Fraunhofer IMM mengembangkan teknologi reaktor mikro untuk inovasi sintesis kimia halus yang efisien, aman, dan berkelanjutan—membuka peluang baru bagi industri farmasi global dan Indonesia.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer IMM (sumber): Produksi bahan kimia halus seperti yang digunakan di industri farmasi biasanya rumit dan pekerjaan pun melelahkan.
Untuk mengatasi kerumitan itu, salah satu lembaga riset terkemuka di Jerman, Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems (IMM), memimpin langkah inovatif dalam pengembangan teknologi produksi farmasi.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Lembaga ini mengumumkan terobosan penting dalam sintesis fine chemicals, komponen utama dalam pembuatan bahan aktif obat atau Active Pharmaceutical Ingredient (API).
Ini adalah zat atau senyawa yang memberikan efek farmakologis atau terapeutik dalam obat — dengan kata lain, zat yang “berkhasiat” atau memberikan pengaruh terhadap tubuh.
Sesuai dengan regulasi obat di Indonesia, API disebut sebagai zat aktif atau bahan baku obat bergantung pada konteks penggunaannya (misalnya di industri farmasi atau sesuai regulasi BPOM).
Peneliti Fraunhofer memanfaatkan teknologi reaktor mikro dan sistem modular, proses produksi obat kini dapat dilakukan lebih efisien, hemat energi, dan ramah lingkungan.
Tim peneliti Fraunhofer yang interdisipliner bekerja sama dalam berbagai proyek untuk merancang metode yang dimodelkan berdasarkan kaskade, di mana beberapa tahap sintesis yang berurutan berlangsung tanpa terjadi gangguan.
Hal itu dimungkinkan melalui penggunaan katalis baru dalam reaktor aliran yang disesuaikan secara khusus. Metode baru ini membuat proses pembuatan obat lebih efisien dan menghemat energi.
Dengan demikian, platform teknologi modular mendukung produksi farmasi di Jerman sebagai lokasi industri.
Terobosan ini menjanjikan efisiensi produksi, dan terungkap potensi besar untuk mengatasi tantangan industri farmasi yang selama ini terkendala dalam proses kimia kompleks, waktu produksi yang lama, serta risiko tinggi terhadap lingkungan, dan keselamatan kerja.
Bahan kimia halus khususnya digunakan dalam produksi farmasi, kuantitasnya besar namun kurang perhatian dalam aplikasi, dibandingkan fungsionalitas dan tingkat kemurnian yang tinggi.
Katalis yang dibutuhkan untuk sintesis diimobilisasi pada film transparan (atas) atau digunakan sebagai partikel katalis (bawah).
Mikrograf elektron menunjukkan potongan partikel dengan partikel pembawa untuk enzim dan fotokatalis. Ukurannya berada dalam rentang nanometer.
Produksi obat-obatan modern tidak lepas dari kebutuhan akan bahan kimia halus berkualitas tinggi. Smentara metode sintesis tradisional sering kali menimbulkan berbagai kendala:
- Proses bertahap yang rumit, membutuhkan waktu, dan biaya besar.
- Penggunaan pelarut beracun dan suhu tinggi yang meningkatkan risiko bagi pekerja dan lingkungan.
- Keterbatasan fleksibilitas produksi, sehingga sulit beradaptasi dengan kebutuhan mendesak seperti pandemi.
- Ketergantungan pada rantai pasok global yang terbukti rapuh saat krisis.
Masalah-masalah ini mendesak perlunya pendekatan baru dalam produksi farmasi, yang tidak hanya efisien tetapi juga adaptif dan berkelanjutan.
Kemajuan teknologi produksi kimia & peluang bagi Indonesia
Katalis yang dibutuhkan untuk sintesis diimobilisasi pada film transparan (lihat gambar atas) atau digunakan sebagai partikel katalis (gambar bawah). Mikrograf elektron menunjukkan potongan partikel dengan partikel pembawa untuk enzim dan fotokatalis. Ukurannya berada dalam rentang nanometer.
Bahan kimia halus dipandang dalam industri kimia sebagai produk bernilai sangat tinggi. Bahan kimia ini dibutuhkan di mana pun jumlah besar tidak terlalu menjadi perhatian dibandingkan efek presisi dan tingkat kemurnian tinggi, seperti dalam produksi farmasi.
Pembuatan bahan kimia halus merupakan proses yang kompleks dan biasanya memerlukan beberapa langkah reaksi yang berurutan.
Metode yang digunakan untuk mensintesisnya telah mapan selama bertahun-tahun, tetapi sebagian besar juga telah mencapai batas teknisnya.
Para peneliti Fraunhofer mengembangkan proses sintesis inovatif untuk memproduksi bahan kimia halus sebagai bagian dari dua proyek bersama.
Sementara metode konvensional mengandalkan serangkaian reaktor dan tangki pengaduk yang berbeda, di mana larutan produk harus disiapkan dan dipindahkan ke wadah yang berbeda setelah setiap reaksi untuk langkah berikutnya.
Metode baru ini melibatkan pembuatan produk akhir dalam kaskade sintesis yang berkelanjutan, idealnya dalam satu reaktor.
Metode ini secara signifikan meningkatkan efisiensi proses dan membuat produksi lebih berkelanjutan dengan mempersingkat waktu perkakas ulang dan mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan.
Manfaat ini secara langsung mempengaruhi emisi karbon dari proses sintesis, beserta biayanya.
Empat institut Fraunhofer yang bekerja sama adalah Institut Fraunhofer untuk Biologi Molekuler dan Ekologi Terapan (IME), Institut Penelitian Silikat (ISC), Institut Rekayasa Antarmuka dan Bioteknologi (IGB), dan Institut Rekayasa Mikro dan Mikrosistem (IMM).
Proses yang dirancang oleh para peneliti didasarkan pada kombinasi inovatif dua metode katalis. Fotokatalis, yang diaktifkan dengan cahaya, dikombinasikan dengan enzim, yang juga bertindak sebagai katalis.
Enzim-enzim tersebut diaplikasikan pada film transparan, yang melumpuhkannya, atau digunakan sebagai partikel dalam media reaksi.
Manajer proyek Dr. Michaela Müller dari Fraunhofer IGB menjelaskan keunggulan metode baru ini, “Dengan cara ini, kami mencegah katalis mengambang bebas di dalam larutan, yang mengharuskan katalis disaring atau dihilangkan setelah setiap langkah dalam proses yang memakan waktu dan melelahkan.”
Enzim atau katalis yang diimobilisasi dapat tetap berada di dalam reaktor sementara produk reaksi terus terbentuk. Jika enzim menjadi tidak aktif, mereka mudah diganti tanpa harus menghentikan proses lanjut Dr. Michaela Müller.
“Katalisis digerakkan cahaya untuk reaksi kaskade dan tak memerlukan suhu sangat tinggi agar kompatibel dengan biokatalisis dan menghemat energi,” jelas Dr. Thomas Rehm, spesialisasi dalam sintesis berkelanjutan reaktor aliran merangkap manajer proyek Fraunhofer IMM.
Untuk efektivitas maksimum dalam menghubungkan cahaya dengan fotokatalis dan larutan reaksi, reaktor aliran yang digunakan dilengkapi dengan film atau tabung plastik tipis transparan yang dikenal sebagai kapiler.
Larutan masukan dipompa melalui kapiler reaktor — termasuk partikel katalis dan gas untuk meningkatkan transpor sedimen — atau dimasukkan melalui film polimer transparan yang digunakan untuk membawa fotokatalis dan enzim.
Karena reaksi kaskade menggunakan enzim metode baru ini sangat cocok untuk memproduksi bahan kimia halus “kiral” yang sering digunakan dalam farmasi.
Senyawa kimia ini didasarkan pada molekul yang memiliki struktur bayangan cermin yang persis sama tetapi tidak dapat ditumpangkan satu sama lain melalui rotasi, seperti tangan manusia. Hal ini dikenal sebagai stereoisomerisme.
Molekul kiral dapat memiliki efek yang sangat berbeda bergantung pada versinya, atau isomernya — tangan kiri atau kanan, dalam analogi ini.
Oleh karena itu, penting untuk secara sengaja hanya memproduksi satu isomer dengan tingkat kemurnian setinggi mungkin agar mencapai efek positif yang maksimal.
Untuk mewujudkan metode katalitik yang baru ini, keempat Institut Fraunhofer menggabungkan keahlian penelitian masing-masing dan bekerja sama dalam pendekatan interdisipliner. Hal ini menghasilkan lebih dari sekadar metode baru:
Para ahli Fraunhofer mengembangkan platform teknologi modular untuk memproduksi berbagai kelas bahan kimia halus.
Ini berarti studi kelayakan dapat dilakukan bagi pelanggan industri untuk menyesuaikan proses yang mereka inginkan dengan reaksi individual dan kombinasi katalitik yang terlibat.
Sektor farmasi khususnya akan diuntungkan dari hal ini, karena teknologi produksi yang digunakan dalam industri ini seringkali mencapai batasnya.
Semakin banyak produsen yang memindahkan lokasi produksinya ke luar negeri untuk memangkas biaya produksi atau membeli bahan aktif dari negara lain.
“Dalam industri kimia, kita membutuhkan serangkaian metode baru untuk produksi mutakhir yang juga berkelanjutan dan hemat biaya,” ungkap Dr. Michaela Müller.
“Ini akan memperkuat kepemimpinan teknologi produsen farmasi Jerman dalam persaingan global dan menjadikan Jerman kembali sebagai lokasi produksi yang menarik,” tambahnya.
Dengan demikian, perkembangan baru para peneliti Fraunhofer membantu mengamankan pasokan obat di Jerman pada masa mendatang.
Konsorsium menerima dukungan untuk penelitian fundamental ini—berupa dana internal yang disediakan oleh Fraunhofer-Gesellschaft dan pendanaan dari Kementerian Pendidikan dan Penelitian Federal Jerman.
Terobosan ini membuka peluang besar bagi industri farmasi di Indonesia untuk melakukan lompatan teknologi. Beberapa rekomendasi strategis bagi pelaku industri nasional antara lain:
- Mengadopsi teknologi reaktor mikro sebagai bagian dari modernisasi lini produksi.
- Bermitra dengan lembaga riset internasional, seperti Fraunhofer IMM, untuk memperoleh transfer teknologi dan pelatihan teknis.
- Membangun fasilitas produksi modular yang mampu merespons kebutuhan pasar lokal dan ekspor secara cepat.
- Mendorong penelitian dan pengembangan dalam negeri untuk menciptakan formulasi obat berbasis bahan aktif yang dapat diproduksi sendiri.
Dengan dukungan kebijakan industri kesehatan yang tepat, adopsi teknologi ini dapat membantu Indonesia mengurangi ketergantungan impor dan memperkuat ketahanan farmasi nasional.
Inovasi dari Fraunhofer IMM menjadi contoh nyata bagaimana teknologi dapat mentransformasi sektor produksi farmasi menjadi lebih efisien, aman, dan tangguh.
Bagi pelaku industri, pengambil kebijakan, dan akademisi—ini adalah momentum untuk mendorong kolaborasi lintas sektor demi mewujudkan industri farmasi di Indonesia yang lebih mandiri dan berdaya saing global.
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form