Aplikasi sensor kimia sebagai biosensor

5,531 views

Published on

0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
5,531
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
271
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Aplikasi sensor kimia sebagai biosensor

  1. 1. Mawas Desember ‘10 PENDAHULUAN konsentrasi glukosa. Dalam hal ini, Biosensor adalah alat untuk elektroda adalah transduser danAPLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR enzim adalah komponen biologis BERBASIS D N A1 mendeteksi suatu analit yang menggabungkan komponen biologis aktif. dengan komponen detektor Budi Gunawan2 fisikokimia. Ini terdiri dari 3 bagian: 1) unsur biologis sensitif bahan PRINSIP DETEKSI ABSTRACT biologis misalnya jaringan, 1. Photometric Generaly sensor to be differentiated to become two type that is physics mikroorganisme, organel, reseptor Biosensors banyak optiksensor and chemical sensor. Physics censor more to the ability of to detect sel, enzim, antibodi, asam nukleat, berdasarkan fenomena plasmonthe condition of physics phenomenon, such as; pressure, force, water level, dll yang berasal bahan biologis atau resonansi permukaan adalahflow, etc. Chemical censor is appliance capable to detect chemical biomimic, 2) transduser atau elemen gelombang cepat berlalu dr ingatanphenomenon such as; gas composition, types of gas, etc, including detektor, bekerja dengan cara yang teknik. Ini menggunakan propertibiosensor. Biosensor have been developed by researchers, and topic which fisikokimia; optik, piezoelektrik, dari emas dan bahan lainnya;is expanding is biosensor based on DNA. elektrokimia, dll yang mengubah khusus bahwa lapisan tipis emasKeyword : chemical sensor, biosensor, DNA sinyal yang dihasilkan dari interaksi pada permukaan kaca indeks bias antara analit dengan unsur biologis tinggi dapat menyerap sinar laser, menjadi sinyal listrik dan 3) memproduksi gelombang elektron ABSTRAK elektronik yang terkait atau prosesor (plasmons permukaan) pada Secara umum sensor dibedakan menjadi dua jenis yaitu sensor fisika sinyal yang terutama bertanggung permukaan emas. Ini hanya terjadidan sensor kimia. Sensor fisika lebih kepada kemampuannya untuk jawab untuk menampilkan hasil pada sudut tertentu dan panjangmendeteksi kondisi besaran fisika seperti tekanan, gaya, tinggi permukaan dalam cara yang user-friendly. gelombang cahaya insiden danair laut, kecepatan angin, dan sebagainya. Sedangkan sensor kimia Contoh umum dari biosensor sangat tergantung pada permukaanmerupakan alat yang mampu mendeteksi fenomena kimia seperti komposisi komersial adalah biosensor glukosa emas, seperti yang mengikat darigas, kadar keasaman, susunan zat suatu bahan makanan, dan sebagainya. darah, yang menggunakan enzim analit target ke reseptor padaTermasuk ke dalam sensor kimia ini adalah biosensor. Dewasa ini, glukosa oksidase untuk memecah permukaan emas menghasilkanbiosensor telah banyak diteliti dan dikembangkan oleh para peneliti dan glukosa darah turun. Dalam sinyal terukur.industri, dan dalam dunia biosensor research, topik yang sedang melakukan hal itu pertama Sensor plasmon resonansiberkembang sekarang ini adalah biosensor yang berbasis DNA mengoksidasi glukosa dan permukaan beroperasi(genosensor). menggunakan dua elektron untuk menggunakan sebuah chip sensor mengurangi FAD (komponen yang terdiri dari kaset plastikKata kunci : sensor kimia, biosensor, DNA enzim) untuk FADH2. Hal ini pada mendukung piring kaca, satu sisi gilirannya teroksidasi oleh elektrode yang dilapisi dengan lapisan emas (menerima dua elektron dari mikroskopis. Kontak sisi ini aparat elektroda) di sejumlah langkah. optik deteksi instrumen tersebut. Arus yang dihasilkan adalah ukuran Seberang kemudian dihubungi1 Artikel untuk majalah ilmiah UMK “MAWAS” 22 Staf pengajar pada Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  2. 2. Mawas Desember ‘10 kurir kedua yang terlibat dalam sumber ion. Target adalah terlibatdengan sistem aliran microfluidic. sepotong logam didefinisikan pada signaling seluler dipicu oleh ligan dalam reaksi yang terjadi padaKontak dengan menciptakan sistem substrat. tingkat integrasi yang lebih berinteraksi dengan reseptor pada permukaan elektroda aktif, dan ion-aliran di saluran yang reagen dapat tinggi dapat dicapai dengan membran sel. ion yang dihasilkan membuatdikirimkan dalam larutan. Ini sisi menggunakan geometri resonator Sistem serupa telah diciptakan potensi yang dikurangi darichip sensor kaca dapat dimodifikasi dimana frekuensi resonansi untuk studi selular tanggapan referensi elektroda untukdalam beberapa cara, untuk resonator cincin berubah ketika terhadap ligan asli atau xenobiotics memberikan sinyal. Kita dapatmemungkinkan lampiran mudah molekul-molekul yang diserap. (racun atau inhibitor molekul kecil). mengukur arus (laju aliran elektronmolekul bunga. Biasanya itu Biosensors optik lainnya Semacam "tes" yang umum sekarang sebanding dengandilapisi dalam dekstran adalah terutama berdasarkan digunakan dalam pengembangan konsentrasi analit) pada potensialkarboksimetil atau senyawa serupa. perubahan absorbansi atau obat penemuan oleh perusahaan tetap atau potensi dapat diukur di Terang panjang gelombang fluoresensi dari suatu senyawa farmasi dan bioteknologi. nol saat ini (ini memberikan respontetap tercermin dari sisi emas chip indikator yang tepat dan tidak Kebanyakan cAMP tes digunakan logaritmik). Perhatikan bahwadi sudut pantulan internal total, dan memerlukan geometri refleksi saat ini membutuhkan lisis sel potensi elektroda aktif bekerja atauterdeteksi di dalam instrumen. Ini internal total. Sebagai contoh, sebelum pengukuran cAMP. Sebuah ruang muatan sensitif dan ini seringmenyebabkan gelombang cepat prototipe perangkat beroperasi biosensor hidup-sel untuk cAMP digunakan. Lebih jauh lagi, bebasberlalu dr ingatan untuk menembus penuh mendeteksi kasein dalam dapat digunakan dalam sel non- dan langsung listrik deteksi-labelkaca piring dan jarak beberapa susu telah dibuat. perangkat ini lysed dengan beberapa keuntungan peptida kecil dan proteincairan yang mengalir ke atas didasarkan pada mendeteksi tambahan membaca untuk dimungkinkan dengan biayapermukaan. perubahan dalam penyerapan mempelajari kinetika respon intrinsik mereka menggunakan Indeks bias di sisi aliran lapisan emas. Suatu penelitian alat reseptor. biofunctionalized ion-sensitif-permukaan chip memiliki pengaruh yang digunakan secara luas, array- transistor efek medan.langsung pada perilaku cahaya yang mikro, juga dapat dianggap sebagai 2. Elektrokimia Contoh lain, yang biosensortercermin dari sisi emas. Mengikat suatu biosensor. Biosensors elektrokimia potensiometri, bekerja bertentanganke sisi aliran chip memiliki efek Biologi biosensors sering biasanya didasarkan pada katalisis dengan pemahamanpada indeks bias dan dengan cara menggabungkan suatu bentuk enzimatik reaksi yang menghasilkan kemampuannya. biosensors tersebutini interaksi biologis dapat diukur rekayasa genetika protein asli atau atau mengkonsumsi elektron (enzim screenprinted, melakukan polimerdengan tingkat sensitivitas yang enzim. Protein yang dikonfigurasi tersebut tepat disebut enzim dilapisi, biosensors rangkaiantinggi dengan semacam energi. untuk mendeteksi analit tertentu dan redoks). Substrat sensor biasanya terbuka potensial berdasarkan Salah satu contoh seperti, dual sinyal berikutnya dibaca oleh alat berisi tiga elektroda, sebuah immunoassays polimerpolarisasi interferometri deteksi seperti fluorometer atau elektroda referensi, sebuah terkonjugasi. Mereka hanyamenggunakan pandu terkubur luminometer. Sebuah contoh yang elektroda aktif dan wastafel memiliki dua elektroda dan sangatsebagai referensi terhadap yang dikembangkan baru-baru ini elektroda. sensitif dan kuat. Merekapropagasi perubahan konstan merupakan salah satu biosensor Sebuah elektrode tambahan memungkinkan mendeteksi analitdiukur. konfigurasi lain seperti untuk mendeteksi sitosol (juga dikenal sebagai elektroda pada tingkat sebelumnya hanyaMach-Zehnder memiliki lengan- konsentrasi analit cAMP (cyclic counter) juga dapat hadir sebagai dapat dicapai oleh HPLC dan LC /lengan referensi melukiskan pd adenosine monophosphate), seorang 4 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  3. 3. Mawas Desember ‘10 Pada dasarnya biosensor antara biomolekul denganMS sampel dan tanpa persiapan Sejauh ini, biosensor dalam terdiri dari tiga unsur yaitu unsur transduser.yang ketat. sinyal ini diproduksi perkembangannya mempunyai tiga biologi (reseptor biologi), Untuk transduser, yangoleh elektrokimia dan perubahan generasi yaitu generasi pertama; transduser, dan sistem elektronik banyak digunakan dalam suatufisik pada lapisan polimer dimana biosensor berbasis oksigen, pemroses sinyal. Unsur biologi biosensor adalah transdusermelakukan karena perubahan yang generasi kedua; biosensor menjadi yang umumnya digunakan dalam elektrokimia, optoelektronik, kristalterjadi pada permukaan sensor. lebih spesifik yang melibatkan mendesain suatu biosensor dapat piezoelektronik, field effectperubahan tersebut dapat dikaitkan “mediator” diantara reaksi dan berupa enzim, organel, jaringan, transistor dan temistor. Proses yangdengan kekuatan ion, pH, hidrasi transduser, dan terakhir generasi antibodi, bakteri, jasad renik, dan terjadi dalam transduser dapatdan reaksi redoks, yang kedua ketiga; dimana biosensor berbasis DNA. Unsur biologi ini biasanya berupa calorimetric biosensor,karena label enzim membalik enzyme coupling. berada dalam bentuk potentiometric biosensor,substrat. Untuk produk-produk terimmobilisasi pada suatu amperometric biosensor, optical komersial dari teknologi biosensor, transduser. Immobilisasi sendiri biosensor maupun piezo-electric sekarang ini telah banyak dapat dilakukan dengan berbagai biosensor. Sinyal yang keluar dariBIOSENSOR diperjualbelikan. Biosensor cara baik dengan (1) adsorpsi fisik, transduser ini kemudian di proses Biosensor sendiri eksternal/internal dalam bentuk chip (2) dengan menggunakan membran dalam suatu sistem elektronikdidefinisikan sebagai suatu bahkan telah diproduksi oleh atau perangkap matriks atau (3) misalnya recorder atau komputer.perangkat sensor yang perusahaan Amerika i-Stat, dengan membuat ikatan kovalen Berikut adalah contoh skema umummenggabungkan senyawa biologi MicroChips, Digital Angel, dari biosensor :dengan suatu tranduser. Dalam VeriChip yang dapat ditanam dalamproses kerjanya senyawa aktif tubuh manusia. Beberapabiologi akan berinteraksi dengan Perusahaan Jepang pun turutmolekul yang akan dideteksi yang berpartisipasi, seperti Matsushitadisebut molekul sasaran. Hasil Electric Industrial Co. denganinteraksi yang berupa besaran fisik teknologi biosensornya yangseperti panas, arus listrik, potensial mampu menetapkan secara cepatlistrik atau lainnya akan dimonitor dan mudah pengukuran kolesterololeh transduser. Besaran tersebut darah. Tokyo Medical and Dental Gambar 1. Skema Umum Biosensorkemudian diproses sebagai sinyal University dengan biosensor umum tetap didominasi untuksehingga diperoleh hasil yang dapat nafasnya yang memanfaatkan enzim aplikasi dibidang medis dandimengerti. monoamine oksidase A (MAO A) 2. Aplikasi Biosensor lingkungan hidup. Beberapa bidang Biosensor yang pertama kali dan lain sebagainya. Tetapi secara Aplikasi biosensor pada aplikasi lainnya dapat dilihatdibuat adalah sensor yang umum untuk penguna biosensor, dasarnya meningkat seiring dengan sebagai berikut :menggunakan transduser hampir 60% pengunanya berasal berkembangnya keperluan manusiaelektrokimia yaitu elektroda enzim dari health-care industri. 1. Medis dan Farmasi; dan kemajuan iptek. Tetapi secarauntuk menentukan kadar glukosadengan metode amperometri. 1. Prinsip Kerja Biosensor 6 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  4. 4. Mawas Desember ‘10 memiliki protein histon dan ganda DNA disatukan oleh ikatan a) Mengontrol penyakit : 5. Militer berbentuk sirkular, sedangkan DNA hidrogen antara basa-basa yang diabetes, kolesterol, jantung a) Mendeteksi zat-zat kimia eukariot berbentuk linear dan terdapat pada kedua untai tersebut. dll dan biologi yang digunakan memiliki protein histon. Empat basa yang ditemukan pada b) Diagnosis untuk : obat, sebagai senjata perang DNA merupakan polimer DNA adalah adenin (dilambangkan metabolit, enzim, vitamin (senjata kimia/biologi) yang mengandung gugus fosfat, A), cytosine ( dilambangkan C), c) Penyakit infeksi, alergi. seperti virus, bakteri gula deoksiribosa, dan basa guanin (dilambangkan G), dan timin d) Studi efisiensi obat patogen, dan gas urat syaraf. nitrogen. Sebuah unit monomer (dilambangkan T). Adenin berikatan DNA yang terdiri dari ketiga hidrogen dengan timin, sedangkan2. Lingkungan Hidup komponen tersebut dinamakan guanin berikatan dengan sitosin. a) Kontrol polusi nukleotida, sehingga DNA Sebuah sel memiliki DNA b) Monitoring senyawa- DNA DAN BIOSENSOR ELEKTROKIMIA tergolong sebagai polinukleotida. yang merupakan materi genetik dan senyawa toksik di udara, air, Rantai DNA memiliki lebar 22–24 bersifat herediter pada seluruh dan tanah. 1. DNA Å, sementara panjang satu unit sistem kehidupan. Genom adalah c) Penentuan BOD (biological DNA adalah asam nukleat nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit set lengkap materi genetik (DNA) oxygen demand) yang mengandung materi genetik monomer ini sangatlah kecil, DNA yang dimiliki suatu organisme dan3. Kimia dan berfungsi untuk mengatur dapat memiliki jutaan nukleotida terorganisasi menjadi kromosom. a) Mengontrol kualitas perkembangan biologis seluruh yang terangkai seperti rantai. DNA juga dapat diisolasi, baik pada makanan (mendeteksi bentuk kehidupan secara seluler. Rangka utama untai DNA manusia maupun pada tumbuhan. kontaminasi mikroba, DNA terdapat pada nukleus, terdiri dari gugus gula dan fosfat Ada 5 tahap untuk melakukan menentukan kesegaran, mitokondria dan kloroplas. yang berselang-seling. Gula pada isolasi DNA, yaitu isolasi jaringan, analisis lemak, protein dan Perbedaan di antara ketiganya DNA adalah gula pentosa, yaitu 2- pelisisan dinding dan membran sel, karbohidrat dalam makanan. adalah DNA nukleus berbentuk deoksiribosa. Sedangkan RNA gula pengekstraksian dalam larutan, b) Mendeteksi kebocoran, linear dan berasosiasi sangat erat penyusunnya adalah ribosa. DNA purifikasi, dan presipitasi. menentukan lokasi deposit dengan protein histon, sedangkan terdiri atas dua untai yang berpilin minyak. DNA mitokondria dan kloroplas membentuk struktur heliks ganda. 2. Sekuens DNA (DNA Sequence) c) Mengecek kualitas udara di berbentuk sirkular dan tidak Pada struktur heliks ganda, orientasi berasosiasi dengan protein histon. Sekuens DNA berkaitan ruangan. rantai nukleotida pada satu untai Selain itu, DNA mitokondria dan dengan urutan rantai nukleotida d) Penentuan parameter berlawanan dengan orientasi kloroplas memiliki ciri khas, yaitu dalam DNA. Sekuensing asam kualitas pada susu nukleotida untai lainnya. Hal ini hanya mewariskan sifat-sifat yang nukleat atau pengurutan asam disebut sebagai antiparalel. Masing-4. Pertanian berasal dari garis ibu. Hal ini sangat nukleat adalah proses penentuan masing untai terdiri dari rangka a) Mengontrol kualitas tanah. berbeda dengan DNA nukleus yang urutan nukleotida pada suatu utama, sebagai struktur utama, dan b) Penentuan degradasi seperti memiliki pola pewarisan sifat dari fragmen DNA atau RNA. RNA basa nitrogen, yang berinteraksi biodegradable pada kayu kedua orang tua. Dilihat dari dibentuk dengan transkripsi dari dengan untai DNA satunya pada dan makanan. organismenya, struktur DNA DNA, informasi yang dikandung heliks. Kedua untai pada heliks c) Mendeteksi keberadaan prokariot berbeda dengan struktur RNA juga terdapat di dalam DNA pestisida DNA eukariot. DNA prokariot tidak 8 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  5. 5. Mawas Desember ‘10 mereplikasi DNA. Bersama dengan BIOSENSOR DNAcetakannya sehingga sekuensing DNA secara parsial dengan primer dan DNA polimerase, ELEKTROKIMIADNA cetakan tersebut sudah cukup menggunakan piperidin dimana diikutsertakan pula empat jenis basa 1. Biosensoruntuk membaca informasi pada masa inkubasi atau konsentrasi deoksinukleotida (satuan pembentuk DNA), juga nukleotida Selain menggunakan tehnikRNA. Namun demikian, sekuensing piperidin perlu dikontrol agar pemutus atau penghenti rantai sekuensing DNA seperti yang telahRNA dibutuhkan khususnya pada dihasilkan fragmen-fragmen DNA (terminator rantai) dalam dikemukakan sebelumnya, telaheukariota, karena molekul RNA dalam berbagai ukuran dan konsentrasi rendah (biasanya berkembang pula sekuensing DNAeukariota tidak selalu sebanding pemodifikasian basa dengan dideoksinukleotida). Penggabungan dengan menggunakan biosensordengan DNA cetakannya karena menggunakan bahan kimia tertentu. nukleotida pemutus rantai tersebut elektrokimia yang biasa disebutpemotongan intron setelah proses Seiring dengan secara terbatas kepada rantai DNA biosensor DNA elektrokimia.transkripsi. Berhubungan dengan dikembangkannya metode terminasi oleh polimerase DNA menghasilkan Akhir-akhir ini, telah banyak risetfungsi biologinya, sebuah sekuens rantai, metode sekuensing Maxam- fragmen-fragmen DNA yang dan pengembangan biosensordapat berupa sense atau anti-sense Gilbert menjadi tidak populer berhenti bertumbuh hanya pada dilakukan oleh ilmuwan maupundan kode atau nonkode, sekuens karena kerumitan teknisnya, posisi pada DNA tempat nukleotida industri, dan dalam dunia biosensorDNA dapat juga membawa DNA digunakannya bahan kimia tertentu tersebut tergabungkan. research, telah berkembangsampah. berbahaya, dan kesulitan dalam Fragmen-fragmen DNA tersebut biosensor yang berbasis DNA scale-up. Dewasa ini metode lalu dipisahkan menurut ukurannya (genosensor).3. Teknik Sekuensing DNA sekuensing Maxam-Gilbert sudah dengan elektroforesis gel Sensor dapat diartikan sebagai sangat jarang digunakan karena ada3.1 Metode Maxam-Gilbert poliakrilamida atau polyacrylamide alat yang dapat menangkap metode lain yang jauh lebih praktis, Metode sekuensing DNA gel electrophoresis (PAGE) agar fenomena fisika atau kimia yaitu metode dideoksi yangyang pertama dikenal adalah pembacaan sekuens dapat kemudian mengubahnya menjadi dikembangkan oleh A. Sanger danmetode kimia yang dikembangkan dilakukan, atau sekarang semakin sinyal elektrik. Berdasarkan kawan-kawan pada tahun 1977oleh A.M. Maxam dan W. Gilbert lazim dengan elektroforesis fenomena kimia yang diubah juga.pada tahun 1977. Metode ini menggunakan tabung gelas berjari- menjadi sinyal elektrik, adamenginginkan fragmen-fragmen jari kecil (pipa kapiler) yang diisi sejumlah sensor kimia yaitu sensor 3.2 Metode A. SangerDNA yang akan disekuens terlebih dengan polimer kental. Seiring elektrokimia, sensor elektrik, sensordahulu harus dilabeli pada salah Pada metode metode Sanger dengan perkembangannya, kini optik, sensor sensitif berat,satu ujungnya, biasanya atau yang disebut terminasi rantai, terdapat beberapa macam metode biosensor dan lain-lain.menggunakan fosfat radioaktif atau perpanjangan atau ekstensi rantai sekuensing terminasi rantai yang Biosensor sendiri adalahsuatu nukleotida pada ujung 3’. DNA dimulai pada situs spesifik berbeda satu sama lain terutama perangkat sensor yangMetode Maxam-Gilbert dapat pada DNA cetakan dengan dalam hal pendeteksian fragmen menggabungkan senyawa biologiditerapkan baik untuk DNA untai menggunakan oligonukleotida DNA hasil reaksi sekuensing. dengan suatu transduser. Wicaksonoganda maupun DNA untai tunggal pendek yang disebut primer yang (2000:79) menjelaskan biosensordan melibatkan pemotongan basa komplementer terhadap DNA pada sebagai berikut.spesifik yang dilakukan dalam dua daerah situs tersebut. Primertahap yaitu pemotongan molekul tersebut diperpanjang menggunakan DNA polimerase, enzim yang 10 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  6. 6. Mawas Desember ‘10 berupa biosensor kalorimetrik, Suatu biosensor hibridisasi Biosensor, menurut definisi dengan metode amperometri. potensiometrik, amperometrik, DNA elektrokimia pada dasarnyaklasiknya (hingga Sejauh ini, biosensor dalam optikal maupun piezo-electric terdiri dari suatu elektrode yangsekitarpertengahan dekade 90an) perkembangannya mempunyai tiga biosensor. Sinyal yang keluar dari dimodifikasi dengan ssDNA yangdidefinisikan kira-kira sebagai generasi yaitu generasi pertama transduser ini kemudian diproses disebut probe. Karena elektrodeberikut : “Suatu dimana biosensor berbasis oksigen, dalam suatu sistem elektronik dimodifikasi dengan probe, makaperangkat/instrumen analitik yang generasi kedua yaitu biosensor misalnya perekam atau komputer. akan menyebabkan interaksi denganmenggunakan biomolekul (molekul menjadi lebih spesifik yang Suatu biosensor DNA (atau sampel melalui pengenalan urutandari makhluk hidup) seperti enzim, melibatkan mediator diantara reaksi genosensor) menggunakan DNA komplementernya, di antara yangantibodi, jaringan, sel, mikroba, dan dan transduser, dan terakhir yang diamobilisasi sebagai unsur lainnya, di bawah kondisi pH,lain-lain untuk melakukan generasi ketiga, dimana biosensor pengenalnya. Untuk biosensor DNA kekuatan ion, dan temperaturpengenalan/deteksi/rekognisi berbasis enzyme coupling. elektrokimia, unsur biologi yang tertentu.(recognition) akan suatu zat Pada dasarnya biosensor digunakan adalah DNA dan Tahap selanjutnya adalah(bio)kimia tertentu, yang kemudian terdiri dari tiga unsur yaitu unsur transdusernya adalah transduser deteksi pembentukan double helix.perubahan sifat fisika-kimia pada biologi (reseptor biologi), elektrokimia. Metode elektrokimia Tahap-tahap pembuatan biosensorbiomolekul itu yg transduser, dan sistem elektronik yang digunakan adalah voltametri, hibridisasi elektrokimia meliputimerepresentasikan informasi pemroses sinyal. Unsur biologi amperometri dan cyclic voltametry. amobilisasi probe, hibridisasi danditransduksikan dengan transduser yang umumnya digunakan dalam deteksi terjadinya hibridisasi.fisis menjadi besaran elektronik mendesain suatu biosensor dapat Deteksi terjadinya hibridisasi DNAuntuk bisa diolah selanjutnya”. berupa enzim, organel, jaringan, 2. Hibridisasi dalam Biosensor antara probe dengan target adalah Dalam proses kerjanya antibodi, bakteri, jasad renik, dan DNA Elektrokimia DNA diamobilisasi hinggasenyawa aktif biologi akan DNA. Unsur biologi ini biasanya Aspek yang penting pada menyebabkan basa-basa dapatberinteraksi dengan molekul yang berada dalam bentuk teramobilisasi hibridisasi biosensor adalah mengalami biopengenalan denganakan dideteksi yang disebut molekul pada suatu transduser. Amobilisasi sensitivitas untuk mendeteksi urutan komplementernya. Dalamtarget. Hasil interaksi yang berupa sendiri dapat dilakukan dengan konsentrasi DNA yang serendah hal ini, sifat elektrode memainkanbesaran fisik seperti panas, arus berbagai cara baik dengan adsorpsi mungkin, dan selektivitas untuk peranan yang sangat penting.listrik, potensial listrik atau lainnya fisik, menggunakan membran atau dapat mendeteksi titik mutasi. Bagaimana kompromi basa-basaakan dimonitor oleh transduser. perangkap matriks atau dengan Metode tradisional untuk untuk berinteraksi denganBesaran tersebut kemudian diproses membuat ikatan kovalen antara mendeteksi terjadinya hibridisasi permukaan elektrode dansebagai sinyal sehingga diperoleh biomolekul dengan transduser. adalah sangat lambat dan selanjutnya mereka dapathasil yang dapat dibaca. Untuk transduser, yang memerlukan preparasi khusus. Ini membentuk double helixWicaksono) banyak digunakan dalam suatu yang menjadi alasan mengapa Biosensor yang pertama kali biosensor adalah transduser akhir-akhir ini pengembangan 1. Aspek Elektrokimia Padadibuat adalah sensor yang elektrokimia, optoelektronik, kristal biosensor hibridisasi secara Biosensor DNA Elektrokimiamenggunakan transduser piezoelektronik, transistor efek elektrokimia menjadi sangat Untuk transduser padaelektrokimia yaitu elektroda enzim medan dan temistor. Proses yang menarik. biosensor digunakan transduseruntuk menentukan kadar glukosa terjadi dalam transduser dapat 12 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  7. 7. Mawas Desember ‘10 3. Cara Sekuensing DNA dengan pendeteksian secara elektronikaelektrokimia. Secara elektrokimia, secara elektrokimia merupakan Biosensor Elektrokimia dengan membuat hibridisasi yangfungsi dari biosensor dijalankan suatu elektrode yang mengkonversi Sekuensing DNA berbasis menarik. Metode tersebut adalahberdasar pada kelistrikan yang pengenalan pasangan basa menjadi sensor elektrokimia memanfaatkan metode amperometri dengantimbul dari sampel berupa sinyal. sinyal listrik yang dapat diukur. berbagai sifat kimia yang berbeda menggunakan film (membran)Sinyal yang keluar dari transduser Biosensor DNA berdasarkan proses berupa interaksi skala nano pada sangat tipis terbuat dari polimerini diproses dalam suatu sistem pengenalan asam nukleat larutan target ,lapis tipis antara polipirol dengan campuran minyakelektronik recorder atau komputer. berkembang pesat ke arah pengujian larutan dan permukaan elektroda oligonukleotida, dengan limit Pada sistem biologis, sering yang cepat terhadap penyakit yang solid. Numerous approaches to deteksi yang rendah yaitu 1,6 fmolterdapat reaksi redoks pada enzim. infeksi maupun genetik. Transduser electrochemical detection have been dalam 0,1 mL.Pertukaran elektronnya bisa elektrokimia sering digunakan developed, including direct Fokus utama adalah terhadapdideteksi dengan metode untuk mendeteksi terjadinya electrochemistry of DNA, deteksi DNA dengan metodeelektrokimia untuk mendapatkan hibridisasi DNA, karena electrochemistry at polymer- elektrokimia tidak langsung. DNAhubungan dengan konsentrasi zat sensitivitasnya, dimensinya yang modified electrodes, silikon yang sensitif dan bebas labelyang terkait dalam reaksi redoks kecil dan biayanya yang tidak electrochemistry of DNA-specific merupakan basis dari mikrosensortersebut. Metode elektrokimia yang mahal.. Beberapa piranti melibatkan redox reporters, electrochemical elektrokimia yang dibuat dengandipakai amperometri. Elektrode amobilisasi probe single-stranded amplifications with nanoparticles, menggunakan film tipis darimengkonversi pengenalan pasangan (ss-) pada permukaan elektrode and electrochemical devices based polipirol yang dipasangkan denganbasa menjadi sinyal listrik yang untuk mengenali pasangan basa on DNA-mediated charge transport probe oligonukleotika. Metode yangdapat diukur terhadap waktu. komplementernya dalam larutan chemistry. Berbagai pendekatan digunakan untuk deteksi target sampel. Pembentukan dupleks untuk deteksi elektrokimia telah DNA yang melawan patogen adalah2. Biosensor DNA dengan biasanya dideteksi dengan berkembang, termasuk elektrokimia amperometri. Silikon untuk sensor Pengenalan Asam Nukleat penggunaan indikator hibridisasi langsung pada DNA, elektrokimia elektrokimia yang disatukan dalam elektroaktif. Indikator biasanya dengan elektroda polimer bentuk chip didesain dengan 12 disc Pemilihan asam nukleat untuk elektroda dengan ukuran 3×4.preparasi suatu biosensor menggunakan kompleks logam termodifikasi, elektrokimia yang kationik, seperti Co[phen] atau meliputi reaksi redoks spesifik Disiapkan elektroda denganberdasarkan DNA bergantung pada diameter 90 mm dan dibuat jarakapa yang akan di-sense. Biosensor Co[bpy]atau senyawa organik DNA, electrochemical penginterkalasi (seperti acridine amplifications dengan partikel- antara pusat elektroda ke pusatuntuk mendeteksi urutan DNA, sepanjang 250 mm. Semuasuatu ssDNA, biasanya digunakan orange dan biru metilen), yang partikel nano, dan perangkat berinteraksi dengan cara yang elektrokimia berdasarkan sistem elektroda berlokasi di bawah wadaholigonukleotida pendek sebagai reaksi elektrokimia dan setiapelemen biosensing. Dendrimer dan berbeda antara ss-DNA dan ds- transpor kimia media DNA. DNA. Respon elektrokimia yang Metode yang tepat digunakan elektroda dikontrol secara individu.analog DNA dapat digunakan juga Dua batang silikon berukuran 60untuk tujuan ini meningkat karena asosiasi indikator adalah metode elektronika secara dengan permukaan dupleks tak langsung. Dalam penelitian inchi digunakan sebagai substrat Suatu biosensor DNA (atau dalam pembuatan sensorgenosensor) menggunakan DNA kemudian berperan sebagai sinyal yang dibutuhkan hanya peralatan hibridisasi dasar elektrokimia untuk elektrokimia ini. Emas digunakanyang diamobilisasi sebagai unsurpengenalnya. Biosensor DNA 14 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  8. 8. Mawas Desember ‘10 yang mampu mendeteksi pestisida, Indonesia Vol. 31 No. 2 Hal.sebagai material elektrodanya. dilakukan dalam skala besar dengan serta berbagai penelitian lainnya. 79-85.Ukuran chip yang digunakan adalah menggunakan metode amperometri. Semuanya ini berpotensi untuk Dedy Hermawan Bagus Wicaksono.1 cm x 1 cm, dan volume wadah Sebelumnya telah berkembang dikembangkan. Mengenal Biosensor (2) :adalah 0,5 cm x 0,5 cm x 0,67 cm. metode Maxam-Gilbert dan metode Secara kualitatif, kebutuhan Memanfaatkan dan MeniruElektroda yang digunakan adalah Sanger. akan biosensor di Indonesia sangat Mahluk Hidup. Tokyo5000A disc emas yang dilapisi oleh Metode Sanger saat ini besar. Dan diperkirakan permintaan Institute of Technology,200A titanium. merupakan metode yang banyak biosensor di pasaran dunia akan Jepang. E-gagas.net Setelah logam dideposisi, dipakai baik dalam skala selalu meningkat tiap tahun. Fraden, J. 1993. AIP Handbook oflapisan insulator dengan 2000A laboratorium maupun massal. Sebagai perbandingan, data statistik Modern Sensors: Physics,silikon dioksida, 2000A silikon Aplikasi elektrokimia yang yang menunjukkan untuk penjualan Designs and Applications.nitrida, dan 2000A silikon dioksida diterapkan pada bioteknologi sensor di bidang non milter saja American Institute ofdiendapkan oleh PECVD. Untuk biosensor memberikan alternatif pada tahun 2008 akan mencapai 50- Physics. New York.membentuk bilik reaksi yang menarik dalam perkembangan 51 miliar dolar AS. Hal ini dari sisi Hartati, Yeni Wahyuni. 2009.elektrokimia dan bilik hibridisasi pengetahuan dan teknik sekuensing ekonomis sangat mengiurkan. Deteksi Hibridisasi DalamDNA, silikon kedua digunakan DNA dari yang telah ada Sehingga sudah seyogyanya para Biosensor DNAsehingga terbentuk rongga dan sebelumnya. peneliti dan pemerintah Indonesia Elektrokimia,terbentuk bilik reaksi. Lapisan memanfaatkan momentum tersebut (http://resources.unpad.ac.id/insulator kemudian diluruskan untuk dapat merintis dan unpad-dengan lapisan yang saling PENUTUP mengembangkan sistem sensor ontent/uploads/publikasi_doberikatan oleh PDMS pada suhu Di Indonesia penelitian di dengan kreatifitas, langkah dan sen/deteksi%20hibridisasi.pkamar. Permukaan elektroda dipoles bidang biosensor telah berkembang kebijakan yang lebih baik lagi df, Deteksi Hibridisasidengan serbuk alumina dan dicuci pesat. Tetapi kebanyakan penelitian Dalam Biosensor Dnadengan air, serta dikeringkan di bidang ini berhenti pada tahap Elektrokimia).dengan nitrogen untuk uji publikasi ilmiah di jurnal-jurnal DAFTAR PUSTAKA 1. Hartati, Yeni Wahyuni. 2007.perbandingan. atau seminar-seminar. Dan tidak Bambang Widihastono. 2005. Elektrokimia untuk Deteksi sampai menyentuh tahap Biosensor. Warta Kimia Urutan DNA Tanpa4. Kelebihan Sekuensing DNA paten/aplikasi untuk di Analitik. Situs Web P2K Indikator Hibridisasi, ( dengan Biosensor komersialisasikan. Hal ini sangat di LIPI. http://resources.unpad.ac.id/ Elektrokimia sayangkan, padahal penelitian para Bambang Kuswandi, E.W Atmoko unpad- ilmuwan Indonesia sangat aplikatif dan A. A Gani. 2006. content/uploads/publikasi_d Aplikasi dari elektrokimia osen/makalah%20seminar%dalam bidang kedokteran, medis, semisal tentang penelitian Optical Biosensor For Urea pembuatan biosensor untuk Based on Immobilised 20HKI%202007.pdf).forensik, dan obat-obatan, dengan Lee Yook Heng, Loh Han Cherncara mendeteksi dan mendeteksi kadar alkohol atau Urease on Sol-Gel Glasses. daging hewan tertentu pada produk Acta Pharmaceutica dan Musa Ahmad. 2003.mengkuantifikasi urutan dari rantai Biosensor PotentiometrikDNA sangat mudah, dapat makanan atau minuman, ataudipercaya, hemat, dan dapat penelitian untuk membuat biosensor 16 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A Budi Gunawan
  9. 9. Mawas Desember ‘10 untuk Penentuan Urea dan Zunita, Megawati. 2009. Sensor Ketoksikan Logam Berat. Cepat dan Sensitif DNA Sains Malaysiana 23 Juli Elektrokimia, 2003. (http://www.pikiran-Meta Ira Yunita, Putri Kusumah rakyat.com/prprint.php?mib Wardani, Andhini Alifiani, =beritadetail&id=6963) Fuji Fitriani. Biosensor. In InternetPutra, Sinly Evan. 2009. Biosensor dan Aplikasinya, (http://www.chem-is- try.org/?sect=fokus&ext=43, diakses 15 Januari 2009).Wikipedia.com. Biosensor. Situs Web Wikipedia EnglishWicaksono, Dedy Hermawan Bagus. 2009. Mengenal Biosensor dan Generasi Terbaru Biosensor, http://wwwstd.ryu.titech.ac.j p/~indonesia/tokodai/zoa/pd f/zoadedy.pdf).Wikipedia. 2008. Sekuens DNA,(http://id.wikipedia.or g/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

×