Siapa yang gemar menonton Marvel, khususnya Iron Man dan Spiderman? Kamu pasti tahu kan, Stark Company milik Tony Stark banyak membuat pakaian superhero dari nanoteknologi, termasuk suit-nya Spiderman. Awesome!

Nah, kalau nanoteknologi sering kamu dengar di film Marvel, tahukah kamu ada jenis lain yang bernama bioteknologi? Bioteknologi dan nanoteknologi. Keduanya adalah istilah yang terdengar rumit bagi orang awam. Agar lebih memahami definisi, perbedaan, dan manfaatnya, yuk, simak penjelasan berikut!
 

Definisi Bioteknologi dan Nanoteknologi

Bioteknologi adalah ilmu yang berhubungan dengan studi dan modifikasi organisme hidup dan biomolekul yang memungkinkan produksi berbagai produk dan vektor secara hemat biaya. Bioteknologi melibatkan keahlian dalam banyak bidang, mulai dari biologi, biokimia, biologi molekuler, rekayasa molekuler, dan rekayasa genetika untuk bidang agrikultur.

Bagaimana dengan nanoteknologi? Menurut jurnal Emerging Topics in Life Sciences, tahun 1980-an menjadi titik awal nanoteknologi, yakni kapasitas untuk menyintesis, memanipulasi, dan memvisualisasikan suatu zat pada skala nanometer. Nanoteknologi adalah ilmu yang berkembang dengan cepat yang menawarkan peluang besar untuk menargetkan dan memodifikasi perilaku sel dan jaringan di skala nano.

Nanometer ribuan kali lebih kecil dari mikrometer, lho! Jadi, 1 mikrometer (atau mikron) sama dengan 1:1 juta meter dan setara dengan 1.000 nanometer. Agar lebih mudah membayangkannya, seperti tertulis di jurnal Biotechnology Healthcare, lebar rambut manusia sekitar 80-100 mikron, sel darah merah berdiameter sekitar 2,5 mikron, dan lebar molekul DNA adalah 2 nanometer. 

Baca Juga: Partikel Debu PM 2.5 dan Pengaruhnya bagi Tubuh

Kecil sekali, ya? Ukuran tersebut sebanding dengan biomolekul dan biomaterial, daripada sel tanaman dan hewan atau virus yang menjadi lahan kerja bioteknologi.

Perbedaan antara biomaterial dan nanomaterial adalah, meski biomolekul direkayasa untuk berbagai tujuan, mereka tidak disebut nanomaterial karena tidak dibuat oleh manusia.

Pada intinya, nanoteknologi melibatkan interaksi komponen selular dan molekuler serta materi yang direkayasa. Di level nano, sifat fisik, kimia, dan biologis material berbeda dengan yang kita tahu. Contoh produk nanoteknologi  adalah vaksin Moderna dan BioNTech/Pfizer yang berdasarkan formulasi lipid nanopartikel.
 

Perbedaan Bioteknologi dan Nanoteknologi

Sifat Material

Perbedaan mendasar antara bioteknologi dan nanoteknologi adalah sifat materialnya. Bioteknologi menggunakan biomolekul dan organisme untuk mengembangkan terapi obat-obatan, penelitian dan perawatan medis, serta inovasi agrikultur.

Molekul yang digunakan bisa berupa antibodi, asam nukleat seperti DNA dan RNA, protein dan hormon, virus, sel manusia dan bakteri, serta sel tanaman. Jika biomolekul umumnya berukuran 3-15 nanometer, sel manusia bisa berukuran 25 mikron dan sel tanaman 100 mikron paling besar. 

Sementara itu, nanoteknologi menggunakan material buatan manusia dan inorganik yang biasanya kurang dari 100 nanometer.

Baca Juga: Perbedaan Bioteknologi Konvensional dan Modern
 

Jenis Aplikasi

Perbedaan lainnya adalah jenis aplikasi yang menggunakan material atau molekul tersebut. Bioteknologi berhubungan dengan sains yang melibatkan makhluk hidup. Sementara itu, nanoteknologi biasanya berkaitan dengan kenaikan atau kemajuan komputasional, performa elektronik yang lebih baik, serta produksi dan penyimpanan energi untuk beragam aplikasi.

Contoh penerapan bioteknologi di bidang microbiome adalah transplantasi microbiome feses untuk mengatasi infeksi C. difficile secara berulang. Sementara itu, teknologi nanomaterial dan nanobiosensing berpotensi dikembangkan menjadi alat diagnostik baru untuk mendeteksi dan mengukur biomarker yang berhubungan dengan microbiome.
 

Persamaan Bioteknologi dan Nanoteknologi

Bagaimanapun, kedua bidang tersebut beririsan di beberapa area. Munculah istilah nanobioteknologi dan bionanoteknologi. Keduanya berbeda, lho.
 

Nanobioteknologi

Nanobioteknologi berhubungan dengan teknologi yang memasukkan nanomolekul ke sistem biologis atau membuat solusi bioteknologi menjadi miniatur hingga ukuran nanometer untuk mencapai jangkauan yang lebih luas dan kemanjuran yang lebih tinggi. Ini menghasilkan pengujian dan terapi yang lebih efektif serta rendah biaya.

Biomolekul sering ditambahkan ke bagian luar nanopartikel untuk menargetkan atau memanfaatkan molekul spesifik untuk tujuan tertentu. Struktur nano hibrida ini digunakan untuk membuat biosensor atau untuk mencitrakan bagian tubuh tertentu.

Struktur nano juga bisa direkayasa untuk memasukkannya ke sistem tubuh dengan mengubah kelarutannya dalam air, kompatibilitasnya dengan material biologis, atau pengenalannya terhadap sistem biologis. 

Contohnya, DNA biasanya sulit dimasukkan ke nukleus sel karena bentuknya yang seperti benang. Namun, jika dipasangkan ke nanopartikel bundar, DNA yang berbentuk bulat bisa menembus membran sel dan nukleus dengan mudah. Antibodi dan protein bisa digunakan untuk melapisi nanomolekul seperti tabung karbon atau nanopartikel emas untuk pengujian biologis yang mudah dan cepat.

Baca Juga: Teknologi Masa Depan: Modifikasi Genetik, Kloning, dan Lainnya
 

Bionanoteknologi

Bionanoteknologi, di sisi lain, berhubungan dengan struktur nano baru yang diciptakan untuk aplikasi sintetis. Perbedaannya adalah yang ini berdasarkan biomolekul. Dengan kata lain, blok-blok bangunan yang menyusun nanostruktur terbuat dari antibodi, asam nukleat, atau molekul hidup lainnya.

Molekul yang digunakan biasanya bisa menyusun sendiri dan memiliki pola ikatan yang sangat mudah diprediksi. Inilah yang membuatnya ideal untuk tujuan membangun struktur nano fungsional, sehingga bisa digunakan untuk beragam aplikasi nanoteknologi seperti produksi mesin nano. Molekul tersebut sedang diselidiki karena struktur (kristal nano, nanoshell, dan mesin nano) serta sifatnya bisa disesuaikan dengan cukup tepat.

Bionanoteknologi lalu mengaplikasikannya pada atom, molekul, dan fragmen molekular. Semuanya adalah tingkat biologi yang paling dasar. Bioteknologi mencoba mengeksploitasi perbedaan-perbedaan ini untuk menciptakan alat penelitian biomedis, uji diagnostik, dan sistem penghantaran obat baru.

Biokonjugasi (studi yang menghubungkan satu molekul ke molekul lain melalui perantara kimia atau biologi) memanfaatkan sifat fungsional yang berbeda dari kedua biomolekul dan nanomaterial (yang memiliki jangkauan ukuran yang sama) untuk bermacam-macam aplikasi, seperti:

• Menghasilkan cell marker (bisa berupa protein, lipid, dan sebagainya) yang lebih sensitif dan spesifik
• Menghasilkan marker untuk banyak proses biologis
• Mendapatkan gambar yang lebih baik
• Mencegah sistem imun bereaksi terhadap sistem penghantaran obat yang ditargetkan sekaligus menetralkannya

• https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=4862
• Mack J. Nanotechnology: What's in it for Biotech?. Biotechnol Healthc. 2005;2(6):29-36.
• Contera S, Bernardino de la Serna J, Tetley TD. Biotechnology, nanotechnology and medicine. Emerg Top Life Sci. 2020;4(6):551-554. doi:10.1042/ETLS20200350