Freefastapp.net – Teknologi Biosensor adalah perangkat analitis ringkas yang digunakan untuk menganalisis, mendeteksi, dan merekam data biologis menggunakan arus listrik. Perangkat ini dibuat untuk menghasilkan sinyal elektronik digital. Perangkat ini terutama digunakan untuk menentukan konsentrasi zat kimia dan zat biologis lainnya di bidang agrikultura dan industri makanan.
Tujuan utama Teknologi Biosensor adalah untuk mengembangkan kualitas hidup, pengenalan penyakit, mengurangi dan memantau polusi lingkungan dan tanah. Enzim secara khusus digunakan dalam perangkat ini, tetapi metabolisme seluler lainnya dan reaksi antibodi dan antigen juga terjadi di Biosensor. Pada tahun 1956, Leland C. Clark Jr. menemukan Biosensor pertama untuk deteksi oksigen, oleh karena itu ia disebut sebagai “Bapak Biosensor”.
Biosensor dalam Sektor Agrikultura
Agrikultura mencakup produksi tanaman dan pemeliharaan ternak. Elemen-elemen ini berperan besar dalam kehidupan kita sehari-hari. Produk-produk ini selalu mengalami kerusakan yang disebabkan hama dan penyakit. Oleh karena itu, deteksi dini di bidang pertanian diperlukan untuk mencegah penyakit tanaman, kerusakan serangga, serangan gulma, kekurangan atau kelebihan air, pengelolaan banjir, dan pengukuran nutrisi tanaman dan populasi tanaman, dan lain-lain.
Industri pertanian telah lama bergantung pada keahlian manusia untuk pengendalian kualitas. Biosensor adalah perangkat analisis yang cepat, andal, dan akurat yang dirancang untuk pengukuran berbagai komponen sampel agrikultura. Oleh karena itu, Biosensor dapat memenuhi semua permintaan untuk mempercepat produksi hasil pertanian. Berdasarkan prinsip mengubah sinyal biologis menjadi sinyal elektronik, berbagai jenis Biosensor memiliki aplikasinya di bidang pertanian.
Jenis Biosensor yang digunakan dalam dunia agrikultura
Biosensor dapat digunakan untuk memperkirakan kemungkinan terjadinya penyakit tanaman dan tanah, yang belum dapat dilakukan dengan teknologi konvensional. Diagnosis biologis tanaman dan tanah menggunakan Biosensor berarti membuka jalan untuk upaya pencegahan dan dekontaminasi penyakit tanah yang andal pada tahap awal.
Biosensor dalam pendeteksian penyakit tanaman
Imunosensor berbasis SPR (Surface Plasmon Resonance) yang bekerja berdasarkan interaksi antigen dan antibodi. Biasanya, immunoassay (seperti teknik enzyme-linked immunosorbent
assay) menggunakan label (seperti enzim, antibodi, penanda fluoresensi). Sensitivitas teknik ini sangat tinggi dan dapat mendeteksi patogen dalam konsentrasi yang sangat rendah. Oleh karena itu, teknologi ini membantu dalam diagnosis pada tahap awal penyakit yang sering terjadi pada kedelai dengan menggunakan pengendalian penyakit yang ramah lingkungan dan juga digunakan untuk deteksi sensitivitas cepat MCMV atau maize chlorotic mosaic virus (virus mosaik klorosis jagung) dengan menggunakan konsentrasi antibodi dan antigen.
Deteksi patogen pada tanaman
Biosensor QCM (Quartz crystalline Micro balancer) atau Biosensor berbasis akustik mendeteksi patogen tanaman seperti Ralstonia solanacearum, Pseudomonas syringae pv. tomato, dan Xanthomata’s campestris pv. vesicatoria. Biosensor Array mikroelektroda dengan kepadatan tinggi dapat mendeteksi bakteri E-coli pada selada. Virus mosaik mentimun (Cucumber mosaic virus/CMV) dan virus rattle tembakau (Tobacco rattle virus/TRV) dibuat dengan melumpuhkan sel vero yang membawa virus spesifik pada membrannya.
Biosensor yang digunakan dalam agronomi dan kimia tanah
Biosensor elektrokimia digunakan untuk memperoleh hasil panen, menghasilkan makanan yang lezat dan berkualitas, serta menguji pH atau kandungan nutrisi dan dalam eksperimen tanah. Sehingga Teknologi Biosensor hidung elektronik (E-nose) merupakan perangkat cerdas yang telah berhasil diterapkan untuk penentuan kematangan buah, deteksi patogen yang ditularkan melalui tanah, dan serangan serangga, dan-lainnya.
Biosensor dalam pestisida dan deteksi residunya
Pestisida merupakan senyawa yang paling banyak terdapat dalam air, atmosfer, tanah, tanaman, dan makanan. Kekhawatiran masyarakat terhadap residu pestisida meningkat drastis karena efek toksisitas dan bioakumulasi pestisida yang tinggi serta risiko serius yang ditimbulkannya terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Oleh karena itu, sangat penting untuk memantau residu pestisida dengan menggunakan berbagai metode dan teknik analisis.
Sensor enzimatik yang didasarkan pada penghambatan enzim tertentu merupakan Biosensor yang paling banyak digunakan untuk deteksi residu pestisida. Imunosensor merupakan Biosensor yang menggunakan antibodi atau antigen sebagai elemen penginderaan spesifik dan memberikan sinyal yang bergantung pada konsentrasi. Alat ini mendeteksi dan memantau residu pestisida dengan cepat. Biosensor elektrokimia asetilkolinesterase merupakan alat yang sederhana, cepat, dan sangat sensitif yang digunakan untuk mendeteksi pestisida karbamat dalam buah dan sayuran.
Biosensor dalam Organofosfat
Organofosfat adalah kelompok senyawa kimia yang banyak digunakan sebagai insektisida, pestisida, dan herbisida dalam pertanian modern untuk mengendalikan berbagai macam serangga, hama, gulma, dan vektor penular penyakit. Konsentrasi insektisida, pestisida, herbisida, dan logam berat di lahan pertanian meningkat dari hari ke hari. Aspek ini mencemari tanah dan lingkungan serta menyebabkan banyak bahaya kesehatan bagi organisme hidup. Pemantauan senyawa organofosfat diperlukan di lahan pertanian untuk pembangunan yang sehat dan berkelanjutan. Sehingga Biosensor dapat memainkan peran penting dalam mendeteksi dan memantau kadar organofosfat di tanah dan air tanah.
Biosensor untuk mendeteksi patogen makanan dan mikotoksin
Biosensor juga digunakan dalam industri makanan untuk mendeteksi polutan kimia, patogen bawaan makanan, mikroba dan mengukur kadar makanan dalam minuman ringan, dan lain-lain. Sehingga Biosensor optik mendeteksi keberadaan Salmonella dan Typhimurium dalam susu dan jus apel dalam waktu 45 menit. Biosensor magnetik elektrokimia digunakan untuk mendeteksi bakteri salmonella dalam susu. Sehingga Biosensor fluorometrik mendeteksi dan mengukur kadar aflatoksin yang sebagian besar ditemukan dalam produk pertanian.
Biosensor yang digunakan untuk mengukur kadar Nitrat pada tanaman.
Dua Biosensor bakteri Enterobacter cloacae dan E. coli mendeteksi jumlah nitrat yang ada di dalam tanah dan Biosensor bakteri juga berguna untuk memperkirakan relung mikroba di lingkungan alami yang kompleks seperti rizosfer.
Biosensor untuk mendeteksi Herbisida
Biosensor mengukur dan mendeteksi herbisida yang menghambat fotosintesis pada tanaman seperti fenil urease dan triazina, dan lainnya. Sehingga Biosensor sianobakteri baru dapat digunakan untuk mendeteksi Herbisida karena sensitif terhadap herbisida pada tingkat bagian per juta. Yang sesuai untuk mendeteksi residu dalam air tanah dan tanah. Selain itu, Biosensor memberikan informasi tentang ketersediaan hayati herbisida dalam sampel lingkungan.
Keunggulan Biosensor
Beberapa keunggulan Biosensor dalam agrikultura ialah pembacaan yang spesifik dan akurat, mudah ditangani, dapat mengukur molekul nonpolar, tidak perlu pemantauan terus-menerus, dan canggih untuk mendeteksi dan memantau fitopatogen.
Kerugian pangan akibat serangan patogen seperti bakteri, virus, dan jamur pada tanaman merupakan masalah yang selalu terjadi dalam sektor agrikultura selama berabad-abad secara global. Maka, diperlukan Biosensor baru untuk mendeteksi, meminimalkan, dan memantau kerusakan akibat penyakit pada pertumbuhan tanaman, kerugian panen dan pascapanen serta untuk memaksimalkan produktivitas dan memastikan keberlanjutan pertanian.
Deteksi dan pencegahan penyakit tingkat lanjut pada tanaman sangatlah penting. Fitur utama Biosensor adalah stabilitas, biaya, sensitivitas, dan reproduktifitas. Kebutuhan akan pendeteksian yang cepat dan akurat secara daring membuka peluang bagi Biosensor di berbagai bidang agrikultura, analisis polutan di tempat pada tanaman dan tanah, serta deteksi dan identifikasi penyakit menular pada tanaman dan ternak.
Baca Juga : Perusahaan Terkemuka di Pasar Biosensor Global