DISERTASI dan TESIS Program Pascasarjana UM, 2019

Ukuran Huruf:  Kecil  Sedang  Besar

Karakterisasi Senyawa Kimia Tumbuhan Diplazium esculentum sebagai Anti Jerawat dan Pengembangannya sebagai Bahan Ajar.

Zannah, Fahtul.

Abstrak


RINGKASAN

Zannah, Fathul. 2019. Karakterisasi Senyawa Kimia Tumbuhan Diplazium esculentum sebagai Anti Jerawat dan Pengembangannya sebagai Bahan Ajar. Disertasi, Program Studi Pendidikan Biologi, Pascasarjana, Universitas Negeri Malang.

Pembimbing:

(I).Prof. Dr. agr. Mohamad Amin, S.Pd., M.Si.,

(II) Dr. Hadi Suwono, M.Si.,

(III) Dr. Betty Lukiati, M.S.

 

Kata Kunci: Diplazium esculentum, jerawat, in silico, bioteknologi

Perkembangan ilmu pengetahuan memicu eksplorasi plasma nutfah tanaman lokal sebagai sumber biofarmaka, salah satunya tanaman lokal di Kalimantan Tengah yaitu bajei (Diplazium esculentum) yang dimanfaatkan oleh masyarakat suku Dayak di Kalimantan Tengah untuk mengobati jerawat. Pembuktian secara ilmiah terkait potensi suatu tumbuhan sebagai obat memerlukan proses yang cukup panjang dan biaya yang cukup besar. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, proses desain obat dapat dilakukan melalui kajian Bioinformatika untuk memprediksi potensi suatu tumbuhan berdasarkan informasi kandungan senyawa kimianya secara komputasi, salah satunya potensi Diplazium esculentum sebagai anti jerawat. Penelitian ini dapat memberikan informasi ilmiah yang sangat bermanfaat bagi pengembangan tumbuhan obat tradisional serta menjadi sarana pelestarian keanekaragaman hayati jika diterapkan melalui konsep Education for Sustainable Development (ESD) pada bidang pendidikan.

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1) senyawa kimia apa saja yang terdapat pada ekstrak etanol Diplazium esculentum dari Palangka Raya, Kalimantan Tengah?,

2) senyawa kimia apa saja yang terdapat pada ekstrak air Diplazium esculentum (metode dekok dan infusa) dari Palangka Raya, Kalimantan Tengah?,

3) apakah senyawa kimia pada ekstrak Diplazium esculentum dari Palangka Raya, Kalimantan Tengah berpotensi sebagai anti jerawat berdasarkan hasil kajian in silico?,

4) apakah ada pengaruh dari ekstrak Diplazium esculentum terhadap pertumbuhan bakteri Propionibacterium acnes?, dan

5) bagaimana bahan ajar yang valid, praktis dan efektif terkait potensi ekstrak Diplazium esculentum sebagai anti jerawat berbasis kajian in silico untuk pembelajaran pada mata kuliah Bioteknologi di IAIN Palangkaraya?

Metode pada penelitian ini terdiri dari dua tahap penelitian utama, yaitu tahapan laboratoris dan tahapan pengembangan bahan ajar berbasis riset. Tahapan laboratoris memiliki dua langkah kerja laboratorium, yaitu penelitian deskriptif eksploratif untuk eksplorasi senyawa kimia pada ekstrak Diplazium esculentum yang berpotensi sebagai anti jerawat melalui penelitian in silico dan penelitian eksperimen secara in vitro untuk pengujian ekstrak Diplazium esculentum sebagai anti bakteri. Tahapan pengembangan bertujuan untuk menghasilkan bahan ajar pada mata kuliah bioteknologi menggunakan model pengembangan ADDIE.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada ekstrak aquadest Diplazium esculentum (metode dekok dan infusa) didominasi oleh senyawa flavonoid melalui analisis LC-MS. Secara spesifik hasil kajian in silico mengungkapkan bahwa terdapat empat senyawa kelompok flavonoid pada ekstrak aquadest Diplazium esculentum yang berpotensi sebagai anti jerawat, yaitu senyawa apigenin, genistein, daidzein dan naringenin. Hasil kajian molecular docking menunjukkan bahwa senyawa apigenin, genistein, daidzein, dan naringenin memiliki kemampuan untuk mengikat protein target androgen receptor dengan afinitas pengikatan masing-masing sebesar -8,4 kcal/mol, -8,2 kcal/mol, -8,1 kcal/mol dan -8,2 kcal/mol serta memiliki sisi pengikatan yang sama dengan senyawa kontrol (hydroxyflutamide) pada interaksi hidrofobik asam amino Gly 683 dan Val 715.

Sifat farmakokinetik senyawa apigenin, genistein, daidzein dan naringenin juga mendukung pemanfaatannya sebagai obat berdasarkan parameter absorbsi, distribusi, metabolisme, ekskresi dan toksisitas. Keempat senyawa tersebut dapat diserap dengan baik pada sistem pencernaan manusia, dapat didistribusikan dengan baik, bukan merupakan inhibitor CYP3A4 dan CYP2D6, tidak berpotensi mutagenik serta memiliki lethal dose yang rendah. Berbeda dengan senyawa hydroxyflutamide sebagai senyawa yang bersifat mutagenik dan memiliki lethal dose yang cukup tinggi.

Hasil penelitian secara laboratoris juga menunjukkan bahwa ekstrak etanol Diplazium esculentum konsentrasi 80% memiliki aktivitas anti bakteri terhadap bakteri Propionibacterium acnes karena memiliki daya hambat paling efektif dibandingkan perlakuan lainnya (selain perlakuan kontrol). Ekstrak aquadest Diplazium esculentum juga memiliki aktivitas anti bakteri meskipun pada kategori lemah, kemungkinan karena flavonoid yang larut pada pelarut polar berbentuk glikosida yang tidak aktif.

Hasil penelitian tahap pertama kemudian dikembangkan menjadi bahan ajar berbasis hasil penelitian pada mata kuliah bioteknologi pada program studi tadris biologi di IAIN Palangka Raya sebagai penelitian tahap kedua. Hasil penelitian tahap kedua mengungkapkan bahwa bahan ajar berbasis hasil penelitian berupa karakterisasi senyawa kimia pada ekstrak Diplazium esculentum melalui kajian in silico yang dikembangkan valid, praktis dan efektif. Bahan ajar yang dihasilkan bersifat valid berdasarkan hasil penilaian dari ahli, praktis berdasarkan penilaian praktisi dan uji coba terbatas, serta efektivitas berdasarkan penilaian pencapaian indikator pembelajaran dan penilaian respon dosen dan mahasiswa. Ketercapaian indikator pembelajaran berupa hasil tes kognitif, berdasarkan hasil paired sample t-test, diperoleh p-value 0,009 < α (α = 0,05) yang artinya terdapat perbedaan signifikan antara post test dengan pre test, sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan ajar yang dikembangkan efektif untuk digunakan pada kegiatan perkuliahan. Respon mahasiswa dan dosen terhadap bahan ajar yang dikembangkan juga termasuk baik, dimana respon mahasiswa memperoleh skor akhir sebesar 82,8% dan respon dosen memproleh skor akhir 91,1%.

SUMMARY

Zannah, Fathul. 2019. Characterization of Chemical Compounds in Diplazium esculentum as Anti Acne and Its Development as Teaching Materials. Dissertation, Biology Education Program, Graduate Program, Malang State University.

Advisors:

(I).Prof. Dr. agr. Mohamad Amin, S.Pd., M.Si.,

(II) Dr. Hadi Suwono, M.Si., (III) Dr. Betty Lukiati, M.S.

 

Keywords: Diplazium esculentum, acne, in silico, biotechnology

The development of science triggers the exploration of germplasm of local plants as a source of biopharmaca, one of which is local plants in Central Kalimantan, namely bajei (Diplazium esculentum) which is used by Dayak tribes in Central Kalimantan to treat acne. Scientific verification of the potential of a plant as a drug requires a long process and a large cost. Along with the development of science and technology, the process of drug design can be done through the study of Bioinformatics to predict the potential of a plant based on information on the content of its chemical compounds computationally, one of which is the potential of Diplazium esculentum as anti acne. This research can provide scientific information that is very beneficial for the development of traditional medicinal plants as well as being a means of preserving biodiversity if applied through concepts Education for Sustainable Development (ESD) in the field of education.

The formulation of the problem in this study are:

1) what chemical compounds contained in the ethanol extract of Diplazium esculentum from Palangka Raya, Central Kalimantan?,

2) what chemical compounds are contained in the extract of Diplazium esculentum (dekok and infusa method) from Palangka Raya, Central Kalimantan?,

3) Is the chemical compound in the Diplazium esculentum extract from Palangka Raya, Central Kalimantan a potential anti-acne based on the results of the in silico study?,

4) is there any influence from the extract of Diplazium esculentum on the growth of Propionibacterium acnes?, and

5) how are valid, practical and effective teaching materials related to the potential extract of Diplazium esculentum as an anti-acne based in silico study for learning in Biotechnology courses at the IAIN Palangkaraya?

The method in this study consists of two main research stages, namely the laboratory stage and the stages of developing research-based teaching materials. The laboratory stage has two steps of laboratory work, namely descriptive exploratory research for exploration of chemical compounds in the extract of Diplazium esculentum which has the potential as anti-acne through in silico research and in vitro experimental research for testing extracts of Diplazium esculentum as anti-bacterial. The development stage aims to produce teaching materials in biotechnology courses using instructional design model ADDIE.

The results showed that the aquadest extract of Diplazium esculentum (dekok and infusa method) was dominated by flavonoid compounds through LC-MS analysis. Specifically the results of the in silico study revealed that there are four flavonoid compounds in Diplazium esculentum aquadest extract which have the potential to be anti-acne, namely apigenin, genistein, daidzein and naringenin compounds. The results of molecular docking studies show that apigenin, genistein, daidzein, and naringenin compounds have the ability to bind the androgen receptor with binding affinity of -8.4 kcal / mol, -8.2 kcal / mol, -8.1 kcal / mol and -8.2 kcal / mol and has the same binding side as the control compound (hydroxyflutamide) in the hydrophobic interaction of amino acids Gly 683 and Val 715.

The pharmacokinetic properties of apigenin, genistein, daidzein and naringenin compounds also support their use as drugs based on absorption, distribution, metabolism, excretion and toxicity parameters. The four compounds can be absorbed well in the human digestive system, can be well distributed, not a CYP3A4 and CYP2D6 inhibitor, are not mutagenic and have low lethal dose. Unlike the hydroxyflutamide compound as a mutagenic compound and has a high lethal dose.

Laboratory results also showed that Diplazium esculentum ethanol extract  with concentration 80% had anti-bacterial activity against Propionibacterium acnes because it had the most effective inhibition compared to other treatments (other than control treatment). Aquadest extract of Diplazium esculentum also has anti-bacterial activity even though it is in the weak category, possibly because flavonoids that dissolve in polar solvents are inactive glycosides.

The results of the first phase of the study were then developed into teaching materials based on the results of research in biotechnology courses at the biology program at IAIN Palangka Raya as the second phase of the study. The results of the second phase of the study revealed that the teaching materials based on the results of the research in the form of chemical compound characterization in the extract of Diplazium esculentum through in silico studies were developed valid, practical and effective. The instructional materials produced are valid based on the results of an expert assessment, practically based on practitioners' assessment and limited trials, as well as effectiveness based on the assessment of achievement of learning indicators and assessment of lecturers and student responses. Achievement of learning indicators in the form of cognitive test results, based on the results of paired sample t-test, obtained p-value 0.009