Header Ads

Mengulas Biosensor dan Aplikasinya

Biosensor sendiri didefinisikan sebagai suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser. Dalam proses kerjanya 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.


Namun menurut wikipedia, Biosensor adalah sensor yang mengombinasikan komponen hayati dengan komponen elektronik (transduser) yang mengubah sinyal dari komponen hayati menjadi luaran yang terukur. Biosensor juga dapat diartikan sebagai sebuah alat analisis yang mengkombinasikan komponen biologis dengan detektor fisikokimia.

Macam-macam Biosensor

Secara umum, sensor sebenarnya dibedakan menjadi dua jenis yaitu sensor fisika dan sensor kimia. Sensor fisika lebih kepada kemampuannya untuk mendeteksi kondisi besaran fisika seperti tekanan, gaya, tinggi permukaan air laut, kecepatan angin, dan sebagainya. Sedangkan sensor kimia merupakan alat yang mampu mendeteksi fenomena kimia seperti komposisi gas, kadar keasaman, susunan zat suatu bahan makanan, dan sebagainya. Termasuk ke dalam sensor kimia ini adalah biosensor. Dewasa ini, biosensor telah banyak diteliti dan dikembangkan oleh para peneliti dan industri, dan dalam dunia biosensor research, topik yang sedang berkembang sekarang ini adalah biosensor yang berbasis DNA (genosensor).

Biosensor terdiri atas:
  • Elemen biologis sensitif seperti jaringan, mikroorganisme, organel, reseptor sel, enzim, antibodi, asam nukleat, dan sebagainya, adalah material biologis yang berinteraksi dengan komponen yang dipelajari. Elemen sensitif tersebut juga bisa dibuat dengan rekayasa biologis.
  • Transduser yang bekerja secara fisikokimia (optis, piezoelektris, elektrokimia, dan sebagainya) yang mengubah sinyal yang dihasilkan dari interaksi dengan komponen yang diuji sehingga bisa diukur dengan mudah.
  • Alat pembaca biosensor yang terkait dengan elektronika atau pemroses sinyal untuk ditampilkan.

Contoh yang paling umum dari biosensor adalah pengukur gula darah, yang menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah gula darah. Biosensor ini bekerja dengan mengoksidasi glukosa terlebih dahulu dengan menggunakan dua elektron untuk mereduksi FAD (komponen dari enzim) menjadi FADH2. Lalu FADH2 dioksidasi oleh elektroda dan menerima dua elektron dari elektroda dalam beberapa tahap. Hasilnya adalah arus listrik yang mengukur konsentrasi glukosa. Dalam kasus ini, elektroda adalah transduser dan enzim adalah elemen biologis sensitif.

Saat ini, serangkaian detektor molekul, yang disebut dengan hidung elektronik, telah diaplikasikan untuk menjadikan pola respon alat tersebut sebagai fingerprint dari suatu senyawa.

Berbagai jenis hewan telah digunakan sebagai biosensor dan diidentifikasi melalui perilakunya terhadap rangsangan yang diterimanya, seperti serangga dari ordo Hymenoptera untuk mendeteksi narkoba dan bahan peledak, dan burung kenariuntuk mendeteksi keberadaan gas berbahaya di dalam tambang.

Prinsip Kerja Biosensor

Pada dasarnya biosensor terdiri dari tiga unsur yaitu unsur 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 (1) adsorpsi fisik, (2) dengan menggunakan membran atau perangkap matriks atau (3) dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser.

Untuk transduser, yang banyak digunakan dalam suatu biosensor adalah transduser elektrokimia, optoelektronik, kristal piezoelektronik, field effect transistor dan temistor. Proses yang terjadi dalam transduser dapat berupa calorimetric biosensor, potentiometric biosensor, amperometric biosensor, optical biosensor maupun piezo-electric biosensor. Sinyal yang keluar dari transduser ini kemudian di proses dalam suatu sistem elektronik misalnya recorder atau komputer.

Aplikasi Biosensor untuk Deteksi Dini Penyakit dalam Darah

Biosensor adalah salah satu teknologi alat (divais) yang digunakan sebagai sensor untuk deteksi biomolekul atau senyawa-senyawa yang berkaitan dengan aktivitas biologi dan organisme hidup. Pada dasarnya, divais biosensor dapat dibuat dengan beberapa jenis prinsip ilmu antara lain optik, elektrokimia dan gravimetri. Teknologi biosensor ini memiliki aplikasi yang luas mencakup bidang medis, lingkungan, farmasi,dll. Dalam artikel ini, pembahasan biosensor lebih diarahkan pada aplikasi untuk bidang medis dengan menggunakan biosensor berbasis prinsip elektrokimia yaitu dengan menggunakan field effect transistor (FET) biosensor.

Pada saat ini, FET biosensor telah mampu dikembangkan menjadi teknologi sensor yang sangat sensitif sekaligus selektif. Sensitif dalam arti mampu mendeteksi adanya senyawa penanda (biomarker) atau keberadaann virus influenza dalam jumlah atau konsentrasi yang sangat kecil. Penelitian terbaru berhasil mengembangkan FET biosensor hingga skala deteksi pada level attomolar (aM), 1 aM = 10-18 M, untuk deteksi virus influenza dengan hanya menggunakan sampel dalam jumlah yang sangat sedikit berkisar 20 μL (mikro liter, 10-6 L) a. Alat tersebut mampu memberikan sinyal pada level satuan virus atau dikenal dengan istilah single biomolecule detection.

Biosensor berbasis Surface Plasmon Resonance (SPR)

Keunggulan biosensor berbasis Surface Plasmon Resonance (SPR) yang dapat mendeteksi interaksi biomolekul secara langsung tanpa labeling menjadikan sensor ini memiliki banyak peluang aplikasi. Dengan keunggulan tersebut, maka biosensor SPR berperan sebagai alat yang sangat penting untuk mempelajari interaksi molekuler.

Menurut Prof. Drs. Kamsul Abraha, Ph.D, kemampuannya untuk memonitor interaksi molekuler secara langsung dan real-time membuatnya mampu untuk menentukan secara kuantitatif parameter-parameter kinetik, termodinamik dan konsentrasi analit, atau secara kualitatif mengarakterisasi hubungan antara ligan dan analit. Bila dibandingkan dengan teknologi lain, seperti metode enzim atau radiolabeling, maka biosensor ini menawarkan kelebihan berupa kecepatan respons dan sensisivitas tinggi dalam mempelajari mekanisme biomolekuler.

Referensi :
[1]. https://id.wikipedia.org/wiki/Biosensor
[2]. https://evanputra.wordpress.com/2013/01/04/biosensor-dan-aplikasinya/
[3]. http://www.istecs.org/2013/10/24/mengenal-fet-biosensor-untuk-aplikasi-deteksi-dini-penyakit-dalam-darah/


1 komentar:

  1. Very informative. Thank you for your work. I really appreciate it. I hope that you'll write a lot of interesting materials in the future.

    BalasHapus

Diberdayakan oleh Blogger.