ekosistem teknologi perubatan dan industri diagnostik bernilai tinggi di peringkat global.

Kekangan Agen Kontras Konvensional Berasaskan Gadolinium

Pada masa kini, pasaran global bagi agen kontras MRI dianggarkan bernilai berbilion dolar setahun, dipacu oleh keperluan mendesak bagi pengesanan awal penyakit kronik seperti kanser, gangguan kardiovaskular, dan penyakit neurologi.

Pasaran semasa bagaimanapun, masih didominasi secara meluas oleh agen kontras berasaskan gadolinium, iaitu logam nadir bumi daripada siri lantanida.

Walaupun gadolinium sangat berkesan dalam menghasilkan imej MRI yang tajam, penggunaannya mula dikaitkan dengan pelbagai kebimbangan kesihatan, termasuk risiko toksisiti jangka panjang dan isu keselamatan pesakit yang mempunyai masalah buah pinggang.

Selain faktor keselamatan biologi, industri perubatan juga berdepan dengan cabaran pematuhan peraturan antarabangsa yang semakin ketat.

Kebergantungan yang tinggi terhadap bahan mentah nadir bumi yang mahal, sukar diperoleh, serta rantaian bekalan yang sering terjejas oleh ketidaktentuan geopolitik menjadikan pencarian alternatif organik dan hijau sesuatu yang kritikal bagi masa hadapan dunia perubatan.

Inovasi Sintesis Hijau Menggunakan Sumac

Menyedari landskap cabaran tersebut, pasukan penyelidik USM telah meneroka paradigma sintesis hijau dengan memanfaatkan kekayaan sumber semula jadi.

Tumbuhan sumac (Rhus coriaria) dipilih sebagai subjek utama kajian kerana profil fitokimianya yang unik, yang sangat kaya dengan sebatian fenolik, flavonoid, dan agen antioksidan semula jadi.

Dalam proses penghasilan ini, ekstrak tumbuhan sumac bertindak sebagai agen penurunan dan penstabil semula jadi bagi menghasilkan nanopartikel magnetik superparamagnetik (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles - SPIONs) yang bersaiz nano.

Pendekatan ini merupakan satu anjakan daripada kaedah kimia konvensional yang biasanya melibatkan penggunaan pelarut organik atau bahan kimia yang bersifat toksik.

Dengan beralih kepada sintesis hijau, proses penghasilan bahan nano ini menjadi lebih mesra alam, mengurangkan sisa kimia berbahaya, dan secara drastik mampu menurunkan kos operasi pengeluaran.

Dari perspektif teknikal, sebatian semula jadi dalam sumac memainkan peranan mekanistik dalam mengawal saiz zarah dan menyaluti permukaan nanopartikel tersebut, yang akhirnya menentukan kualiti sifat magnetik zarah bagi tujuan peningkatan kontras imej MRI.

Keunggulan Ciri Fizikal dan Kestabilan Koloidal

Melalui siri pencirian bahan yang mendalam, zarah nano magnetik berasaskan sumac yang dihasilkan menunjukkan prestasi fizikal yang sangat memberangsangkan. Zarah-zarah ini dikesan mempunyai saiz purata sekitar 11 nanometer dengan morfologi sfera yang teragih secara seragam (monodispersi).

Keseragaman saiz adalah faktor penentu dalam aplikasi bioperubatan bagi memastikan zarah dapat bergerak dalam aliran darah tanpa risiko penyumbatan dan dapat diserap oleh sel sasaran dengan berkesan.

Dari segi prestasi magnetik, bahan ini merekodkan nilai magnetisasi tepu yang tinggi, iaitu sekitar 139.56 emu/g. Nilai ini sangat penting kerana ia mencerminkan keupayaan zarah untuk bertindak balas terhadap medan magnet luar bagi menghasilkan kontras imej yang gelap (agen kontras negatif) yang diperlukan oleh pakar radiologi untuk membezakan tisu sihat dan tisu berpenyakit.

Selain itu, kajian kestabilan melalui ujian potensi zeta mencatatkan nilai sekitar –44.8 mV. Nilai yang tinggi ini membuktikan kestabilan kolodial yang cemerlang, bermakna zarah nano tersebut mempunyai rintangan yang kuat terhadap penggumpalan (agglomeration) walaupun dalam tempoh simpanan yang lama atau apabila berada dalam sistem biologi.

Penilaian Biokeserasian dan Kualiti Pengimejan

Keberkesanan nanomaterial ini tidak hanya terhenti pada ujian makmal fizikal, malah telah dibuktikan melalui simulasi pengimejan MRI yang menunjukkan perubahan kontras yang signifikan dan jelas.

Dari sudut keselamatan biologi, ujian biokeserasian ke atas sel (sitotoksiksiti) menunjukkan tahap ketoksikan yang sangat rendah pada julat kepekatan aplikasi yang ditetapkan.

Ini memberikan indikasi awal yang sangat positif bahawa bahan nano berasaskan sumac ini mempunyai profil keselamatan yang jauh lebih baik berbanding agen kontras logam berat yang sedia ada.

Langkah Strategik Menuju Pengkomersialan

Inovasi ini telah mendapat pengiktirafan antarabangsa melalui penganugerahan Anugerah Perak (Silver Award) dalam Pertandingan Inovasi INNOZILA sempena Festival of Ideas (FOI) 2025. Pengiktirafan ini mencerminkan keaslian idea, keunggulan teknologi, dan potensi besar kebolehpasaran produk ini di peringkat global.

Sebagai langkah ke hadapan, pasukan penyelidik sedang merangka perancangan rapi untuk menjalankan kajian in vivo menggunakan model arnab.

Fasa ini bertujuan untuk menilai secara mendalam tentang keselamatan biologi dalam organisma hidup, memantau taburan nanopartikel dalam organ dalaman, serta mengukur kadar penyingkiran bahan tersebut dari tubuh.

Fasa ujian ini merupakan jambatan penting sebelum inovasi ini dapat melangkah ke peringkat praklinikal dan klinikal, sekali gus membuka pintu kepada kerjasama strategik dengan gergasi industri peranti perubatan dan syarikat farmaseutikal.

Dengan sokongan ekosistem industri yang kukuh, perlindungan harta intelek yang komprehensif, serta strategi pemindahan teknologi yang terancang, pembangunan agen kontras MRI berasaskan sumac ini dijangka mampu melonjakkan kedudukan Malaysia dalam rantaian nilai teknologi tinggi.

Ia bukan sekadar satu kejayaan akademik, tetapi satu sumbangan nyata ke arah pembangunan mampan dan ekonomi berasaskan pengetahuan, selaras dengan aspirasi negara untuk menjadi pemimpin dalam bidang nanoteknologi hijau di persada dunia. - DagangNews.com

Dr Nik Noor Ashikin bt Nik Ab Razak merupakan Pensyarah/Penyelidik di Pusat Pengajian Sains Fizik, Universiti Sains Malaysia