DESAIN “SEAWEED-Au-NPs-enFET-BIOSENSOR” UNTUK DETEKSI KANKER PAYUDARA

Oleh Ika Wuri Mahdiasanti (146090200111012)

Jurusan Kimia FMIPA UB

Email: ikawurimahdiasanti@gmail.com

LATAR BELAKANG
Kanker merupakan penyakit berbahaya yang sedang dihadapi oleh manusia saat ini. Kasus penyakit tersebut banyak menelan korban bahkan mengakibatkan kematian [1]. Salah satu jenis kanker yang paling umum adalah kanker payudara, kanker ini banyak diderita oleh kaum perempuan. Kanker payudara terjadi pada jaringan payudara. Terdapat beberapa jenis sel kanker yang dapat terkultur pada kanker payudara, yaitu sel MCF-7, sel T-47D, sel MDA-MB-231, sel MB-MDA-468, sel BT-20 dan sel BT-549 [2]. Sel kanker tersebut dapat melepaskan H2O2 [3].Biosensor adalah salah satu teknologi alat yang digunakan sebagai sensor untuk deteksi biomolekul atau senyawa-senyawa yang berkaitan dengan aktivitas biologi dan organisme hidup. Teknologi biosensor ini memiliki aplikasi yang luas mencakup bidang medis. Biosensor pada bidang medis 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) dalam jumlah atau konsentrasi yang sangat kecil [1].
Oleh karena itu, penelitian berfokus pada pengembangan biosensor yang mampu mendeteksi secara dini adanya penyakit kanker, sebelum berkembang atau tumbuh menjadi penyakit yang lebih ganas dan akut, melalui deteksi H2O2[3].

KONSEP PEMIKIRAN
Biosensor enFET dikembangkan untuk deteksi kanker payudara. enFET terdiri atas p-type silika (p-substrat); n-type silika (n-substrat); FET source; FET drain; dan FET gate. FET gate berupa enzim HRP diamobilisasikan pada membran rumput laut yang sudah di impregnasi dengan Au nanopartikel. Enzim HRP spesifik terhadap H2O2 [3]. Membran rumput laut merupakan membran seluloasetat [4], dipilih sebagai material support karena beberapa karakter sebagai berikut: memiliki mikropori; kapasitas transfer elektron sangat baik; biocompatible; stabil; murah; dan ramah lingkungan. Impregnasi Au nanopartikel bertujuan untuk memperluas area kontak enzim-substrat; meningkatkan sensitivitas; dan menurunkan limit deteksi [5]. Interaksi enzim HRP dan H2O2 membuat H2O2 teroksidasi menjadi O2 dan H2O. Pada saat cairan yang dianalisa memiliki konsentrasi O2 tertentu, maka elektron pada permukaan semikonduktor akan membentuk jalan konduksi antara FET source dan FET drain, “konduktansi” inilah yang dapat diukur.

DESAIN enFET BIOSENSOR

CARA PEMBUATAN MEMBRAN
Rumput laut Eucheuma Spinosum ditimbang hingga 250 g. Kemudian dicampurkan dengan NaOH dengan konsentrasi 40%. Proses ekstraksi dilakukan pada temperatur 100°C selama 3 jam. Setelah itu, dilakukan penyaringan dan residu yang didapat dicuci dengan air hingga diperoleh pH 11. Residu yang telah didapat dari proses sebelumnya, ditambahkan dengan hidrogen peroksida dengan konsentrasi 6% selama 3 jam pada suhu kamar sambil diaduk sesekali. Setelah 3 jam, dilakukan penyaringan lalu diambil residunya. Residu yang diperoleh kemudian dicuci dengan air hingga diperoleh pH 7. Residu yang telah diperoleh dari proses bleaching kemudian dijemur di bawah sinar matahari untuk menghilangkan kadar air dalam residu lalu di oven dengan temperatur 105°C hingga berat konstan. Setelah diperoleh residu yang telah dikeringkan kemudian dilakukan proses penggilingan.
Selulosa yang telah dikeringkan ditimbang sebanyak 3 gram kemudian dimasukkan kedalam gelas beker lalu ditambahkan asam asetat glasial sebanyak 150 ml lalu diaduk selama 20 menit pada suhu 40°C untuk mengaktivasi serat pulp. Kemudian campuran larutan 0,15 ml asam sulfat pekat dan 20 ml asam asetat glacial dimasukkan ke dalam campuran pertama tetes demi tetes menggunakan pipet tetes dan diaduk kontinyu selama 2 jam pada suhu 50°C, lalu didinginkan sampai suhu kamar. Campuran kemudian diasetilasi dengan asetat anhidrid sebanyak 20 ml diaduk selama 6 jam lagi pada suhu 50°C dan dilanjutkan dengan pengadukkan selama 12 jam pada suhu kamar. Hasil reaksi kemudian disaring, residu yang tidak larut dicuci berulangkali dengan aquades [4].

Pembuatan larutan cetak membran cellulose acetat residu rumput laut Eucheuma spinosum terdiri dari beberapa tahap berikut [4]:
a. Timbang sejumlah massa cellulose acetat residu rumput laut yang dibutuhkan
b. Membuat dope cellulose acetat dengan mencampur cellulose acetat residu rumput laut dan aseton di dalam Water Batch dengan kecepatan berskala 5 pada temperatur 100°C selama 24 jam. Penambahan cellulose acetat dilakukan secara sedikit demi sedikit.
c. Dope yang telah dibuat diaduk bersama Au NPs selama 24 jam kemudian dimasukkan ke dalam lemari pendingin dan didiamkan selama satu hari.

Proses pencetakan membran sebagai berikut [4]:
a. Dope dituang ke dalam pelat kaca yang telah diberi selotip pada ujungnya dengan ketebalan yang seragam.
b. Selanjutnya dilakukan casting di atas pelat kaca sehingga diperoleh lapisan tipis.
c. Lapisan tipis yang terbentuk didiamkan pada suhu ruang selama 30 menit untuk menguapkan pelarut sehingga diperoleh membran cellulose acetat.
d. Membran yang dihasilkan disimpan dalam desikator selama 1 hari sebelum membran dikarakterisasi.

REFERENSI
[1] Mengenal FET Biosensor untuk Aplikasi Deteksi Dini Penyakit dalam Darah. http://www.istecs.org/2013/10/24/mengenalfet-biosensor-untuk-aplikasi-deteksi-dinipenyakit-dalam-darah/
[2] Kanker Payudara. http://id.wikipedia.org/wiki/Kanker_payudara
[3] Jing Zhao, YalinYan, LiZhu, XiaoxiLi, GenxiLi , An Amperometric Biosensor for Detection of Hydrogen Peroxide Released from Human Breast Cancer Cells, Biosensor and Bioelectronics 41 (2013) 815-819.
[4] Mutiara Dzikro, Yuli Darni, dan Lia Lismeri, Cellulose Acetate Membrane Synthesis of Residual Seaweed Eucheuma spinosum, Seminar Nasional sains & Teknologi iV Lembaga Penelitian Universitas Lampung (2013).
[5] Ricardo J.B. Pinto, Marcia C.Neves, Carlos Pascoal Neto and Tito Trindade, Composite of Cellulose and Metal nanoparticles, http://dx.doi.org/10.5772/50553