Polianilin (PANi)

Polianilin (PANi) merupakan polimer yang berasal dari polimerisasi anilin oleh oksidator ammonium peroksidisulfat. Polianilin polimer terkonjugasi yang memiliki tingkat kestabilan yang tinggi dan bersifat reversible dalam proses doping-dedoping. PANi termasuk dalam conductive polymer, dan memiliki sifat yang mirip dengan beberapa logam. PANi pertama kali ditemukan pada tahun 1934 sebagai aniline black dalam bentuk organik sebagai bagian dari melamin, yang termasuk dalam jenis polimer organik. Berikut adalah reaksi polimerisasi PANi :

Gambar 1. Reaksi polimerisasi anilin dengan oksidator ammonium peroksidisulfat

PANi biasanya ditemukan dalam bentuk campuran bersama dengan polimer lainnya. Polimer adalah sebagai salah satu material yang banyak digunakan, juga mempunyai sifat yang bervariasi dari isolator hingga konduktor tergantung komposisi atom dan jenis ikatannya. PANi memiliki beberapa bentuk, salah satunya dan merupakan bentuk yang paling stabil adalah emeraldin. Emeraldin atau garam emeraldin, berbentuk serbuk halus berwarna biru tua yang memiliki struktur sebagai berikut:

Gambar 2. Garam emeraldin salah satu bentuk dari polianilin

Menurut Stejskal (2001), Emeraldin memiliki konduktivitas 10-7 S/cm. Tingkat konduktivitas listrik emeraldin dapat ditingkatkan dengan melakukan penambahan dopan. Pereaksian emeraldin dengan HBr menyebabkan gugus –N= terprotonasi menjadi (–NH=)⁺Br^-. Perubahan ini menyebabkan konduktivitas  listrik emeraldin naik menjadi 5 S/cm. Stejskal (2001) juga telah mempreparasi basa emeraldin dengan HCl menghasilkan suatu emeraldin terprotonasi HCl (garam emeraldin) dengan konduktivitas 4,4 ± 1,7 S/m, Hasilnya berupa serbuk berwarna hijau tua.

PANi merupakan polimer terkonjugasi yang unik, karena sifat optoelektriknya dapat dikontrol yakni dengan mengubah derajat oksidasi pada rantai utama dan dengan melakukan protonasi pada rantai amina. PANi memiliki potensi yang sangat luas dalam pengaplikasiannya. Sebab, memiliki kesetabilan yang tinggi terhadap lingkungan. Hal inilah yang menyebabkan PANi dapat diaplikasikan sebagai sensor kimia (Virji, 2004).

Read More

BIOSENSOR ELEKTROKIMIA

MAKALAH
KIMIA INSTRUMEN




BIOSENSOR ELEKTROKIMIA





DISUSUN OLEH

SUHENDRA ISKANDAR (H311 08 266)

MEITY JOLANDA KAROMA (H311 08 262)

AHMAD FADEL (H311 08 270)
















JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2011
DAFTAR ISI

DAFTAR ISI….…………………………………………………………………………...i
BAB 1. PENDAHULUAN………………………………………………………………..1
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………………………2
BAB III. PENUTUP……………………………………………………………………….5
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………..6



                                                                               BAB I
                                                                      PENDAHULUAN

Biosensor elektrokimia sebagai bagian dari sensor kimia merupakan sensor kimia yang banyak diteliti dan dikembangkan oleh para ilmuwan. Biosensor elektrokimia sendiri didefinisikan sebagai suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser yang terbuat dari detektor elektrokimia. Dalam proses kerjanya, senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut analit. Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik, atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal oleh signal processor elektronik sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti.
Dewasa ini telah banyak dikembangkan biosensor elektrokimia karena keunggulannya yang dapat mendeteksi suatu analit secara spesifik layaknya sensor lain namun berharga relatif murah dibandingkan dengan sensor yang lain. Biosensor elektrokimia ini diharapkan di masa yang akan datang mampu menggantikan alat-alat sensor yang berharga sangat mahal.
Meninjau hal yang demikian, maka sangatlah perlu untuk mendalami dalam mempelajari biosensor elektrokimia. Berikut pada makalah ini akan dikaji mengenai prinsip kerja, bagian-bagian alat, dan manfaat pada kehidupan mengenai biosensor elektrokimia ini.







                                                                           BAB II
                                                                TINJAUAN PUSTAKA

Biosensor adalah suatu alat untuk mendeteksi keberadaan analit dengan menggabungkan komponen biologis dan komponen fisika yang melibatkan reaksi-reaksi biokimia. Biosensor pada prinsipnya terdiri dari tiga bagian utama, yakni (Aviga, 2010):
1. Elemen biologi, seperti enzim, asam nukleat, atau antibodi yang sensitif terhadap keberadaan analit.
2. Transduser atau elemen detektor, seperti detektor elektrokimia, pizoelektrik, atau optik, yang mengubah sinyal yang dihasilkan dari interaksi analit dengan unsur biologis (panas, arus listrik, potensial listrik, dan lain-lain) ke sinyal lain yang dapat lebih mudah diukur dan dihitung (sinyal elektrik).
3. Signal processor elektronik, yang terutama bertanggung jawab untuk memperkuat sinyal untuk menampilkan hasil.
Biosensor elektrokimia adalah biosensor yang menggunakan detektor elektrokimia pada transdusernya. Biosensor elektrokimia biasanya didasarkan pada katalisis enzimatik dari suatu reaksi yang memproduksi elektron. Substrat sensor biasanya berisi empat elektroda yakni elektroda acuan, elektroda aktif, elektroda tenggelam, dan elektroda sumber ion. Analit target yang terlibat dalam reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda aktif dan ion-ion yang diproduksi menciptakan sebuah potensial yang memberikan sinyal. Kita dapat mengukur arus di potensial yang tetap di mana kuat arus sebanding dengan konsentrasi analit. Biosensor elektrokimia adalah biosensor yang sangat sensitif untuk jenis-jenis analit tertentu tergantung pada komponen-komponen biosensornya dan oleh karena itu sering digunakan (Aviga, 2010).
Elemen biologi pada biosensor elektrokimia biasanya dalam bentuk terimmobilisasi. Immobilisasi sendiri dapat dilakukan dengan berbagai cara, yakni (Suryana, 2010) :
1. Adsorpsi fisik.
2. Dengan menggunakan membran atau perangkap matriks.
3. Dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser.
Transduser pada biosensor elektrokimia ada yang menghasilkan sinyal berupa arus listrik dan ada pula yang menghasilkan sinyal berupa potensial listrik. Salah satu contoh biosensor elektrokimia yang terkenal adalah biosensor glukosa darah untuk monitoring penyakit diabetes mellitus di mana sinyal yang dihasilkan di transdusernya berupa arus listrik. Prinsip kerjanya yakni FAD (sebuah komponen dari enzim) mengoksidasi analit berupa larutan glukosa sehingga analit tersebut melepaskan dua elektron di mana oksidatornya sendiri yakni FAD tereduksi menjadi FADH2. Selanjutnya, larutan glukosa tereduksi kembali oleh elektroda dengan menerima dua elektron dalam beberapa langkah. Teroksidasinya glukosa menimbulkan arus listrik di mana kuat arusnya bergantung pada konsentrasi larutan glukosa (analit). Dalam kasus ini, elektroda adalah transduser dan enzim adalah komponen aktif biologis (Aviga, 2010).
Biosensor elektrokimia tidak hanya mempunyai jenis yang menghasilkan sinyal berupa arus listrik di transdusernya. Ada pula biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal berupa potensial listrik di transdusernya. Salah satu contohnya adalah biosensor elektrokimia ESI-H2PO4- tipe tabung untuk deteksi anion H2PO4-. Berbeda dengan biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal di transdusernya berupa arus listrik, biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal di transdusernya berupa potensial listrik hanya terdiri dari dua elektroda yakni elektroda pembanding dan elektroda indikator. Ada dua jenis elektroda indikator, yaitu elektroda indikator logam dan elektroda indikator membran atau elektroda selektif ion. Biosensor elektrokimia ESI-H2PO4- tipe tabung sendiri memiliki elektroda indikator berupa elektroda selektif ion. Biosensor elektrokimia yang menggunakan elektroda selektif ion sekarang ini telah digunakan secara luas untuk pengukuran yang sederhana dan cepat dan ion-ion dari logam terutama dalam lingkungan dan klinik (Selpa, 2010).
Prinsip pengukuran dengan elektroda selektif ion adalah sebagai berikut. Potensial yang terukur adalah beda potensial antara elektroda selektif ion dengan potensial elektroda pembanding. Potensial yang dihasilkan oleh sel tergantung pada potensial yag dihasilkan oleh elektroda kerja. Pada umumnya, digunakan garam-garam yang tidak memberikan gangguan dalam pengukuran. Dalam larutan yang sangat encer, harga koefisien keaktifan mendekati 1 (ai = Ci) sehingga kedua garis akan saling berimpit. Jika pengukuran dilakukan dengan kekuatan ion yang sama, maka diharapkan larutan memiliki koefisien selektifitas yang sama, sehingga potensial sel yang terukur merupakan refleksi dari konsentrasi analit (Sokalski dkk., 1999).
Biosensor elektrokimia telah dipergunakan secara luas di berbagai bidang kehidupan. Misalnya pada bidang medis dan farmasi dipergunakan untuk mengontrol penyakit, diagnosis, studi efisiensi obat, dan lain-lain. Pada bidang medis untuk kontrol polusi, monitoring senyawa-senyawa toksik di udara, air, atau tanah, penentua BOD, dan lain-lain. Pada bidang pertanian untuk mengontrol kualitas tanah, mendeteksi keberadaan pestisida, dan lain-lain.





                                                                                 BAB III
                                                                               PENUTUP

Biosensor elektrokimia memiliki sensitifitas yang tinggi namun berbiaya relatif tidak terlalu mahal, maka biosensor elektrokimia ini sangat berpotensial untuk dikembangkan di masa mendatang.


















                                                                  DAFTAR PUSTAKA

Aviga, 2010, Biosensor, (http://www.doktermuda.com, diakses pada tanggal 1 Mei 2011 pukul 12.31 WITA).

Selpa, 2010, Skripsi Pembuatan ESI-H2PO4- Tipe Elektroda Tabung sebagai Sensor Potensiometrik untuk Deteksi Anion H2PO4- di Pelabuhan Tanjung Ringgit Kota Palopo.

Sokalski, T., Ceresa, A., Fibbioli, M., Zwickl, T., Bakker, E., dan Pretsch, 1999, Lowering the Detection Limit of Solvent Polymeric Ion-Selective Electodes 2 Influence of Compostion of Sample and Internal Electrolyte Solution, Anal. Chem., 71, 1210-1214.

Suryana, A., 2010, Biosensor, (http://www.warnadunia.com, diakses pada tanggal 1 Mei 2011 pukul 12.00 WITA.

Read More

BIOSENSOR ELEKTROKIMIA

DISUSUN OLEH

SUHENDRA ISKANDAR (H311 08 266)

MEITY JOLANDA KAROMA (H311 08 262)

AHMAD FADEL (H311 08 270)
















JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2011
DAFTAR ISI

DAFTAR ISI….…………………………………………………………………………...i
BAB 1. PENDAHULUAN………………………………………………………………..1
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………………………2
BAB III. PENUTUP……………………………………………………………………….5
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………..6



BAB I
PENDAHULUAN

Biosensor elektrokimia sebagai bagian dari sensor kimia merupakan sensor kimia yang banyak diteliti dan dikembangkan oleh para ilmuwan. Biosensor elektrokimia sendiri didefinisikan sebagai suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser yang terbuat dari detektor elektrokimia. Dalam proses kerjanya, senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut analit. Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik, atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal oleh signal processor elektronik sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti.
Dewasa ini telah banyak dikembangkan biosensor elektrokimia karena keunggulannya yang dapat mendeteksi suatu analit secara spesifik layaknya sensor lain namun berharga relatif murah dibandingkan dengan sensor yang lain. Biosensor elektrokimia ini diharapkan di masa yang akan datang mampu menggantikan alat-alat sensor yang berharga sangat mahal.
Meninjau hal yang demikian, maka sangatlah perlu untuk mendalami dalam mempelajari biosensor elektrokimia. Berikut pada makalah ini akan dikaji mengenai prinsip kerja, bagian-bagian alat, dan manfaat pada kehidupan mengenai biosensor elektrokimia ini.







BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

Biosensor adalah suatu alat untuk mendeteksi keberadaan analit dengan menggabungkan komponen biologis dan komponen fisika yang melibatkan reaksi-reaksi biokimia. Biosensor pada prinsipnya terdiri dari tiga bagian utama, yakni (Aviga, 2010):
1. Elemen biologi, seperti enzim, asam nukleat, atau antibodi yang sensitif terhadap keberadaan analit.
2. Transduser atau elemen detektor, seperti detektor elektrokimia, pizoelektrik, atau optik, yang mengubah sinyal yang dihasilkan dari interaksi analit dengan unsur biologis (panas, arus listrik, potensial listrik, dan lain-lain) ke sinyal lain yang dapat lebih mudah diukur dan dihitung (sinyal elektrik).
3. Signal processor elektronik, yang terutama bertanggung jawab untuk memperkuat sinyal untuk menampilkan hasil.
Biosensor elektrokimia adalah biosensor yang menggunakan detektor elektrokimia pada transdusernya. Biosensor elektrokimia biasanya didasarkan pada katalisis enzimatik dari suatu reaksi yang memproduksi elektron. Substrat sensor biasanya berisi empat elektroda yakni elektroda acuan, elektroda aktif, elektroda tenggelam, dan elektroda sumber ion. Analit target yang terlibat dalam reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda aktif dan ion-ion yang diproduksi menciptakan sebuah potensial yang memberikan sinyal. Kita dapat mengukur arus di potensial yang tetap di mana kuat arus sebanding dengan konsentrasi analit. Biosensor elektrokimia adalah biosensor yang sangat sensitif untuk jenis-jenis analit tertentu tergantung pada komponen-komponen biosensornya dan oleh karena itu sering digunakan (Aviga, 2010).
Elemen biologi pada biosensor elektrokimia biasanya dalam bentuk terimmobilisasi. Immobilisasi sendiri dapat dilakukan dengan berbagai cara, yakni (Suryana, 2010) :
1. Adsorpsi fisik.
2. Dengan menggunakan membran atau perangkap matriks.
3. Dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser.
Transduser pada biosensor elektrokimia ada yang menghasilkan sinyal berupa arus listrik dan ada pula yang menghasilkan sinyal berupa potensial listrik. Salah satu contoh biosensor elektrokimia yang terkenal adalah biosensor glukosa darah untuk monitoring penyakit diabetes mellitus di mana sinyal yang dihasilkan di transdusernya berupa arus listrik. Prinsip kerjanya yakni FAD (sebuah komponen dari enzim) mengoksidasi analit berupa larutan glukosa sehingga analit tersebut melepaskan dua elektron di mana oksidatornya sendiri yakni FAD tereduksi menjadi FADH2. Selanjutnya, larutan glukosa tereduksi kembali oleh elektroda dengan menerima dua elektron dalam beberapa langkah. Teroksidasinya glukosa menimbulkan arus listrik di mana kuat arusnya bergantung pada konsentrasi larutan glukosa (analit). Dalam kasus ini, elektroda adalah transduser dan enzim adalah komponen aktif biologis (Aviga, 2010).
Biosensor elektrokimia tidak hanya mempunyai jenis yang menghasilkan sinyal berupa arus listrik di transdusernya. Ada pula biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal berupa potensial listrik di transdusernya. Salah satu contohnya adalah biosensor elektrokimia ESI-H2PO4- tipe tabung untuk deteksi anion H2PO4-. Berbeda dengan biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal di transdusernya berupa arus listrik, biosensor elektrokimia yang menghasilkan sinyal di transdusernya berupa potensial listrik hanya terdiri dari dua elektroda yakni elektroda pembanding dan elektroda indikator. Ada dua jenis elektroda indikator, yaitu elektroda indikator logam dan elektroda indikator membran atau elektroda selektif ion. Biosensor elektrokimia ESI-H2PO4- tipe tabung sendiri memiliki elektroda indikator berupa elektroda selektif ion. Biosensor elektrokimia yang menggunakan elektroda selektif ion sekarang ini telah digunakan secara luas untuk pengukuran yang sederhana dan cepat dan ion-ion dari logam terutama dalam lingkungan dan klinik (Selpa, 2010).
Prinsip pengukuran dengan elektroda selektif ion adalah sebagai berikut. Potensial yang terukur adalah beda potensial antara elektroda selektif ion dengan potensial elektroda pembanding. Potensial yang dihasilkan oleh sel tergantung pada potensial yag dihasilkan oleh elektroda kerja. Pada umumnya, digunakan garam-garam yang tidak memberikan gangguan dalam pengukuran. Dalam larutan yang sangat encer, harga koefisien keaktifan mendekati 1 (ai = Ci) sehingga kedua garis akan saling berimpit. Jika pengukuran dilakukan dengan kekuatan ion yang sama, maka diharapkan larutan memiliki koefisien selektifitas yang sama, sehingga potensial sel yang terukur merupakan refleksi dari konsentrasi analit (Sokalski dkk., 1999).
Biosensor elektrokimia telah dipergunakan secara luas di berbagai bidang kehidupan. Misalnya pada bidang medis dan farmasi dipergunakan untuk mengontrol penyakit, diagnosis, studi efisiensi obat, dan lain-lain. Pada bidang medis untuk kontrol polusi, monitoring senyawa-senyawa toksik di udara, air, atau tanah, penentua BOD, dan lain-lain. Pada bidang pertanian untuk mengontrol kualitas tanah, mendeteksi keberadaan pestisida, dan lain-lain.





BAB III
PENUTUP

Biosensor elektrokimia memiliki sensitifitas yang tinggi namun berbiaya relatif tidak terlalu mahal, maka biosensor elektrokimia ini sangat berpotensial untuk dikembangkan di masa mendatang.


















DAFTAR PUSTAKA

Aviga, 2010, Biosensor, (http://www.doktermuda.com, diakses pada tanggal 1 Mei 2011 pukul 12.31 WITA).

Selpa, 2010, Skripsi Pembuatan ESI-H2PO4- Tipe Elektroda Tabung sebagai Sensor Potensiometrik untuk Deteksi Anion H2PO4- di Pelabuhan Tanjung Ringgit Kota Palopo.

Sokalski, T., Ceresa, A., Fibbioli, M., Zwickl, T., Bakker, E., dan Pretsch, 1999, Lowering the Detection Limit of Solvent Polymeric Ion-Selective Electodes 2 Influence of Compostion of Sample and Internal Electrolyte Solution, Anal. Chem., 71, 1210-1214.

Suryana, A., 2010, Biosensor, (http://www.warnadunia.com, diakses pada tanggal 1 Mei 2011 pukul 12.00 WITA.

Read More

PENERAPAN BIOSENSOR UNTUK MENDETEKSI GULA DARAH

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Tugas Kelompok

pada Mata Kuliah Biofisika Semester Dua

yang Diampu oleh  Ibu Dr. Hermin Pancasakti K. S.Si, M.Si







KELOMPOK :

 1.      SELLA WIDYA ASTUTI                         (24020112120001)

 2.      ZIKRA HAYATI                                       (24020112120003)

 3.      NIKMATUS SALAMAH                            (24020112120004)

  4.      AYU SOFIANA DESY                              (24020112120008)

  5.      IKA WULANDARI                                    (24020112120009)

  6.      SUHARTATIK                                         (24020112120011)









JURUSAN BIOLOGI

            KELAS A           

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya makalah ini. Makalah ini berjudul “Penerapan Biosensor untuk Mendeteksi Gula Darah’’. Makalah ini menjelaskan tentang pemanfaatan biosensor dalam mendeteksi gula darah, sehingga memudahkan dalam mendeteksi suatu penyakit yang berkaitan dengan kadar gula dalam darah.

Penyusun mengucapkan terima kasih terutama kepada Ibu Dr. Hermin Pancasakti K. S.Si, M.Si sebagai dosen Biofisika yang telah mengarahkan dan membimbing penyusun dalam menyelesaikan makalah ini, serta terimakasih kepada teman-teman yang telah membantu.

Semoga makalah ini dapat membantu mengatasi masalah yang berhubungan dengan kadar gula darah.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka dari itu, kami mengharapkan saran- saran untuk penyempurnaan makalah ini.

                                                                                          Semarang, 19 Maret 2013

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               Penyusun

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………………………………………………………………. i

DAFTAR ISI………………………………………………………………………………………………………. i

Bab I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ……………………………………………………………………………………… 1

1.2 Rumusan  masalah…………………………………………………………………………………. 1

1.3 Tujuan………………………………………………………………………………………………….2

Bab II PENERAPAN BIOSENSOR UNTUK MENDETEKSI GULA DARAH

2.1 Pengertian Biosensor……………………………………………………………………………….3

2.2 Aplikasi dari Biosensor…………………………………………………………………………….. 5

2.3 Cara Kerja Biosensor………………………………………………………………………………. 6

Bab III PENUTUP

3.1 Kesimpulan…………………………………………………………………………………………….. 10

3.2 Saran……………………………………………………………………………………………………… 1

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………………………………… 11

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.            Latar Belakang

Perkembangan zaman yang sangat pesat menghasilkan teknologi yang semakin tinggi pula dan para ahli fisika, biologi, kimia dan lainnya berlomba-lomba untuk menciptakan teknologi yang semakin tinggi, tepat guna dan bebas polusi. Dengan ditemukannya teknologi nano tanpa disadari kita sudah berada didepan revolusi iptek yang akan membawa dampak yang sangat berpengaruh dalam segala aspek kehidupan manusia.

Dewasa ini, banyak penyakit yang disebabkan oleh kadar gula dalam darah yang abnormal, gula darah adalah istilah yang mengacu kepada tingkat glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah atau tingkat glukosa, diatur dengan ketat di dalam tubuh. Jika kadar gula darah ini kelainan maka akan timbulah penyakit seperti diabetes, diabetes merupakan penyakit mematikan dimana tubuh tidak dapat menghasilkan insulin (hormon pengatur gula darah), insulin yang dihasilkan tidak mencukupi dan insulin tidak bekerja dengan baik. Oleh karena itu akan menyebabkan gula darah meningkat saat diperiksa. Hal ini mendorong para peneliti bidang medis untuk  mencari alat yang tepat untuk mendeteksi kadar gula darah, salah satunya yaitu dengan menggunakan biosensor. Biosensor adalah perangkat analitis, yang digunakan untuk mendeteksi suatu analit, yang menggabungkan komponen biologis dengan detektor fisikokimia, dengan menggunakan alat ini kadar gula dalam darah bisa diketahui dan diatur supaya teratur dan kembali normal.

1.2.            Rumusan masalah

1.1.1        Apakah Biosensor itu?

1.1.2        Apa saja aplikasi dari  Biosensor itu?

1.1.3        Bagaimanakah cara kerja Biosensor dalam bidang medis khususnya dalam mendeteksi kadar gula darah?

1.3.            Tujuan

1.3.1        Menjelaskan pengertian Biosensor

1.3.2        Menjelaskan aplikasi dari Biosensor

1.3.3        Menjelaskan cara kerja Biosensor bidang medis dalam mendeteksi gula darah

BAB II

 Penerapan Biosensor untuk Mendeteksi Gula Darah

2.1         Pengertian Biosensor

Biosensor adalah alat untuk mendeteksi suatu analit yang menggabungkan komponen biologis dengan komponen detektor fisikokimia. Ini terdiri dari 3 bagian:

    Unsur biologis sensitif bahan biologis misalnya jaringan, mikroorganisme, organel, reseptor sel, enzim, antibodi, asam nukleat, dan lain-lain.
    Transduser atau elemendetektor, bekerja dengan cara yang fisikokimia seperti optik
    Elektronik yang terkait dengan prosesor sinyal yang terutama bertanggung jawab untuk menampilkan hasil.

Biosensor adalah suatu sensor yang dapat digunakan untuk menelaah fungsi suatu material biologis atau jasad hidup, dan dapat juga digunakan untuk mengetahui berfungsinya jasad tersebut. Biosensor pertama kali dibuat adalah glucose sensor. Gula darah yang berbentuk glukosa pada awalnya diukur secara kimiawi oleh para peneliti dari perusahaan Ames di Indiana, Amerika Serikat, Ernie Adams dan Anton Clemens adalah dua tokoh dalam pengembangan paper strip (potongan kertas) yang dapat berubah warna karena reaksi kimia dengan glukosa. Akan tetapi produk ini kurang popular karena banyak mengandung kelemahan seperti akurasi rendah, kecepatan pengukuran lambat. Biosensor glukosa saat ini mempunyai peranan penting dalam aplikasinya sebagai pengukur konsentrasi glukosa di bidang klinis maupun non klinis.

Proses kerjanya yaitu senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran. Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti. Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang menggunakan transduser elektrokimia yaitu elektroda enzim untuk menentukan kadar glukosa dengan metode amperometri.

Gambar: Biosensor untuk mendeteksi kadar gula dalam darah

Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya mempunyai tiga generasi yaitu generasi pertama, dimana biosensor berbasis oksigen, generasi kedua, biosensor menjadi lebih spesifik yang melibatkan mediator diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga, dimana biosensor berbasis enzyme coupling.

Kebutuhan akan Biosensor sebagai perangkat analis yang mampu merespons secara selektif terhadap sampel analit yang bersesuaian dan mengubah konsentrasinya menjadi sinyal listrik melalui sistem rekognisi yang merupakan kombinasi antara unsur biologis dan tranduser physico-chemical. Biosensor dapat memberikan alternatif yang kuat dan murah untuk analitis konvensional, untuk pengujian spesies kimia dalam matriks yang kompleks, biosensor dapat membedakan analit target dari sejumlah zat yang tidak dapat bereakasi dan berpotensi menginterferensi proses kimiawi, kemudian menidentifikasi sampel yang diujikan. Kegunaan biosensor glukosa untuk pengukuran konsentrasi glukosa secara garis besar dapat dibagi menjadi dua, pertama pengukuran konsentrasi glukosa untuk tujuan yang bersifat klinis, kedua aplikasi yang bersifat non klinis (R. Lowe Christopher at al, 1990).

Biosensor glukosa digunakan untuk meneliti apakah ada kandungan glukosa yang di luar batas dan pendeteksian ada tidaknya diabetes melitus. Biosensor ini menggunakan silicon dan platinum. Reaksi glukosa akan menghasilkan protein yang mempunyai sifat dielektrik yang akan menghasilkan electrical output yang diukur melalui bonding pads dari sensor.Biosensor terdiri dari 2 lapisan platinum yaitu 1 lapisan poros untuk tempat bereaksi dan lapisan kedua terdiri dari 2 bonding pads. Sensor terdiri dari 2 lapisan, lapisan pertama merupakan ultra-thin, dan lapisan kedua terdiri dari bonding pads.

2.2  Aplikasi dari Biosensor

Aplikasi biosensor pada dasarnya meningkat seiring dengan berkembangnya keperluan manusia dan kemajuan iptek. Tetapi secara umum tetap didominasi untuk aplikasi dibidang medis dan lingkungan hidup. Beberapa bidang aplikasi lainnya dapat dilihat sebagai berikut

    Medis dan Farmasi;

1.1.   Mengontrol penyakit : diabetes, kolesterol, jantung dan lain-lain.

1.2.   Diagnosis untuk : obat, metabolit, enzim, dan vitamin.

1.3.   Penyakit infeksi, alergi.

2.  Lingkungan Hidup

2.1.   Kontrol polusi

2.2.   Monitoring senyawasenyawa toksik di udara, air, dan tanah.

3.  Kimia

3.1.   Mengontrol kualitas makanan (mendeteksi kontaminasi mikroba, menentukan kesegaran, analisis lemak, protein dan karbohidrat dalam makanan.

3.2.   Mendeteksi kebocoran, menentukan lokasi deposit minyak.

3.3.   Mengecek kualitas udara di ruangan.

3.4.   Penentuan parameter kualitas pada susu

4.  Pertanian

4.1.   Mengontrol kualitas tanah.

4.2.   Mendeteksi keberadaan pestisida

5.  Militer

Mendeteksi zat-zat kimia dan biologi yang digunakan sebagai senjata perang (senjata kimia atau biologi) seperti virus, bakteri patogen, dan gas urat syaraf.

Gambar: skema umum Biosensor

2.3    Cara kerja Biosensor

Pada dasarnya biosensor terdiri dari tiga unsur yaitu unsure biologi (reseptor biologi), transduser, dan sistem elektronik pemroses sinyal. Unsur biologi yang umumnya digunakan dalam mendesain suatu biosensor dapat berupa enzim, organel, jaringan, antibodi, bakteri, jasad renik, dan DNA. Unsur biologi ini biasanya berada dalam bentuk terimmobilisasi pada suatu transduser. Immobilisasi sendiri dapat dilakukan dengan berbagai  cara baik dengan

    Adsorpsi fisik,
    Menggunakan membran atau perangkap matriks
    Membuat ikatan kovalen

Fig. 17.9. A simple biosensor combining on electrochemical electrode and an enzyme immobilized on to a semipermeable membrane.

Contoh umum dari biosensor komersial adalah biosensor glukosa darah, yang

menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah glukosa darah turun. Dalam melakukan hal itu pertama mengoksidasi glukosa dan menggunakan dua elektron untuk mengurangi FAD (komponen enzim) untuk FADH2. Pada gilirannya teroksidasi oleh elektrode (menerima dua elektron dari elektroda) di sejumlah langkah. Arus yang dihasilkan adalah ukuran konsentrasi glukosa.

Molekul glukosa yang dioksidasi oleh enzim glucose oxidase GOD menghasilkan elektron yang ditangkap oleh elektroda sehingga kadar glukosa berbanding lurus dengan sinyal elektronik yang diterima.

    Data yang dihasilkan adalah ukuran kadar glukosa.
    Transducer adalah electrode, sedang enzyme sebagai bioreseptor atau komponen biologis aktif.

Fig. 17.7. A glucose electrode

Fig. 17.8. Mediated biosensor.

Fig. 17.6. Schematic outline of biosensor

Bagian yang paling penting adalah strip berbentuk persegi panjang yang berfungsi sebagai sensor untuk menempatkan darah dan mendapatkan pengukuran ditentukan dengan konverter analog-digital / analog digital converter (ADC) dari mikrokontroler / microcontroller unit (MCU).

Langkah pertama yang harus dilakukan untuk mengukur kadar gula dalam darah adalah dengan mengubah konsentrasi glukosa menjadi sebuah sinyal voltase. Hal ini mungkin terjadi dengan adanya sensor khusus dalam strip /lempengan untuk amperometry.

Sensor ini menggunakan elektroda platinum dan perak untuk membentuk bagian dari sirkuit listrik di mana hidrogen peroksida terelektrolisis. Hidrogen peroksida diproduksi sebagai hasil dari oksidasi glukosa pada membran oksida glukosa. Arus yang melalui rangkaian menyediakan hasil pengukuran konsentrasi peroksida hidrogen, sehingga konsentrasi glukosa dapat diketahui.

Sensor yang digunakan sebagai pengukur gula darah berdasarkan pada elektroda oksida glukosa. Oksida glukosa diamobilisasi dalam elektroda karbon aktif yang telah dilapisi platina. Enzim pada elektroda digunakan untuk menentukan amperometry dengan menggunakan deteksi elektrokimia dari hidrogen peroksida yang dihasilkan. Sensor ini terdiri dari berbagai elektroda: lapisan membran oksida glukosa, film polyurethane yang permeabel oleh glukosa, oksigen, dan hidrogen peroksida.

Bahan biologis bergerak pada dukungan imobilisasi, membran permeabel, di sekitar dari sensor. Zat yang akan diukur melewati membran dan berinteraksi dengan materi bergerak dan menghasilkan produk. Produk melewati membran lain untuk transduser. Transduser mengubah produk menjadi sinyal listrik yang diperkuat. Peralatan pemrosesan sinyal mengubah sinyal dan diperkuat menjadi layar paling umum yang dapat dibaca dan dicatat.

Ketika larutan glukosa dibawa ke dalam kontak lewat membrane ke dalam lapisan enzim dari reaksi oksidasi-reduksi, diubah menjadi asam glukonat dan hidrogen peroksida dalam oksidase air, oksigen dan glukosa. Akibatnya, konsentrasi oksigen sekitar elektroda diturunkan. Hidrogen peroksida membawa perubahan dalam sinyal. Elektroda mencatat laju reaksi. Tingkat diminition konsentrasi oksigen sebanding dengan konsentrasi glukosa dari sampel.

BAB III

PENUTUP

3.1       Kesimpulan

3.1.1    Biosensor adalah alat untuk mendeteksi suatu analit yang menggabungkan komponen biologis dengan komponen detektor fisikokimia, yang terdiri dari unsur biologis sensitif,transduser dan  elektronik yang terkait dengan prosesor sinyal.

3.1.2    Aplikasi Biosensor terdapat dalam berbagai bidang, diantaranya bidang medis dan farmasi, lingkungan hidup, kimia, pertanian, dan militer.      

3.1.3    Cara kerja Biosensor adalah mengoksidasi glukosa dan menggunakan dua elektron untuk mengurangi FAD (komponen enzim) untuk FADH2.

3.2       Saran

Di Indonesia penelitian di bidang biosensor telah berkembang pesat. Tetapi kebanyakan penelitian di bidang ini berhenti pada tahap publikasi ilmiah di jurnal-jurnal atau seminar-seminar. Sehingga sudah seharusnya para peneliti dan pemerintah Indonesia memanfaatkan momentum tersebut untuk dapat merintis dan mengembangkan sistem sensor dengan kreatifitas, langkah dan kebijakan yang lebih baik lagi.

 DAFTAR PUSTAKA

Bambang Widihastono. 2005. Biosensor. Warta Kimia Analitik. Situs Web P2K LIPI.

Bambang Kuswandi, E.W Atmoko dan A. A Gani. 2006. Optical Biosensor For Urea Based on Immobilised Urease on Sol-Gel Glasses. Acta Pharmaceutica Indonesia Vol. 31 No. 2 Hal. 79-85.

Dedy Hermawan Bagus Wicaksono. Mengenal Biosensor (2) : Memanfaatkan dan Meniru Mahluk Hidup. Tokyo Institute of Technology, Jepang. E-gagas.net

Fraden, J. 1993. AIP Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs and Applications. American Institute of Physics. New York.

Frieder scheller,Florian Schubert. 1992. BIOSENSOR. Elsevier Science Publishing Company inc: New York U.S.A

Hartati, Yeni Wahyuni. 2009. Deteksi Hibridisasi Dalam Biosensor DNA Elektrokimia,

(http://resources.unpad.ac.id/unpadontent/uploads/publikasi_dosen/deteksi%20hibridisasi.pdfDeteksi Hibridisasi Dalam Biosensor Dna Elektrokimia).

Hartati, Yeni Wahyuni. 2007. Elektrokimia untuk Deteksi Urutan DNA Tanpa

Indikator Hibridisasi, (http://resources.unpad.ac.id/ unpadcontent/ uploads/publikasi_dosen/makalah%20seminar%20HKI%202007.pdf).

Irawan, M.Anwari.2007.Jurnal Glukosa dan Metabolisme Energi.Volume 01(2007) No.06

Lee Yook Heng, Loh Han Cherndan Musa Ahmad. 2003. Biosensor Potentiometrik untuk Penentuan Urea dan Ketoksikan Logam Berat.Sains Malaysiana 23 Juli 2003.

Marks,Dawn B.,Allan D.Marks,Collen M.Smith.1996.Biokimia Kedokteran Dasar. EGC: Jakarta

Meta Ira Yunita, Putri Kusumah Wardani, Andhini Alifiani, Fuji Fitriani. Biosensor. In

Internet

Neil, A.Campbell,Jane B.Recee,Lawrence G.Michell.2006. Biologi Jiid 1 Edisi 5. Erlangga: Jakarta

Putra, Sinly Evan. 2009. Biosensor dan Aplikasinya, (http://www.chemistry.org/? sect=fokus&ext=43,diakses 15 Januari 2009).

Wikipedia.com. Biosensor. Situs Web Wikipedia English

Wicaksono, Dedy Hermawan Bagus. 2009. Mengenal Biosensor dan Generasi Terbaru Biosensor, http://wwwstd.ryu.titech.ac.jp/ ~indonesia/tokodai/zoa/pdf/zoadedy.pdf).

Wikipedia. 2008. Sekuens DNA,(http://id.wikipedia.org /wiki/ Sekuens_DNA).

Wikipedia. 2009. Sekuensing Asam Nukleat, (http://id.wikipedia.org / /wiki/Sekuensing_asam_nukleat).

Yeni Wahyuni Hartati, Siti Rochani, H.H Bahti, M. Agma. Biosensor Elektrokimia untuk Deteksi Urutan DNA Tanpa Indikator Hibridisasi.Universitas Padjajaran Bandung. In Internet

Zunita, Megawati. 2009. Sensor Cepat dan Sensitif DNA Elektrokimia, (http://www.pikiranrakyat.com /prprint.php?mib=beritadetail&id=6963)

Read More

KIMIA KUANTUM

Read More

Five-Lipoxygenase Products in Asthma

Read More

Tentang Neutron

Neutron dan proton adalah partikel-partikel subatomik pembentuk inti atom. Neutron maupun proton masih tersusun atas partikel-partikel lain. Cabang fisika yang mempelajari struktur proton dan neutron ini dikenal sebagi fisika partikel.
 
Tahun 1920-an, James Chadwick melakukan serangkaian eksperimen dalam upayanya untuk menemukan neutron yang eksistensinya telah diprediksi oleh Ernest Rutherford. Tahun 1930 Walter Bothe dan Herbert Becker mengamati bahwa jika Berilium dibombardir dengan partikel alfa akan dihasilkan radiasi yang memiliki daya tembus yang cukup besar. Frederic Joliot dan Curie (1932) kemudian menemukan bahwa radiasi tersebut mampu melontarkan proton berkecepatan tinggi dari material yang mengandung Hidrogen seperti parafin atau air. Joliot dan Curie menduga bahwa radiasi tersebut merupakan sinar gamma dengan frekuensi yang sangat besar dan proses terlontarnya proton dari material analog dengan efek Compton. Namun teori Joliot-Curie ini dibantah oleh Chadwick. Melalui serangkaian eksperimen yang ekstensif, Chadwick pada tahun 1932 mengemukakan bahwa radiasi yang diamati Bothe-Becker serta Joliot-Curie adalah neutron. Penemuan Chadwick ini  menghantarkannya memperoleh hadiah Nobel fisika tahun 1935. Peralatan yang digunakan Chadwick untuk eksperimen pencarian neutron ditunjukan pada gambar 1

.

Gambar 1. Peralatan eksperimen neutron Chadwick [2]
 

Empat tahun setelah ditemukannya, terbukti bahwa neutron dapat didifraksikan (Bragg diffracted) oleh kristal-kristal zat padat. Setelah diciptakannya reaktor fisi nuklir pertama tahun 1942 oleh Enrico Fermi dkk., penggunaan neutron untuk mempelajari sifat-sifat zat mampat (condensed matter) lebih aktif dilakukan. Clifford. G. Shull dan Bertram Brockhouse merupakan dua dari sekian banyak ilmuwan yang mempelopori penggunaan neutron untuk penelitian sifat-sifat bahan. Keduanya berbagi hadiah Nobel fisika tahun 1994. “Catatan” mengenai alasan mengapa mereka memperoleh hadiah Nobel adalah, untuk Shull: “for the development of the neutron diffraction technique”, atau secara sederhana dapat dikatakan bahwa Shull telah membantu menjawab pertanyaan “where the atoms are”. Sedangkan untuk Brockhouse: “for the development of neutron spectroscopy”, atau dikatakan bahwa Brockhouse telah membantu menjawab pertanyaan “what the atoms do”.

Untuk keperluan aplikasi neutron pada ilmu bahan (materials sciences), tidak diperlukan pengetahuan mengenai struktur neutron. Namun, cukup fahami saja karakteristik neutron bila berinteraksi dengan materi lain seperti elektron, inti atom, potensial listrik, dan medan magnet.


Neutron memiliki sifat-sifat yang menjadikannya sebagai "probe" yang ideal untuk menginvestigasi karakteristik bahan/material. Sifat-sifat tersebut adalah:

1.   Netral (muatan listrik q = 0). Konsensekuensinya: neutron memiliki daya tembus yang besar, tidak merusak materi yang dikenainya, dan dapat digunakan pada sampel-sampel dengan kondisi lingkungan yang “keras” (severe environments)

2.   Neutron memiliki panjang gelombang (teorema dualisme partikel-gelombang de Broglie). Panjang gelombang neutron (termal) berorde sama dengan jarak antar atom. Konsenkuensinya: neutron dapat digunakan untuk menentukan struktur kristal dan jarak antar bidang-bidang atom

3.   Karena netral, maka neutron hanya berinterkasi dengan inti atom dan tidak terhalang oleh elektron-elektron atom. Dengan kata lain neutron dapat "melihat" inti atom. Konsekuensinya: neutron sensitif terhadap atom-atom ringan, mampu membedakan isotop-isotop suatu atom, dan dapat membedakan struktur molekul kompleks (menggunakan teknik variasi kontras)

4.   Energi neutron termal berorde relatif sama dengan energi-energi eksitasi elementer pada zat padat. Konsekuensinya: neutron dapat digunakan untuk mempelajari dinamika atom/kisi - lattice dynamics (phonon) maupun dinamika molekul - molecular dynamics

5.    Neutron memiliki momen magnetik. Konsekuensinya: neutron dapat digunakan untuk mempelajari struktur magnetik mikroskopik dan fluktuasi magnetik

6.    Neutron memiliki spin. Konsekuensinya: berkas neutron dapat dipolarisir sehingga dapat digunakan untuk mempelajari struktur magnetik kompleks maupun dinamika magnetik (magnon)

Neutron tidak dapat ditemukan dalam keadaan bebas di alam dalam waktu lama karena waktu paruhnya yang sangat singkat. Neutron dihasilkan antara lain melalui reaksi spontan dari unsur-unsur radioisotop seperti Radium-Berilium (Ra-Be), Plutonium-Berilium (Pu-Be), dll.. Untuk keperluan eksperimen hamburan neutron, dua sumber neutron yang saat ini digunakan adalah:

1.    Reaktor nuklir. Pada reaktor nuklir, neutron dihasilkan secara kontinyu melalui reaksi fisi spontan dari Uranium-235, seperti diilustrasikan pada gambar 1. Indonesia memiliki tiga reaktor nuklir untuk keperluan riset (research reactor). Salah satu reaktor tersebut adalah Reaktor Serbaguna G. A. Siwabeesy - RSGAS di Batan Serpong. Silahkan ikuti link ini http://www.batan.go.id/prsg/ untuk mengetahui informasi lebih lengkap mengenai RSGAS tersebut. Adapun informasi mengenai peralatan-peralatan yang memanfaatkan neutron yang dihasilkan oleh RSGAS untuk karakterisasi material dapat dilihat di
      http://www.batan.go.id/ptbin/bsn.html

Gambar 2. Reaksi fisi [3]

2.   Sumber spallasi. Pada proses spallasi, seperti diilustrasikan pada gambar 2, neutron dihasilkan dengan cara membombardir unsur-unsur berat seperti Uranium (U), Tungsten (W), Tantalum (Ta), Timbal (Pb), atau Merkuri (Hg) dengan proton-proton berenergi tinggi. Proses spalasi menghasilkan neutron dalam bentuk pulsa-pulsa diskrit. Sampai saat ini Indonesia belum memiliki sumber spalasi neutron untuk keperluan eksperimen-eksperimen hamburan neutron.
      

Gambar 3. Proses spallasi [4]


Referensi:
1. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1994/
2. http://http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld3_E/3Part1_E/3P13_E/DiscoverNeutron_E.htm
3. http://www.wikipedia.org
4. http://neutron-www.kek.jp/kens2/kens_e/intro/intro02.html
5. G. Shirane, M. Shapiro, and J. M. Tranquada, "Neutron Scattering with a Triple-Axis Spectrometer", Cambridge University Press, Cambridge 2002.
6. B. T. M. Willis and C. J. Carlile, "Experimental Neutron Scattering", Oxford University Press, New York 2009

Sumber :http://belajarneutron.blogspot.com/

Read More