0

Final Report of Summer School in Hokkaido University

“Those who civilized are those who appreciate their river” ―Anonymous―

Joining PARE Summer School 2015 in Hokkaido University made me realized how important our rivers are. The rivers give us life, and we should protect them by any means. Learning from what have Japanese people especially Hokkaido citizens been doing to optimize and keeping their river named Ishikari, our interdisciplinary group made a master plan for repairing Chao Phraya river in Thailand.

With the length of 372 km, Chao Phraya river basin is the home to millions of Thai people, dominated by 5,111 inhabitants/km2 in Bangkok city where the downstream lies [1]. The PARE chain then begins here, P for population shows that the number of the population in Bangkok are growing rapidly, reaching 10 million people in 2010 [2]. The growing population makes A (for activity) increase, with the household activities (such as washing clothes in the river) are said to be the main activities of the people living in the riverbank. These activities make the R (for Resources) decrease a lot, as seen by the unwisely land use for housing and the ground water over exploitation. Thus, the E (for environment) are now suffering for the bad impacts, for instance the deterioration of the fresh water and groundwater [3].

Therefore, our master plan came up to solve one of the main problem in Chao Phraya’s downstream, which is domestic sewage pollution. Our first program is building a waste water treatment plant to purify the surface and groundwater from the pollution so their quality will meet the national or international environmental standard. As a biochemist, I would take part in researching and determining the best method of the water treatment since we might use bioremediation, chemical process to solidify heavy metals, or any other methods. On the other hand, our group predicted that the biggest challenge for this program is how to relocate the citizens that might be living in the designated area of the water treatment plant. That would be another aspect that should be put on the consideration before building the plant.

To develop the environmental friendly character of the citizens, we also have education program. Here, we would like to build a river museum and waste water treatment museum as the center of knowledge. Then, to gain people’s involvement in repairing and protecting the river, we will have “Friend of Chao Phraya Community” program. Our main target is young children, so we can raise them to be future environment scientists and engineers. The sample activities are field trip, small-scale project competition, water treatment simulation, clean river campaign, etc. In this education program, I can contribute to teach children on how the water treatment facilities work and support the small-scale project or research.

For further improvement of our master plan, many researches should be conducted. In my case as a biochemist, I propose the research title would be “Optimization of Bioremediation Process for the Water Treatment in Chao Phraya River”. The objective is to determine the best method and condition to optimize the bioremediation process of the water treatment so the treatment will be cost and time effective.

In conclusion, by using Ishikari water treatment as a model, we propose to construct waste water treatment plant along the downstream of Chao Phraya River as well as building and maintaining the character of the citizens by education program. Therefore, these small steps are expected to give contribution to repair the bad PARE chain that is now happening in Chao Phraya River.

References

  1. Royal Thai Embassy Tokyo Japan. 2009. Thailand’s Profile. Available at http://www.thaiembassy.jp/rte2/index.php?option=com_content&view=article&id=62&Itemid=75 (accessed in 12 September 2015)
  2. The World Bank. 26 January 2015. Urbanization in Thailand is dominated by the Bangkok urban area. Available at http://www.worldbank.org/en/news/feature/2015/01/26/urbanization-in-thailand-is-dominated-by-the-bangkok-urban-area (accessed in 12 September 2015)
  3. Thailand State of Pollution Report 2013. 2013. Bangkok: Pollution Control Department, Thailand Ministry of Natural Resources and Environment.

Acknowledgement

I would like to express my gratitude to all of the Professors in PARE Working Group and OIA Staffs of Hokkaido University, as well as to the speakers/lecturers and PARE Supporters for the warm hospitality and knowledge.

“We must begin thinking like a river if we are to leave a legacy of beauty and life for future generations.”  ― David Brower

PARE Summer School Program in Hokkaido University

PARE Summer School Program in Hokkaido University

Advertisements
0

Trust Me, I’m a Scientist!

“Many people say that is it is the intellect which makes a great scientist. They are wrong, it is a character.” (Albert Einstein)

Jenius, berkepribadian aneh, berkacamata tebal, berkepala botak. Itulah kiranya label yang diberikan banyak orang pada ilmuwan. Namun, nyatanya tidak selalu demikian. Ilmuwan memiliki lima ciri/karakter khas yang ternyata bisa saja dimiliki oleh semua orang, termasuk kita. Dalam tulisan ini, saya akan bercerita tentang pengalaman hidup saya yang menggambarkan bahwa ciri khas ilmuwan pun bersemayam dalam diri saya.

Ciri pertama yang melekat pada ilmuwan adalah kemampuannya dalam menggunakan logika atau keilmuannya dalam menghadapi problematika sehari-hari. Ciri tersebut muncul secara nyata ketika saya memulai perkuliahan S1 di jurusan Kimia Universitas Indonesia. Saat itu saya baru memahami teori kepolaran serta karakteristiknya yang terkenal dengan sebutan “like dissolve like”. Karakterisitik tersebut membuat senyawa polar seperti air hanya akan melarutkan senyawa polar dan senyawa nonpolar seperti minyak hanya akan melarutkan senyawa nonpolar. Suatu hari, Ibu saya membuat sambal yang luar biasa pedas untuk makan siang. Sayangnya, saya yang tidak suka pedas tentu kebakaran jenggot setelah memakannya. Ibu saya menawarkan air hangat yang menurut pengalamannya dapat meredakan pedas dengan cepat, tapi tak kunjung berhasil. Lalu saya ingat, minyak atsiri yang menyebabkan pedasnya cabai seharusnya dapat dilarutkan dalam minyak juga, tetapi saya tak mau meminum minyak. Akhirnya saya mencoba meminum emulsi minyak dalam air, yaitu susu. Ternyata, pedasnya cepat hilang. Di situlah saya merasa dapat memecahkan masalah sehari-hari layaknya seorang ilmuwan.

Ciri kedua dari ilmuwan adalah tidak pernah putus asa. Karakter pantang penyerah tersebut saya asah saat saya melakukan penelitian di Jepang untuk skripsi tahun 2011 – 2012. Ketika itu saya mempelajari enzim yang berperan dalam biosintesis antibiotik Kanamycin. Sejak Oktober hingga Desember 2011, saya belum mendapatkan aktivitas enzim tersebut. Sensei (panggilan untuk professor di Jepang) saya juga heran mengapa saya tidak mendapatkan aktivitas enzim padahal saya telah melakukannya sesuai prosedur. Saya pun menutup pertemuan laporan perkembangan riset akhir tahun itu dengan sedih. Di kereta menuju asrama, saya termenung memikirkan apa penyebabnya. Tiba-tiba saya terperanjat karena tersadar bahwa saat melakukan pemurnian enzim, saya melarutkan reagennya dalam air dan bukan dalam buffer! Setelah saya mengganti air dengan buffer sebagai pelarut, aktivitas enzim akhirnya terlihat dan penelitian dapat dilanjutkan ke tahap berikutnya. Meski sudah hampir jenuh tiga bulan awal penelitian tanpa hasil, tapi saya tidak putus asa berkat izin Allah SWT dan do’a keluarga serta kawan-kawan saya.

Yes, I am!

Pengalaman lain yang tak terlupakan tentang kepantangan saya untuk menyerah adalah saat saya berjuang memperlancar bahasa Inggris agar dapat belajar ke luar negeri. Meski teman-teman menganggap saya “sok” karena terus berbicara dalam bahasa Inggris, tapi saya terus berusaha sampai saya terbiasa berbahasa Inggris. Sampai akhirnya, skor TOEFL saya dapat mencapai 567 sehingga memenuhi syarat untuk pertukaran pelajar ke Jepang.

Terkait dengan pengalaman saya saat penelitian di Jepang yang telah saya ceritakan di atas, setelah saya mendapatkan aktivitas enzim, saya jujur pada Sensei bahwa kesalahan saya murni dikarenakan kecerobohan saya. Sensei terlihat kesal, ia berkata bahwa saya sebagai seorang kimiawan seharusnya memiliki “sense” bagaimana memberi perlakuan pada enzim. Namun, beliau menghargai kejujuran saya dan meminta saya belajar dari kesalahan tersebut. Kejujuran saya itulah gambaran karakter ketiga dari seorang ilmuwan, dan saya berharap dapat mempertahankan sifat ini dalam kehidupan saya.

Ciri lain seorang ilmuwan sebagai penegak kebenaran sudah muncul sejak saya duduk di kelas 1 SD. Saat itu saya diminta menuliskan 10 kalimat di buku sebagai pekerjaan rumah (PR) dan menuliskan sesuatu tentang kendaraan yang disebut “bajaj”.  Untuk mengamati bagaimana ejaan katanya, saya menghampiri sebuah bajaj dan menemukan tulisan “bajaj” di bagian belakangnya. Keesokannya, guru saya mengoreksi PR dan mengatakan saya salah mengeja kata bajaj. “Yang benar itu ‘bajay’, bukan bajaj”, katanya. Saya berargumen, bahwa ejaan “bajaj” lah yang benar, karena saya benar-benar mengamati ejaan yang tertulis di kendaraan tersebut. Tetapi guru itu tetap menyalahkan saya, hingga saya mau tak mau mengalah.

Setelah keempat ciri ilmuwan tersebut, kita tidak boleh melupakan ciri terakhirnya, yaitu “seorang ilmuwan juga seorang manusia” di mana ia akan menghadapi situasi yang mempengaruhi sifat manusiawinya. Situasi tersebut misalnya saat menghadapi ilmuwan pesaingnya. Hal ini pun pernah terjadi pada saya, yaitu saat mengikuti olimpiade fisika tingkat SMA se-Jakarta. Sebelum olimpiade dilakukan, saya berlatih memecahkan soal-soal fisika dengan peserta-peserta lain dari berbagai sekolah unggulan Jakarta. Karena kami sebenarnya bersaing, awalnya ada rasa segan dan takut kalah di antara kami. Tetapi setelah beberapa kali tatap muka, akhirnya kami saling kenal dan saling mengajarkan. Senang rasanya bisa bersama teman-teman yang sama-sama menyukai fisika dan bersemangat mempelajarinya.

Ya, ternyata saya memiliki kelima ciri ilmuwan tersebut. Saya berharap, karakter-karakter sebagai ilmuwan tersebut dapat terus melekat dalam diri saya, sehingga saya juga dapat menjadi ilmuwan besar yang karyanya bermanfaat untuk dunia suatu saat nanti.

Note: Tulisan ini adalah tugas essay mata kuliah “Metode Penelitian” di program pascasarjana Ilmu Pangan IPB.

2

I’m Fallin’ in Love

Food Science. A beautiful branch of science that I’m falling in love with recently. I should have found it out earlier, such a regret for me that I found it almost this late.

It’s really fun to analyze something that we can apply directly to ourselves as we eat twice or three times a day. Chemistry, Engineering, Microbiology, and Biochemistry, four main pillars blend together to support food production from soil to fork. Food chemistry is there to find the important functional compounds of food sources, either for the nutritive role or as quality enhancer like what flavor chemistry does. Moreover, food chemistry is considered as “the kitchen” of food science, determining the ingredients and how the components interact with each other to make a food product.

After we got the recipe from food chemistry, now we will find the way how to process the food, and food process engineering has the answer. Anyway, food process engineering holds physics as its principles and become the most considerable subject in food industry. It can help us decide what kind of technique that is best for processing the food until the packaging. Then, food microbiology will give an act to check the food safety since food is sensitive to microbes, which later can damage the food and become harmful to human. Last but not least, since the product will be eaten by human, we should know how the chemicals inside the food will affect human body, whether it can give nutrition or play a role as health enhancer, or maybe another way around as toxic. That kind of thing will be handled by food biochemistry.

In many special cases, it’s very possible to combine two or three subjects of food science, for instance in yogurt production where food microbiology and food engineering unite in industrial food biotechnology. See? What a synergistic and continuous work of the four foundations of food science: chemistry, engineering, microbiology, and biochemistry!

That’s why I’m in love with the world of food science, the world where people will always depend on.

1

Doanya Guru Serabutan

Sudah satu semester ini saya menjadi guru privat serabutan, mengajar siswa SMP-SMA yang butuh teman untuk sekadar mengerjakan PR, belajar untuk ujian, atau malah belajar untuk pelajaran keesokan harinya. Saya mengajar subjek yang menjadi “favorit”, yaitu matematika & IPA (kimia, fisika, biologi). Kadang-kadang saya juga mengajar bahasa Inggris. Pengalaman mengajar sungguh membuat saya melihat secara tak langsung kekurangan – kalau tidak mau dibilang kebobrokan – pendidikan negeri ini.

Layaknya khalayak ramai, kelima murid yang pernah saya ajar menganggap pelajaran matematika dan IPA adalah momok yang menakutkan. Ditambah lagi mindset dari nenek moyang kita yang menganggap anak yang pintar itu adalah anak yang pintar (hanya) matematika dan IPA, lengkap sudahlah penderitaan mereka. Padahal kalau mereka tahu kalau mindset itu sudah patah oleh kenyataan bahwa Indonesia bukan negara teknologi macam negara maju lainnya yang menjunjung tinggi sains dan teknologi, pastilah mereka sudah membuang jauh buku-buku sainsnya. Tapi tentu bukan itu yang kita inginkan. Kita ingin anak-anak mengetahui betapa serunya sains dan arti penting dari perkembangan sains, kemudian membangun tanah air hingga menjadi sekaliber Jepang misalnya. Tapi di lain sisi, jika bakat mereka bukan di bidang sains, hargailah mereka dan fokuskan untuk mengembangkan bakatnya di bidang tersebut, bukannya malah memberi les/kursus di bidang yang bukan bakat mereka seperti yang dialami 4 dari 5 siswa saya. Ya, 4 anak itu diberi les bukan karena sains adalah bakat mereka, tapi karena nilai pelajaran sainsnya runtuh.

Meski normanya saya membantu mendongkrak nilai sains mereka, tapi itu bukanlah tujuan saya. Misi saya adalah menyentil mereka bahwa matematika dan sains itu penting dalam hidup. Lain kata, setidaknya mereka bisa tahu kalau ada sale diskon 25% berarti mereka harus membayar berapa. Itu pelajaran matematika juga, bukan?

Apa mau dikata, matematika adalah pelajaran yang sangat abstrak. Karena itulah nenek moyang kita yang tidak kreatif mengajari kita sistem hapalan. Pokoknya telan saja itu 1 + 1 = 2, 2 x 4 = 8, dst. Gegara itu saya tidak bisa menyalahkan murid kelas 1 SMA akibat dia lupa 12 dibagi 3 itu berapa. Mengingat prinsip ‘manusia itu tempatnya lupa’, maka jangan memerintahkan manusia untuk menghapal, tapi berilah mereka info maknanya dulu. Pelan-pelan saya beri murid itu petunjuk makna 12 dibagi 3. Saya tanya dia, kalau dia punya 3 keponakan dan dia punya 12 permen, dia harus memberi keponakannya masing-masing berapa permen supaya adil? Barulah kemudian dia bisa menjawab kalau 12 : 3 = 4. Ada lagi anak lain (2 SMP) yang lambat sekali memecahkan masalah 5y = 10.000, 15y = ??? Saya beri dia pertanyaan gambaran, kalau dia beli 5 kue harganya 10.000, jadi kalau dia beli 15 kue, dia harus bayar berapa? Dengan cepat dan percaya diri dia menjawab, “30.000 dong, Kak!”. Nah, kalau soal uang saja, cepat sekali dia menjawab. Dari hal-hal tersebut, walau saya bukan ahli pendidikan, tetapi saya yakinkan bahwa anak-anak harus dibimbing dari prinsip bahwa matematika adalah salah satu alat yang digunakan untuk memecahkan persoalan kehidupan sehari-hari. Telah terbukti di banyak negara Eropa bahwa problem-based learning sangat efektif untuk memaknai matematika. Maka jangan tanya 5 dikali 4 sama dengan berapa dalam ujian, tapi tanyalah dalam soal masalah cerita, misalnya dengan pertanyaan “jika kamu menghabiskan 5 roti dalam sehari, maka dalam 4 hari kamu sudah menghabiskan berapa roti?”

Ajarilah makna 1 + 1 lebih dulu (sumber gambar : http://merivale.ultranet.school.nz/ClassSpace/217/

Kasus lucu lain, ada murid yang diberi PR untuk menjawab hasil eksperimen tanpa bereksperimen dan menjelaskan mengapa fenomena eksperimen itu terjadi. Padahal asyiknya sains ya di eksperimen itu, yang idealnya melihat fenomena yang terjadi kemudian muncul penjelasan teoritis kenapa hal itu terjadi. Karena di rumah tidak ada alat & bahan eksperimen, akhirnya saya gambar ilustrasi eksperimen di kertas dan menjelaskan  teorinya. Menurut hemat saya, sepertinya sekarang siswa SMP-SMA lebih jarang melakukan eksperimen. Saya bersyukur zaman saya SMP-SMA dulu pernah beberapa kali bereksperimen dan di TV juga ada acara sains anak yang saya sukai seperti Bill Nye the Science Guy. Nah, apalagi sekarang ada internet, saya merekomendasikan agar siswa SMP-SMA belajar juga dari video animasi sains di Youtube atau lewat web Khan Academy (kuliah sains lengkap dalam bahasa Inggris, di https://www.khanacademy.org/).

Mendidik anak asyiknya sains (sumber gambar : http://www.sciencestoreforthestars.com/janice-vancleave-teaching-the-fun-of-science-to-young-learners.aspx)

Akhir kata, tak habisnya saya katakan bahwa sains itu menyenangkan, jika kita memegang kunci bagaimana kita mengemasnya. Banyak harapan saya untuk Indonesia agar sains bisa dihargai dalam perspektif yang tepat, bukan seperti dalam mindset kuno yang saya sebutkan sebelumnya. Tetapi bagaimana orang-orang yang pandai dalam hal sains (alias scientist) bisa disokong dan dihargai oleh negara agar menghasilkan kontribusi maksimal untuk tanah air. Juga harapan membaiknya sistem pendidikan di Indonesia, untuk menjunjung tinggi hak anak untuk dihargai dan dikembangkan sesuai potensinya, bukan dalam hal sains saja.

1

Zeolit, si Penghemat Pupuk

Jangan remehkan batu-batuan di sekitar kita. Zeolit, batuan yang banyak terdapat di Tasikmalaya dan sekitarnya, Jawa Barat, ternyata kaya manfaat. Salah satunya sebagai penghemat pupuk.

Pemborosan pemakaian pupuk masih menjadi masalah klasik petani Indonesia. Sebagai contoh, satu hektar (ha) tanaman padi sebenarnya hanya membutuhkan 250 kg pupuk. Tetapi rata-rata petani memakai 300 kg pupuk per ha tanaman padi. Alasannya, mereka meragukan kemanjuran dari pupuk tersebut.

Secara ilmiah, kita dapat menyetujui keraguan para petani itu. Pupuk mengandung unsur hara seperti Nitrat (NO3) dan Phospat (PO43-) yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Sayangnya, kedua unsur hara tersebut mudah terlepas dari pupuk karena mudah terbawa air. Hal inilah yang menyebabkan tanaman kurang subur dan akhirnya memboroskan pemakaian pupuk.

Untuk menghemat pemakaian pupuk, bidang ilmu kimia permukaan menawarkan solusinya. Dengan dukungan ilmu geologi, bidang ini memanfaatkan batuan zeolit sebagai primadona. Zeolit adalah batuan Alumina Silika berpori yang mengandung banyak mineral seperti Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Natrium (Na), dan Kalium (K). Di Indonesia, empat kabupaten di Jawa Barat terkenal akan kelimpahan zeolitnya, yaitu Kabupaten Bogor, Ciamis, Tasikmalaya, dan Sukabumi.

 

Berdasarkan penelitian para kimiawan dan ahli geologi, zeolit dapat menyerap nitrat dan phospat. Mereka melakukan berbagai cara untuk memodifikasi zeolit. Salah satunya dengan cara memodifikasi sifat kimianya. Dengan penelitian ini, mereka berharap nitrat dan phosphat pada pupuk tidak mudah hilang terbawa air.

Pada tahun 2010, mahasiswa Kimia Universitas Indonesia (UI) telah melakukan penelitian untuk memodifikasi zeolit. Mereka melapisi zeolit dengan suatu polimer bermuatan positif (polikation), yaitu PDDA (Poli Dialil Dimetil Ammonium Klorida). Muatan positif dari polikation ini mampu menarik phospat yang bermuatan negatif. Akibatnya, zeolit dapat menyerap phospat dengan mudah. Para mahasiswa berencana melanjutkan penelitian ini untuk pengujian terhadap nitrat. Jika hasilnya memuaskan, mereka berharap dapat bekerjasama dengan penambang zeolit dan produsen pupuk guna pengembangan produk lebih lanjut.

Penggunaan zeolit untuk menghemat pupuk sangat mudah. Menurut DR.Astiana Sastiono, staf pengajar di Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian IPB, kita dapat mencampurkan zeolit dengan pupuk atau langsung ditaburkan ke tanah. Selain itu, zeolit yang dibutuhkan juga sedikit. Berdasarkan penelitian, 100 gram zeolit dapat menyimpan 19,306 gram pupuk amonium sulfat (ZA)1.

Zeolit sebagai penghemat pupuk memberikan manfaat yang beruntun. Pupuk yang digunakan sedikit namun unsur hara yang dikandungnya banyak. Lahan yang digunakan pun semakin subur. Hasil produksi akhirnya menjadi lebih banyak dan berkualitas. Dari segi lingkungan, pencemaran air karena nitrat dan phospat juga dapat berkurang.

Selayaknya pemanfaatan zeolit ini dapat dimaksimalkan. Dengan kerjasama pemerintah, pengusaha, dan ilmuwan, Indonesia dapat memanfaatkan kekayaan mineral ini. Tak tanggung-tanggung, peningkatan kesejahteraan ekonomi, pertanian, dan lingkungan Indonesia dapat kita hasilkan sekaligus.

Referensi

1Lenny M. Estiaty, Zeolit Alam Cikancra Tasikmalaya: Media Penyimpanan Ion Amonium dari Pupuk Amonium Sulfat.( Bandung: Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI, 2007),hlm. 239-244.

Eddy, Herry R. “Potensi dan Pemanfaatan Zeolit di Jawa Barat dan Banten”. http://www.dim.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=493&Itemid=395. (27 Februari 2011)

Berita Ilmiah. “Indonesia Belum Serius Manfaatkan Zeolit”. http://www.kamusilmiah.com/kimia/indonesia-belum-serius-memanfaatkan-zeolit/. (27 Februari 2011)

Yolani, Deagita, et al. Modifikasi Zeolit Alam Klinoptilolit oleh Polikation sebagai Slow Release Fertilizer (SRF) untuk Phospat. Depok: Program Kreativitas Mahasiswa Bidang Penelitian, Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, 2010.

0

Peptide-Based Drug: Past, Present, Future (Just like grammar, eh?)

Saturday, 23rd April 2011, we have just learned about peptide-based drugs from Bimo Ario Tejo through his public lecture “Peptide Based-Drug”. This event was initiated by Prof.Usman Sumo F.T. as metabolism class project (batch 2008). Thus, we are very thankful to him.

Our public lecturer, Bimo Ario Tejo, ph.D is currently a lecturer in Universiti Putra Malaysia (UPM) and live in Selangor, Malaysia with his wife and two-year old son. His research interest is currently circulating around protein and peptide chemistry. He got his Bsc in Chemistry from University of Indonesia in 1999, then he got his phD from UPM in 2004. Afterwards, he got his Postdoctoral from University of Kansas, USA in 2008. He was honored with Excellent Service Award 2009 from UPM in 2010 and many other  including visiting reaseacher in University of Edinburg, UK and University of Stuttgart, Germany. He also made many publications and articles in journals. We proud to have him as our alumnus! 

Here, I will try to summarize the lecture. I’ll make it as short as possible (but I guess it wouldn’t be). In the beginning, he convinced us that life is disasterous without drugs. No drugs means you could be died in a young age just like Queen Hatshepshuf of Egypt who died because of tooth infection (sounds ridiculous, isn’t it?). Besides, we don’t want to see the world suffered from a pandemic flu which can kill 50-100 million people, do we? So we need drugs to enjoy a longer, healthier, and happier life! Well then, no doubt that drug market is huge!

Next, he led to us to know how the drug works.

CONCEPT : Drug has to be adsorbed in intestine and must pass cell membrane to reach the target (disease). Cell membrane is a great barrier that not all molecules can pass it right away. Then, imagine how difficult the drugs is to pass the cell membrane and bind to receptor of the disease (which is the omset of disease to affect your body). We should keep that in mind that drug is inhibitor to receptor of the disease,  so there must be a drug-receptor interaction : p interaction, H-bonds, hydrophobic contacts, and so on. Thus, a good drug must be hydrophilic as well as hydrophobic, has electronic charges, has steric atoms (but not too much, respectively). Confused? Me, too. Let’s refer to Lipinski Rule “Drugs are well absorbed if they have: Molecular weight < 500, log P (hydrophobicity) < 5, Hidrogen-bond donors < 5, Hidrogen Bond < 10. Remember, this is a “rule” that anyone could break it anytime. From the statement “MW has to be less than 500 (small molecules)”, actually there are many evidences that it causes problems, especially high toxicity.

So, to overcome the failure of small molecule drugs, please give a warm welcome to our new hero: PEPTIDE-BASED DRUGS!!!

Peptides are large molecules, indeed. But they fulfill the requirement of drugs: interaction between drug and receptor, remember? To synthesize the peptide, it is easier to make it in solid phase and all you need are peptide synthesizer, HPLC to purify the peptide, & MS Spectroscopy to analize the molecular weight. Abrakadabra, in less than 2 weeks, you’ll already have peptide! 

But wait! There are two main problems regarding peptide molecules (because they are very easy to be chopped off into amino acids) :

1.      Gastric acid in your stomach

If you take the drug orally, of course the peptide will be degraded to amino acids right away. To avoid the gastric acid, we have alternatives to deliver the peptide to our body:

a.      Parenteral Peptide Delivery

In other words, we have to inject the peptide through our skin. It has 100% bioavailability (100% effective!) and fast. Yet it has some problems, such as it has to be administered by a well-trained person like doctor or nurse and many people also have a fear of needles.

b.      Nasal peptide Delivery

We can insert peptide drug by inhale it. No doubt that our nose is a good absorber & it is an alternative to bring the peptide to our brain. But be carefull, nose is very sensitive so it is easy to get irritated. Moreover, the bioavailability (effectiveness) is also limited prior to its permeability.

c.       Pulmonary Peptide Delivery

We may say that we can suck it into our lungs – just like a patient of asthma suck in his medicine – I supposed. Lungs have large surface to absorb the molecules & more rapid action compared to oral delivery. In contrary, our lung is also sensitive & we need small particle size to be absorbed by lung. I remember that one of the peptide drug using this method, Exubera (producted by Pfizer), has a problem with its package design – it is very big so you could use it as dough roller to make cookies/pizza – so it doesn’t fulfill consumers’ satisfaction and it was dumped a year after being released.

d.      Buccal/Sublingual Peptide Delivery

Let’s say we can deliver the drug by dropping it through a part under the tongue. Remember the sweet immunization liquid we took when we were child? Yes, it is more likely like that. It is effective, but it shouldn’t be administered if you have an open sores/areas of irritation in your gums/mucous membrane. 

Fiiuuhhh, there is still 1 problem ahead, guys. Recall that drug distribution is through the blood which has many proteases – enzymes that can chop off peptide bonds in peptide/protein – so let’s say that the problem is :

 2.      Proteases in blood

To trick the proteases so they do not cut the peptide bonds, we can do some chemical modification of peptide.There are some methods:

  • By encapsulating/cover the peptide with lyposome nanoparticle.
  • By stabilizing the peptide bond through conversion into peptide bond “mimic”.
  • By using a cyclic peptide as prodrug (prodrug is an inactive drug that can be activated as our body metabolise it).

This long journey takes us to the dream of peptide-based drug: we hope for orally delivered peptide-based drug! It is surely the most comfortable way to consume the drug, isn’t it? So the consumers like it & we finally earn much money!! Hip hip hoorrraaayy!!