1. Mawas Desember ‘10
PENDAHULUAN konsentrasi glukosa. Dalam hal ini,
Biosensor adalah alat untuk elektroda adalah transduser dan
APLIKASI 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 optik
sensor and chemical sensor. Physics censor more to the ability of to detect sel, enzim, antibodi, asam nukleat, berdasarkan fenomena plasmon
the condition of physics phenomenon, such as; pressure, force, water level, dll yang berasal bahan biologis atau resonansi permukaan adalah
flow, etc. Chemical censor is appliance capable to detect chemical biomimic, 2) transduser atau elemen gelombang cepat berlalu dr ingatan
phenomenon such as; gas composition, types of gas, etc, including detektor, bekerja dengan cara yang teknik. Ini menggunakan properti
biosensor. 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 emas
Keyword : 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 terjadi
dan sensor kimia. Sensor fisika lebih kepada kemampuannya untuk jawab untuk menampilkan hasil pada sudut tertentu dan panjang
mendeteksi kondisi besaran fisika seperti tekanan, gaya, tinggi permukaan dalam cara yang user-friendly. gelombang cahaya insiden dan
air laut, kecepatan angin, dan sebagainya. Sedangkan sensor kimia Contoh umum dari biosensor sangat tergantung pada permukaan
merupakan alat yang mampu mendeteksi fenomena kimia seperti komposisi komersial adalah biosensor glukosa emas, seperti yang mengikat dari
gas, kadar keasaman, susunan zat suatu bahan makanan, dan sebagainya. darah, yang menggunakan enzim analit target ke reseptor pada
Termasuk ke dalam sensor kimia ini adalah biosensor. Dewasa ini, glukosa oksidase untuk memecah permukaan emas menghasilkan
biosensor 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 resonansi
berkembang 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 plastik
Kata 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 dihubungi
1
Artikel untuk majalah ilmiah UMK “MAWAS” 2
2
Staf pengajar pada Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

2. Mawas Desember ‘10
kurir kedua yang terlibat dalam sumber ion. Target adalah terlibat
dengan sistem aliran microfluidic. sepotong logam didefinisikan pada signaling seluler dipicu oleh ligan dalam reaksi yang terjadi pada
Kontak 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 membuat
dikirimkan dalam larutan. Ini sisi menggunakan geometri resonator Sistem serupa telah diciptakan potensi yang dikurangi dari
chip sensor kaca dapat dimodifikasi dimana frekuensi resonansi untuk studi selular tanggapan referensi elektroda untuk
dalam beberapa cara, untuk resonator cincin berubah ketika terhadap ligan asli atau xenobiotics memberikan sinyal. Kita dapat
memungkinkan lampiran mudah molekul-molekul yang diserap. (racun atau inhibitor molekul kecil). mengukur arus (laju aliran elektron
molekul bunga. Biasanya itu Biosensors optik lainnya Semacam "tes" yang umum sekarang sebanding dengan
dilapisi dalam dekstran adalah terutama berdasarkan digunakan dalam pengembangan konsentrasi analit) pada potensial
karboksimetil 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 respon
tetap tercermin dari sisi emas chip indikator yang tepat dan tidak Kebanyakan cAMP tes digunakan logaritmik). Perhatikan bahwa
di sudut pantulan internal total, dan memerlukan geometri refleksi saat ini membutuhkan lisis sel potensi elektroda aktif bekerja atau
terdeteksi di dalam instrumen. Ini internal total. Sebagai contoh, sebelum pengukuran cAMP. Sebuah ruang muatan sensitif dan ini sering
menyebabkan gelombang cepat prototipe perangkat beroperasi biosensor hidup-sel untuk cAMP digunakan. Lebih jauh lagi, bebas
berlalu dr ingatan untuk menembus penuh mendeteksi kasein dalam dapat digunakan dalam sel non- dan langsung listrik deteksi-label
kaca piring dan jarak beberapa susu telah dibuat. perangkat ini lysed dengan beberapa keuntungan peptida kecil dan protein
cairan yang mengalir ke atas didasarkan pada mendeteksi tambahan membaca untuk dimungkinkan dengan biaya
permukaan. 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 biosensor
tercermin dari sisi emas. Mengikat suatu biosensor. Biosensors elektrokimia potensiometri, bekerja bertentangan
ke sisi aliran chip memiliki efek Biologi biosensors sering biasanya didasarkan pada katalisis dengan pemahaman
pada indeks bias dan dengan cara menggabungkan suatu bentuk enzimatik reaksi yang menghasilkan kemampuannya. biosensors tersebut
ini interaksi biologis dapat diukur rekayasa genetika protein asli atau atau mengkonsumsi elektron (enzim screenprinted, melakukan polimer
dengan tingkat sensitivitas yang enzim. Protein yang dikonfigurasi tersebut tepat disebut enzim dilapisi, biosensors rangkaian
tinggi 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 polimer
polarisasi interferometri deteksi seperti fluorometer atau elektroda referensi, sebuah terkonjugasi. Mereka hanya
menggunakan pandu terkubur luminometer. Sebuah contoh yang elektroda aktif dan wastafel memiliki dua elektroda dan sangat
sebagai referensi terhadap yang dikembangkan baru-baru ini elektroda. sensitif dan kuat. Mereka
propagasi perubahan konstan merupakan salah satu biosensor Sebuah elektrode tambahan memungkinkan mendeteksi analit
diukur. konfigurasi lain seperti untuk mendeteksi sitosol (juga dikenal sebagai elektroda pada tingkat sebelumnya hanya
Mach-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. Mawas Desember ‘10
Pada dasarnya biosensor antara biomolekul dengan
MS 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, yang
oleh elektrokimia dan perubahan generasi yaitu generasi pertama; transduser, dan sistem elektronik banyak digunakan dalam suatu
fisik pada lapisan polimer dimana biosensor berbasis oksigen, pemroses sinyal. Unsur biologi biosensor adalah transduser
melakukan karena perubahan yang generasi kedua; biosensor menjadi yang umumnya digunakan dalam elektrokimia, optoelektronik, kristal
terjadi pada permukaan sensor. lebih spesifik yang melibatkan mendesain suatu biosensor dapat piezoelektronik, field effect
perubahan tersebut dapat dikaitkan “mediator” diantara reaksi dan berupa enzim, organel, jaringan, transistor dan temistor. Proses yang
dengan kekuatan ion, pH, hidrasi transduser, dan terakhir generasi antibodi, bakteri, jasad renik, dan terjadi dalam transduser dapat
dan 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 dari
BIOSENSOR 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 elektronik
didefinisikan 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 umum
menggabungkan senyawa biologi MicroChips, Digital Angel, dari biosensor :
dengan suatu tranduser. Dalam VeriChip yang dapat ditanam dalam
proses kerjanya senyawa aktif tubuh manusia. Beberapa
biologi akan berinteraksi dengan Perusahaan Jepang pun turut
molekul yang akan dideteksi yang berpartisipasi, seperti Matsushita
disebut molekul sasaran. Hasil Electric Industrial Co. dengan
interaksi yang berupa besaran fisik teknologi biosensornya yang
seperti panas, arus listrik, potensial mampu menetapkan secara cepat
listrik atau lainnya akan dimonitor dan mudah pengukuran kolesterol
oleh transduser. Besaran tersebut darah. Tokyo Medical and Dental Gambar 1. Skema Umum Biosensor
kemudian diproses sebagai sinyal University dengan biosensor umum tetap didominasi untuk
sehingga diperoleh hasil yang dapat nafasnya yang memanfaatkan enzim aplikasi dibidang medis dan
dimengerti. 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 dilihat
dibuat adalah sensor yang umum untuk penguna biosensor, dasarnya meningkat seiring dengan sebagai berikut :
menggunakan transduser hampir 60% pengunanya berasal berkembangnya keperluan manusia
elektrokimia yaitu elektroda enzim dari health-care industri. 1. Medis dan Farmasi;
dan kemajuan iptek. Tetapi secara
untuk menentukan kadar glukosa
dengan metode amperometri. 1. Prinsip Kerja Biosensor 6 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

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, sedangkan
2. 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 dan
3. 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. Mawas Desember ‘10
mereplikasi DNA. Bersama dengan BIOSENSOR DNA
cetakannya sehingga sekuensing DNA secara parsial dengan primer dan DNA polimerase, ELEKTROKIMIA
DNA cetakan tersebut sudah cukup menggunakan piperidin dimana diikutsertakan pula empat jenis basa
1. Biosensor
untuk membaca informasi pada masa inkubasi atau konsentrasi deoksinukleotida (satuan
pembentuk DNA), juga nukleotida Selain menggunakan tehnik
RNA. Namun demikian, sekuensing piperidin perlu dikontrol agar
pemutus atau penghenti rantai sekuensing DNA seperti yang telah
RNA dibutuhkan khususnya pada dihasilkan fragmen-fragmen DNA
(terminator rantai) dalam dikemukakan sebelumnya, telah
eukariota, karena molekul RNA dalam berbagai ukuran dan
konsentrasi rendah (biasanya berkembang pula sekuensing DNA
eukariota tidak selalu sebanding pemodifikasian basa dengan
dideoksinukleotida). Penggabungan dengan menggunakan biosensor
dengan DNA cetakannya karena menggunakan bahan kimia tertentu.
nukleotida pemutus rantai tersebut elektrokimia yang biasa disebut
pemotongan 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 riset
fungsi biologinya, sebuah sekuens rantai, metode sekuensing Maxam-
fragmen-fragmen DNA yang dan pengembangan biosensor
dapat berupa sense atau anti-sense Gilbert menjadi tidak populer
berhenti bertumbuh hanya pada dilakukan oleh ilmuwan maupun
dan kode atau nonkode, sekuens karena kerumitan teknisnya,
posisi pada DNA tempat nukleotida industri, dan dalam dunia biosensor
DNA dapat juga membawa DNA digunakannya bahan kimia
tertentu tersebut tergabungkan. research, telah berkembang
sampah. 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 ada
3.1 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 yang
yang pertama dikenal adalah pembacaan sekuens dapat kemudian mengubahnya menjadi
dikembangkan oleh A. Sanger dan
metode kimia yang dikembangkan dilakukan, atau sekarang semakin sinyal elektrik. Berdasarkan
kawan-kawan pada tahun 1977
oleh 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, ada
menginginkan fragmen-fragmen jari kecil (pipa kapiler) yang diisi sejumlah sensor kimia yaitu sensor
3.2 Metode A. Sanger
DNA yang akan disekuens terlebih dengan polimer kental. Seiring elektrokimia, sensor elektrik, sensor
dahulu 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 adalah
suatu nukleotida pada ujung 3’. DNA dimulai pada situs spesifik berbeda satu sama lain terutama perangkat sensor yang
Metode Maxam-Gilbert dapat pada DNA cetakan dengan dalam hal pendeteksian fragmen menggabungkan senyawa biologi
diterapkan baik untuk DNA untai menggunakan oligonukleotida DNA hasil reaksi sekuensing. dengan suatu transduser. Wicaksono
ganda maupun DNA untai tunggal pendek yang disebut primer yang (2000:79) menjelaskan biosensor
dan melibatkan pemotongan basa komplementer terhadap DNA pada sebagai berikut.
spesifik yang dilakukan dalam dua daerah situs tersebut. Primer
tahap yaitu pemotongan molekul tersebut diperpanjang menggunakan
DNA polimerase, enzim yang 10 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

6. Mawas Desember ‘10
berupa biosensor kalorimetrik, Suatu biosensor hibridisasi
Biosensor, menurut definisi dengan metode amperometri. potensiometrik, amperometrik, DNA elektrokimia pada dasarnya
klasiknya (hingga Sejauh ini, biosensor dalam optikal maupun piezo-electric terdiri dari suatu elektrode yang
sekitarpertengahan dekade 90an) perkembangannya mempunyai tiga biosensor. Sinyal yang keluar dari dimodifikasi dengan ssDNA yang
didefinisikan kira-kira sebagai generasi yaitu generasi pertama transduser ini kemudian diproses disebut probe. Karena elektrode
berikut : “Suatu dimana biosensor berbasis oksigen, dalam suatu sistem elektronik dimodifikasi dengan probe, maka
perangkat/instrumen analitik yang generasi kedua yaitu biosensor misalnya perekam atau komputer. akan menyebabkan interaksi dengan
menggunakan biomolekul (molekul menjadi lebih spesifik yang Suatu biosensor DNA (atau sampel melalui pengenalan urutan
dari makhluk hidup) seperti enzim, melibatkan mediator diantara reaksi genosensor) menggunakan DNA komplementernya, di antara yang
antibodi, 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 temperatur
pengenalan/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 biosensor
biomolekul itu yg transduser, dan sistem elektronik yang digunakan adalah voltametri, hibridisasi elektrokimia meliputi
merepresentasikan informasi pemroses sinyal. Unsur biologi amperometri dan cyclic voltametry. amobilisasi probe, hibridisasi dan
ditransduksikan dengan transduser yang umumnya digunakan dalam deteksi terjadinya hibridisasi.
fisis menjadi besaran elektronik mendesain suatu biosensor dapat Deteksi terjadinya hibridisasi DNA
untuk 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 hingga
senyawa aktif biologi akan DNA. Unsur biologi ini biasanya Aspek yang penting pada menyebabkan basa-basa dapat
berinteraksi dengan molekul yang berada dalam bentuk teramobilisasi hibridisasi biosensor adalah mengalami biopengenalan dengan
akan dideteksi yang disebut molekul pada suatu transduser. Amobilisasi sensitivitas untuk mendeteksi urutan komplementernya. Dalam
target. Hasil interaksi yang berupa sendiri dapat dilakukan dengan konsentrasi DNA yang serendah hal ini, sifat elektrode memainkan
besaran 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-basa
akan dimonitor oleh transduser. perangkap matriks atau dengan Metode tradisional untuk untuk berinteraksi dengan
Besaran tersebut kemudian diproses membuat ikatan kovalen antara mendeteksi terjadinya hibridisasi permukaan elektrode dan
sebagai sinyal sehingga diperoleh biomolekul dengan transduser. adalah sangat lambat dan selanjutnya mereka dapat
hasil yang dapat dibaca. Untuk transduser, yang memerlukan preparasi khusus. Ini membentuk double helix
Wicaksono) banyak digunakan dalam suatu yang menjadi alasan mengapa
Biosensor yang pertama kali biosensor adalah transduser akhir-akhir ini pengembangan 1. Aspek Elektrokimia Pada
dibuat adalah sensor yang elektrokimia, optoelektronik, kristal biosensor hibridisasi secara Biosensor DNA Elektrokimia
menggunakan transduser piezoelektronik, transistor efek elektrokimia menjadi sangat Untuk transduser pada
elektrokimia yaitu elektroda enzim medan dan temistor. Proses yang menarik. biosensor digunakan transduser
untuk menentukan kadar glukosa terjadi dalam transduser dapat 12 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

7. Mawas Desember ‘10
3. Cara Sekuensing DNA dengan pendeteksian secara elektronika
elektrokimia. Secara elektrokimia, secara elektrokimia merupakan Biosensor Elektrokimia dengan membuat hibridisasi yang
fungsi dari biosensor dijalankan suatu elektrode yang mengkonversi Sekuensing DNA berbasis menarik. Metode tersebut adalah
berdasar pada kelistrikan yang pengenalan pasangan basa menjadi sensor elektrokimia memanfaatkan metode amperometri dengan
timbul 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 polimer
ini diproses dalam suatu sistem pengenalan asam nukleat larutan target ,lapis tipis antara polipirol dengan campuran minyak
elektronik 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 fmol
terdapat 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 terhadap
dideteksi dengan metode untuk mendeteksi terjadinya electrochemistry of DNA, deteksi DNA dengan metode
elektrokimia untuk mendapatkan hibridisasi DNA, karena electrochemistry at polymer- elektrokimia tidak langsung. DNA
hubungan dengan konsentrasi zat sensitivitasnya, dimensinya yang modified electrodes, silikon yang sensitif dan bebas label
yang terkait dalam reaksi redoks kecil dan biayanya yang tidak electrochemistry of DNA-specific merupakan basis dari mikrosensor
tersebut. Metode elektrokimia yang mahal.. Beberapa piranti melibatkan redox reporters, electrochemical elektrokimia yang dibuat dengan
dipakai amperometri. Elektrode amobilisasi probe single-stranded amplifications with nanoparticles, menggunakan film tipis dari
mengkonversi pengenalan pasangan (ss-) pada permukaan elektrode and electrochemical devices based polipirol yang dipasangkan dengan
basa menjadi sinyal listrik yang untuk mengenali pasangan basa on DNA-mediated charge transport probe oligonukleotika. Metode yang
dapat diukur terhadap waktu. komplementernya dalam larutan chemistry. Berbagai pendekatan digunakan untuk deteksi target
sampel. Pembentukan dupleks untuk deteksi elektrokimia telah DNA yang melawan patogen adalah
2. 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 dengan
berdasarkan DNA bergantung pada diameter 90 mm dan dibuat jarak
apa yang akan di-sense. Biosensor Co[bpy]atau senyawa organik DNA, electrochemical
penginterkalasi (seperti acridine amplifications dengan partikel- antara pusat elektroda ke pusat
untuk mendeteksi urutan DNA, sepanjang 250 mm. Semua
suatu ssDNA, biasanya digunakan orange dan biru metilen), yang partikel nano, dan perangkat
berinteraksi dengan cara yang elektrokimia berdasarkan sistem elektroda berlokasi di bawah wadah
oligonukleotida pendek sebagai reaksi elektrokimia dan setiap
elemen 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 60
untuk 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 sensor
genosensor) menggunakan DNA kemudian berperan sebagai sinyal yang dibutuhkan hanya peralatan
hibridisasi dasar elektrokimia untuk elektrokimia ini. Emas digunakan
yang diamobilisasi sebagai unsur
pengenalnya. Biosensor DNA 14 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

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 Meniru
Elektroda yang digunakan adalah Sanger. akan biosensor di Indonesia sangat Mahluk Hidup. Tokyo
5000A 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 of
lapisan 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 of
diendapkan 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 Dalam
DNA, silikon kedua digunakan DNA dari yang telah ada Sehingga sudah seyogyanya para Biosensor DNA
sehingga 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_do
berikatan oleh PDMS pada suhu Di Indonesia penelitian di dengan kreatifitas, langkah dan sen/deteksi%20hibridisasi.p
kamar. Permukaan elektroda dipoles bidang biosensor telah berkembang kebijakan yang lebih baik lagi df, Deteksi Hibridisasi
dengan serbuk alumina dan dicuci pesat. Tetapi kebanyakan penelitian Dalam Biosensor Dna
dengan 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 Tanpa
4. 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 Chern
cara 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 Potentiometrik
DNA sangat mudah, dapat makanan atau minuman, atau
dipercaya, hemat, dan dapat penelitian untuk membuat biosensor 16 APLIKASI SENSOR KIMIA SEBAGAI BIOSENSOR BERBASIS D N A
Budi Gunawan

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
Internet
Putra, 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 English
Wicaksono, 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