Nafiullatif, Istighfaroh Rima (2026) Modifikasi Kitin Maggot (Hermetia illucens) Menggunakan Protease Bacillus subtilis dalam Fabrikasi Ko-Polimer Hidrogel Sebagai Kandidat Drug Carrier. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 5005221015_Undergraduate Thesis.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
5005221015_Undergraduate Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy |
Abstract
Maggot BSF (Black Soldier Fly) merupakan serangga yang menghasilkan limbah biologis dengan kandungan kitin hingga 35% dari berat keringnya, menjadikannya sumber potensial biomaterial yang berkelanjutan. Kitin dari maggot memiliki prospek besar untuk diformulasikan menjadi ko-polimer hidrogel berbasis kitosan yang berfungsi sebagai drug carrier pada sistem penghantaran obat. Namun, keberadaan protein yang berasosiasi erat dalam matriks kitin dapat menurunkan kemurnian serta menghambat proses deasetilasi dan pembentukan struktur hidrogel yang optimal. Salah satu metode yang dikembangkan adalah modifikasi enzimatik menggunakan protease dari Bacillus subtilis, yang efektif menghidrolisis protein tanpa merusak struktur α-kitin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh modifikasi enzimatik menggunakan protease Bacillus subtilis pada kitin maggot BSF terhadap karakteristik fabrikasi hidrogel kitosan yang dihasilkan sebagai kandidat drug carrier. Metode penelitian ini diawali dengan produksi protease dari Bacillus subtilis, karakterisasi enzim, pre-treatment protease pada Bubuk maggot BSF, Uji Residu Protein, Ekstraksi Kitin, Deasetilasi Kitosan, pengukuran Derajat Deasetilasi (DD, %), fabrikasi hidrogel ko-polimer, serta karakterisasi hidrogel menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), dan Drug Loading Capacity (DLC) secara in vitro. Penelitian ini menggunakan Rancangan Percobaan Acak Lengkap (RAL) satu faktor dengan perlakuan berupa variasi volume protease, yaitu kontrol (0µL), 60µL, 120µL, dan 500µL. Analisis data dilakukan dengan ANOVA one-way pada hasil pengukuran residu protein (mg/mL), DD (%) dan DLC (%). Sedangkan hasil uji FTIR dan SEM dianalisis secara deskriptif-kualitatif dengan mengamati gugus fungsi, serta morfologi permukaan hidrogel. Hasil menunjukkan aktivitas spesifik protease tertinggi pada fraksi 20-30% sebesar 4.957,59 U/mg dengan titik isoelektrik pH 3-4. Perlakuan protease 500µL menghasilkan residu protein terendah (1,42±0,19 mg/mL), DD tertinggi (81,70±0,82%), dan DLC tertinggi (38,18±6,19%) dibandingkan kontrol (DD 15,94±0,28%; DLC 6,50±4,32%). Analisis FTIR menunjukkan terdapat pergeseran gugus fungsi yang berbeda, sedangkan analisis SEM menunjukkan deformasi pada permukaan beads hidrogel pada perlakuan enzimatik dibandingkan kontrol. Disimpulkan bahwa modifikasi enzimatik menggunakan protease Bacillus subtilis meningkatkan efisiensi deproteinasi, derajat deasetilasi kitosan, dan kapasitas pemuatan obat hidrogel ko-polimer kitosan-alginat sebagai kandidat drug carrier.
=======================================================================================================================================
The Black Soldier Fly (BSF) maggots are a promising sustainable biomaterial source, containing up to 35% chitin on a dry-weight basis. Chitin derived from BSF maggots can be further processed into chitosan-based copolymer hydrogels for application as drug carriers in controlled drug delivery systems. However, proteins tightly bound within the chitin matrix may reduce chitin purity and negatively affect the deacetylation process and hydrogel network formation. Enzymatic modification using Bacillus subtilis protease has emerged as an effective strategy to selectively remove proteins without compromising the α-chitin structure. This study aimed to evaluate the effect of enzymatic modification using Bacillus subtilis protease on BSF maggot chitin and its impact on the fabrication characteristics of chitosan-based copolymer hydrogels as potential drug carriers. The experimental procedure included protease production and characterization, protease pre-treatment of BSF maggot powder, protein residue analysis, chitin extraction, chitosan deacetylation, determination of the degree of deacetylation (DD), copolymer hydrogel fabrication, and hydrogel characterization using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), and in vitro drug loading capacity (DLC) analysis. A completely randomized design with protease volume variations (0, 60, 120, and 500 µL) was applied. The highest protease specific activity (4,957.59 U/mg) was observed in the 20–30% fraction, with an isoelectric point at pH 3–4. Protease treatment at 500 µL resulted in the lowest protein residue (1.42 ± 0.19 mg/mL), highest DD (81.70 ± 0.82%), and highest DLC (38.18 ± 6.19%) compared to the control. FTIR and SEM analyses confirmed functional group shifts and surface morphological changes in enzymatically treated hydrogels. These findings demonstrate that enzymatic modification using Bacillus subtilis protease significantly enhances deproteinization efficiency, chitosan deacetylation, and drug loading performance, supporting the potential of chitosan–alginate hydrogels derived from BSF maggots as drug carrier candidates.
Actions (login required)
 |
View Item |