Trend Perkembangan Teknologi Saat ini Bidang yang paling berpengaruh : Bioteknologi Teknologi material Nanoteknologi Teknologi informasi

Last Minute Bioteknologi Manipulasi/modifikasi genetika. Kloning binatang (dan manusia?). Pemetaan DNA yang semakin sempurna. Penemuan dan penggunaan sel punca (stem cell). Berbagai jenis senjata biologi. Dll.

Perkembangan Bioteknologi Teknologi genetika : memprofil, mengkopi, memanipulasi genetika, untuk organisme tumbuhan maupun binatang. Rekayasa organisme dengan teknik baru  akan muncul organisme jenis baru ! Mesin penganalisis DNA dengan sistem berbasis TI akan mempercepat analisis genetika  Penemuan obat-obatan baru, penggunaan sensor/ identifikasi biologis, diagnosis penyakit yang lebih baik, obat-obatan yang lebih efektif, prediksi penyakit yang lebih tepat, pelacakan pergerakan penyakit, hingga ke aplikasi di bidang personal (misalnya kosmetika).

Rekayasa Organisme

Rekayasa Organisme

Perkembangan Bioteknologi Identifikasi DNA akan melengkapi teknologi biometrik yang saat ini eksis ( identifikasi retina dan fingerprint) Teknologi kloning akan menjadi mekanisme yang dominan untuk memproduksi organisme yang sejenis/sesifat. Riset kloning manusia tampaknya akan merebak, walau masih ilegal dan menuai kontroversi. Jika hasil kloning tidak sempurna, apakah harus dimusnahkan (= dibunuh) atau dipelihara ?

DNA (Deoxyribonucleic acid ) Merupakan asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler. Memiliki pola pewarisan sifat dari orangtua DNA bisa diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi melalui sel darah putih karena memiliki nukleus (DNA ada di dalamnya).

Rekayasa Genetika Teknik tradisional manipulasi genetik ( penyerbukan silang, pembiakan selektif, radiasi) akan diperluas dengan teknik insersi langsung, penghapusan, dan modifikasi gen melalui teknik-teknik laboratorium.  Sasarannya : tanaman pangan dan hewan dengan sifat-sifat yang lebih baik ( rasa lebih enak, daging tanpa lemak jahat, tahan penyakit, tambah nutrisi, dlsb.)  Bisa direkayasa untuk meningkatkan ketahanan (bisa mentoleransi rumput pengganggu, tumbuh lebih cepat, mampu tumbuh di lahan yang buruk/kering/miskin hara, lahan beriklim ekstrim panas/dingin, dlsb.). Tumbuhan direkayasa untuk menghasilkan bio-polimer (plastik) atau bio-fuel untuk berbagai kebutuhan dengan tingkat polusi yang rendah, organisme bisa direkayasa untuk menghasilkan obat-obatan.

Rekayasa Biomedik Rekayasa jaringan dan organ tubuh telah menghasilkan “komponen” organik buatan untuk manusia. Riset dan aplikasi terapi sel punca (stem cell) telah mencapai kemajuan luar biasa, akan berlanjut di masa depan.  Aplikasi : penambahan/perbaikan sel otak atau tubuh, penggantian organ tubuh (misalnya jantung, ginjal, hati, pankreas, dlsb.) tanpa perlu sel yang khusus Akan dimungkinkan untuk mempertahankan/memperbaiki kualitas organ tubuh sehingga manusia akan berumur lebih panjang !!  Sel punca bisa ditemukan pada jaringan embrio sehingga mengundang debat masalah etik untuk penggunaannya.  Di masa depan dimungkinkan penggunaan sel punca manusia dewasa.

Sel Punca (Stem Cell) Stem cell : sel yang tidak/belum terspesialisasi yang mempunyai 2 sifat : 1. Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel lain (differentiate).  stem cell mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain. 2. Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri (self-regenerate/self-renew).  stem cell bisa membuat salinan sel yang persis sama dengan dirinya melalui pembelahan sel.

Jenis Sel Punca (Stem Cell) Totipotent  bisa berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Contoh : zigot (telur yang telah dibuahi). Pluripotent  bisa berdiferensiasi menjadi 3 lapisan germinal : ektoderm, mesoderm, dan endoderm. Contoh : embryonic stem cells. Multipotent  bisa berdiferensiasi menjadi banyak jenis sel. Contoh : hematopoietic stem cells. Unipotent  Hanya bisa menghasilkan 1 jenis sel. Tapi bedanya dengan sel biasa, sel ini mempunyai sifat bisa memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self-renew)

Xenotransplantations Transplantasi bagian tubuh dari satu spesies ke spesies lain (yang berbeda). Jaringan donor dimodifikasi secara genetik dan diberi antibodi organ untuk menghilangkan reaksi penolakan oleh tubuh. Kera babun dan babi diharapkan bisa dimodifikasi secara genetik dan diklon untuk menghasilkan organ-organ yang akan ditransplantasikan ke tubuh manusia. Selain penolakan, ada kemungkinan virus yang berasal dari donor bisa menulari manusia dan menjadi penyakit manusia yang sebelumnya tak pernah ada.

Masalah bioteknologi? Masalah hukum terkait genetika secara umum (misalnya database nasional profil DNA, pra-pengaturan genetika, dlsb). Masalah moralitas kloning manusia, kemungkinan malapraktik/masalah medis lain, hingga penyalahgunaan (misalnya “peternakan manusia”). Masalah perlindungan kepemilikan genetika. Masalah keamanan dan etika organisme yang diubah secara genetis. Masalah aplikasi sel punca pada teknologi jaringan organ manusia. Masalah transplantasi jaringan dari binatang ke manusia, masalah kemungkinan timbulnya penyakit baru. Meningkatnya risiko penyalahgunaan bioteknologi untuk persenjataan.

Teknologi Material Penemuan material baru berperan sangat besar dalam perancangan sistem dan aplikasi-aplikasi baru. Pengembangan iptek material melibatkan banyak riset multidisiplin keilmuan.  Contoh : Riset untuk menghasilkan semacam jaring laba-laba yang kekuatannya melebihi kawat baja atau riset untuk menghasilkan material sekeras kulit tiram melibatkan berbagai disiplin ilmu : kimia, fisika, dan teknologi nano.  Untuk mengembangkan peranti robotika dan otot-otot buatan memerlukan riset mendalam tentang polimer-polimer elektro-aktif yang melibatkan ilmu kimia, fisika-mekanika, elektronika, dlsb. Riset pengembangan komposit berkembang pesat.  Peningkatan kekuatan polimer (plastik) dengan serat keramik sementara bobotnya tetap ringan.

Teknologi Nano Material berskala-nano  material berukuran submikrometer (10-6m) atau nanometer (10-9m). Material mikroskopis  seringkali memiliki sifat yang sangat berbeda dengan material berukuran “normal”.  Contoh : tabung-nano karbon (carbon nanotube), serbuk berukuran kuantum (quantum dots), molekul biologis, dlsb. memiliki sifat sangat berbeda dengan material dari bahan yang sama tetapi berukuran “besar”.

Reinforced Materials Reinforced Plastics : plastik yang telah diperkuat hingga sekuat baja  digunakan untuk rompi anti-peluru, baling-baling helikopter, dan perangkat lain yang membutuhkan kekuatan tinggi tetapi tetap ringan. Reinforced Ceramics : keramik yang telah diperkuat dengan material lain  banyak digunakan pada mesin mobil hingga ke sistem persenjataan

Pengembangan Teknologi Material Material cerdas : material yang mengandung sensor dan penggerak (aktuator) yang bisa dikendalikan oleh komputer.  Tujuan :merespon kondisi lingkungan dan menyesuaikan diri.  Contoh : robot pesawat untuk aplikasi eksplorasi udara, penanganan lokasi dengan bahan berbahaya, dan pesawat terbang tanpa awak. (unmanned aerial vehicle, UAV). Microelectromechanical System (MEM) multifungsi : sistem berbasis teknologi material, elektronika, kimia, dan fisika dengan banyak fungsi.  Contoh : sistem pengantaran obat untuk terapi pengobatan hidrojel (hydrogel), kulit dinding luar pesawat tempur yang dibuat dari material berbahan penyerap sinyal gelombang-mikro, bahan kulit logam yang mampu berubah bentuk menyesuaikan diri dengan aliran udara, dlsb. Material yang mampu menyesuaikan diri dan bertahan dengan kondisi lingkungan tertentu (misalnya suhu dan/atau tekanan tinggi).

Material Cerdas Bahan ferroelektrik : berperilaku menegang saat terpapar medan elektrik. Bahan ini telah lama digunakan sebagai elemen memori nonvolatile pada kartu cerdas. Bahan magnetostriktif : berperilaku menegang apabila terpapar medan magnetik.  Contoh aplikasi : pencetak ink-jet, magnetic disk-drive, peranti anti-pembekuan, dlsb. Paduan metal “pengingat bentuk” (shape-memory) : berperilaku mengubah bentuk saat ada perubahan suhu.  Material polimer cerdas : akan terdeformasi jika terpapar medan elektrik) yang bisa dikembangkan sebagai bahan otot buatan.