Penanganan awal sampel harus memenuhi cara penanganan yang baik agar meminimalkan kesalahan pengambilan data suatu penelitian. Liofilisasi atau dikenal dengan sebutan freeze drying (pengeringan beku) merupakan metode untuk mengurangi kadar air (dehidrasi) suatu sampel menggunakan prinsip kedap udara (vakum). Teknologi ini memudahkan penanganan sampel biologis berupa protein, mikroba, obat-obatan, plasma sel dan jaringan tanaman dari segi penyimpanan dan pengangkutan tanpa merusak sel yang akan dianalisis.
Liofilisasi merupakan proses pengeringan beku dengan proses sublimasi dan pengurangan kadar air sampel [1]. Dalam banyak literatur, liofilisasi disebut juga freeze drying (pengeringan beku). Idealnya, sampel dimasukkan ke nitrogen cair (-196 oC), tetapi proses ini dapat membentuk gas sehingga terjadi efek Leidenfrost (pengkristalan). Oleh karena itu, teknik liofilisasi menjadi penting untuk dilakukan [2]. Prinsip dari teknik ini adalah membekukan sampel secara cepat dengan kondisi vakum untuk menghindari terbentuknya kristal-kristal es yang dapat merusak sampel [3,4]. Umumnya sampel yang dapat diliofilisasi yaitu sampel seperti protein, mikroba, obat-obatan, plasma sel dan jaringan yang sensitif terhadap panas dan mudah rusak jika pengeringan dilakukan pada kondisi standar [5].
Manfaat penggunaan liofilisasi untuk pra-perlakuan sampel antara lain untuk: (1) penyimpanan jangka panjang dan distribusi, (2) pengurangan kerusakan akibat panas, (3) penurunan perubahan konsentrasi (salting out) dari protein, (4) penetapan stabilitas kadar air, (5) pengurangan denaturasi oksidatif, (6) penghambatan aktivitas mikroorganisme, dan (7) pencegahan penyusutan berlebihan dan perubahan penampilan suatu sampel [3,4]. Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi kestabilan sampel kering beku dari hasil liofilisasi yaitu kelembaban, temperatur, cahaya dan kadar oksigen [3-5].
Teknologi freeze drying telah dikenal sejak zaman prasejarah dan digunakan oleh suku Aztec dan Arktik untuk melestarikan bahan makanan. Pada akhir tahun 1880-an, proses ini digunakan pada skala laboratorium dan prinsip-prinsip dasarnya mulai dipahami pada saat itu. Metode pengeringan beku untuk mengawetkan dan membekukan antibiotik serta plasma darah yang rentan terhadap panas telah menjadi metode baku dan standar di laboratorium hingga tahun 1930-an. Pada saat ini, proses pendinginan, sublimasi, evaporasi dan vakum digunakan untuk pengembangan teknologi pengawetan terutama untuk industri makanan dan farmasi [3,6] dan dijadikan sebagai salah satu alternatif penyimpanan dan transportasi sampel yang relatif murah dan praktis [5].
Pada tanaman, perlakuan freeze drying dilakukan oleh Pathan et al. (2010) untuk meningkatkan kualitas pencitraan permukaan daun menggunakan scanning electron microscope (SEM). Pengembangan protokol liofilisasi juga dilakukan untuk memfasilitasi proses pengawetan sampel tanaman selada yang mengandung antigen untuk virus Hepatitis-B (S-HBsAg) tanpa tahap isolasi dan purifikasi sehingga struktur dan imunogenisitasnya tetap terjaga [7]. Teknologi ini dapat juga digunakan untuk isolasi DNA dan protein yang berkualitas dari sampel daun dan akar tanaman kapas [8]. Selain itu, teknologi ini dapat digunakan untuk praperlakuan bahan organik seperti bakteri asam laktat, sperma mamalia, jaringan hewan dan jaringan tanaman yang akan diekstraksi DNA, RNA ataupun proteinnya [2,5,8-12]. Teknik freeze drying umumnya digunakan dalam pembentukan protein kering beku melalui tahap purifikasi dan perakitan biomolekul protein sehingga protein tersebut dapat stabil disimpan dalam waktu lama pada suhu ruangan serta memudahkan dalam pengangkutan dan distribusinya [11].
Seiring berkembangnya kerjasama dan kolaborasi antar komunitas riset dunia dalam hal pertukaran sampel, maka teknik liofilisasi merupakan solusi tepat dan efisien dalam menjaga sampel biologis tetap dalam keadaan optimum selama proses distribusi walaupun tanpa penggunaan bahan kimia berlebihan.
Referensi
1. Barley J (2009) Basic principles of freeze drying. In: Scientific S, editor.
2. Pathan A, Bond J, Gaskin R (2010) Sample preparation for SEM of plant surfaces. Materials Today 12: 32-43.
3. Adams GD, Cook I, Ward KR (2015) The Principles of Freeze-Drying. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols: 121-143.
4. Day JG, Stacey G (2007) Cryopreservation and freeze-drying protocols: Springer Science & Business Media.
5. Carpentier SC, Dens K, Swennen R, Panis B (2007) Lyophilization, a practical way to store and transport tissues prior to protein extraction for 2DE analysis? PROTEOMICS 7: 64-69.
6. Mackenzie A (1985) A current understanding of the freeze-drying of representative aqueous solutions. Science et Technique du Froid (France).
7. Czy M, Dembczy R, et al. (2014) Freeze-Drying of Plant Tissue Containing HBV Surface Antigen for the Oral Vaccine against Hepatitis B. BioMed Research International 2014: 10.
8. Saha S, Callahan F, Dollar D, Creech J (1997) Lyophilization of cotton tissue on quality of extractable DNA, RNA, and protein. Journal of cotton science.
9. Fonseca F, Cenard S, Passot S (2015) Freeze-drying of lactic acid bacteria. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols: 477-488.
10. Keskintepe L, Eroglu A (2015) Freeze-Drying of Mammalian Sperm. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols. pp. 477-499.
11. Liu B, Zhou X (2015) Freeze-Drying of Proteins. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols. pp. 459-477.
12. Wolkers WF, Hilfiker A (2015) Freeze-Drying of Decellularized Heart Valve Tissues. Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols. pp. 499-506.
