Freefastapp.net – Dalam prinsip teknologi Biosensor, maka topik yang erat kaitannya ialah konsep sensor. Sensor sendiri merupakan perangkat yang mendeteksi perubahan besaran fisik seperti suhu, kelembaban, aliran air, intensitas cahaya dan lain-lain. dan mengubahnya menjadi kuantitas yang dapat diukur dan/atau dianalisis.
Untuk lebih mudah memaham konsep sensor ini, mari kita ambil contoh sederhananya. Kita semua tahu LDR atau Light Dependent Resistor. Ini adalah perangkat sederhana yang resistansinya berubah sesuai dengan intensitas cahaya sekitar. Biasanya, ketika intensitas cahaya tinggi, resistansinya sangat rendah dan jika intensitasnya tinggi, resistansinya melonjak ke nilai yang sangat tinggi. Artinya, perangkat sederhana seperti LDR dapat bertindak sebagai sensor cahaya karena menghasilkan kuantitas (resistansinya) yang sesuai dengan kuantitas yang diukurnya (cahaya). Demikian pula, Biosensor adalah perangkat yang mengubah sinyal biologis menjadi sinyal listrik yang lebih berguna.
Apa Itu Biosensor?
Definisi paling sederhana dari Biosensor adalah perangkat analitis yang mendeteksi perubahan dalam proses biologis dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Istilah Proses biologis dapat berupa elemen atau material biologis seperti enzim, jaringan, mikroorganisme, sel, asam, dan lain-lain.
Jadi, Biosensor adalah kombinasi elemen penginderaan biologis dan transduser, yang mengubah data menjadi sinyal listrik. Selain itu, akan ada sirkuit elektronik yang terdiri dari Unit Pengkondisi Sinyal, Prosesor atau Mikrokontroler, dan Unit Tampilan.
Dalam dunia kesehatan, teknologi biosensor merupakan instrumen kecil untuk pengukuran molekul dalam cairan tubuh seperti darah secara cepat dan mudah untuk tujuan diagnostik atau pemantauan. Perangkat ringkas ini memperoleh sinyal terukur, yang didapatkan oleh perangkat deteksi molekuler dan transduser. Biosensor beroperasi pada sampel yang diambil dari tubuh (pengujian in-vitro misalnya menggunakan setetes darah) atau dikenakan di dalam tubuh. Biosensor yang terkenal adalah tes kehamilan, pengukur glukosa darah, dan pengukur kolesterol.
Prinsip Biosensor
Bahan biologis yang diinginkan biasanya berupa enzim. Melalui proses yang dikenal sebagai pendekatan Elektroenzimatik. Pendekatan ini merupakan proses kimia untuk mengubah enzim menjadi sinyal listrik yang sesuai dengan bantuan transduser.
Salah satu respon biologis yang umum digunakan adalah oksidasi enzim. Oksidasi bertindak sebagai katalis dan mengubah pH bahan biologis. Perubahan pH akan secara langsung mempengaruhi kapasitas daya tampung enzim saat ini yang berhubungan langsung dengan enzim yang sedang diukur.
Keluaran transduser yaitu arus, merupakan representasi langsung dari enzim yang sedang diukur. Arus umumnya diubah menjadi tegangan sehingga dapat dianalisis dan direpresentasikan dengan tepat.
Cara Kerja Biosensor
Kombinasi elemen sensitif biologis dan transduser akan mengubah bahan biologis menjadi sinyal listrik yang sesuai. Bergantung pada jenis enzim, keluaran transduser akan berupa arus atau tegangan.
Kalau outputnya tegangan, maka itu sudah bagus. Namun jika outputnya adalah arus, maka arus ini harus diubah menjadi tegangan ekuivalen (menggunakan konverter arus ke tegangan berbasis Op-Amp) sebelum melanjutkan lebih jauh.
Sinyal tegangan keluaran biasanya sangat rendah amplitudonya dan ditumpangkan pada sinyal derau frekuensi tinggi. Jadi, sinyal tersebut diperkuat (menggunakan Penguat berbasis Op-Amp) lalu dilewatkan melalui Filter RC Low Pass.
Proses penguatan dan penyaringan sinyal ini merupakan tugas dari Unit Pemrosesan Sinyal atau Unit Pengkondisian Sinyal. Output dari unit pemrosesan sinyal adalah sinyal analog yang setara dengan kuantitas biologis yang diukur.
Manfaat Biosensor
Biosensor membawa banyak manfaat karena sifatnya yang cepat, tepat, mudah digunakan, dan seringkali terjangkau. Ini mempercepat proses deteksi dan pemantauan, misalnya saat pasien mengunjungi dokter, saat perawat mengunjungi pasien, atau saat pasien ingin memeriksa tubuhnya sendiri.
Dua tujuan utama biosensor adalah untuk mencegah dan memantau. Biosensor dapat diberikan kepada kelompok berisiko untuk deteksi dini yang akan mencegah penyakit. Ketersediaan biosensor juga akan memungkinkan pasien untuk memantau penyakit mereka dengan mudah dan teratur sehingga mereka dapat mengendalikan kehidupan mereka sendiri. Setiap pasien berbeda dan kondisinya berubah seiring waktu. Sulit dan memakan waktu untuk melakukan pemeriksaan darah melalui dokter dan laboratorium terpusat. Biosensor akan memberikan kemudahan dengan hasil yang lebih cepat.
Sinyal analog dapat ditampilkan langsung pada layar LCD, tetapi biasanya sinyal analog ini dilewatkan ke Mikrokontroler, di mana sinyal analog diubah menjadi sinyal digital, karena sinyal digital mudah dianalisis, diproses, atau disimpan.
Contoh Biosensor
Contoh sederhana dari teknologi Biosensor termasuk Glukometer, yang merupakan salah satu aplikasi paling umum. Diabetes adalah penyakit yang ditandai dengan tingginya kadar glukosa dalam darah. Memeriksa kadar glukosa darah secara teratur sangat penting bagi pasien diabetes. Glukometer adalah jenis biosensor yang mengukur konsentrasi glukosa dalam darah.
Biasanya, tes tersebut terdiri dari strip tes yang mengambil sampel kecil darah untuk menganalisis kadar glukosa. Sensor khusus ini menerapkan pendekatan Elektroenzimatik, yakni oksidasi glukosa.
Strip uji terdiri dari elektroda pemicu dan elektroda referensi. Ketika darah diletakkan pada strip tes, reaksi kimia sederhana terjadi dan arus listrik dihasilkan, yang berbanding lurus dengan konsentrasi glukosa.
Berbagai Jenis Biosensor
Biosensor diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu berdasarkan Elemen Biologis yang digunakan dalam analisis atau metode transduksi yang diterapkan. Seperti yang telah disebutkan, beberapa elemen biologis atau elemen bio-pengenalan yang umum digunakan adalah DNA, enzim, antibodi, mikroorganisme, jaringan, reseptor sel, dan lain-lain.
Klasifikasi Biosensor berikutnya dan yang paling umum digunakan didasarkan pada jenis transduksi yang digunakan dalam sensor, yaitu jenis fisikokimia yang dihasilkan dari peristiwa penginderaan. Selanjutnya, biosensor berdasarkan metode transduksi dibagi lagi menjadi tiga jenis. Mereka adalah:
- Biosensor Berbasis Massa
- Biosensor berbasis optik
- Biosensor Elektrokimia
Biosensor Piezoelektrik
Ini adalah subdivisi dari Biosensor berbasis Massa. Biosensor Piezoelektrik juga dikenal sebagai Biosensor Akustik karena didasarkan pada prinsip getaran suara. Ketika gaya mekanis diterapkan pada biosensor piezoelektrik, ia menghasilkan sinyal listrik.
Unsur-unsur biologis ditempelkan pada permukaan biosensor piezoelektrik. Biosensor piezoelektrik, yang pada dasarnya adalah pengubah massa ke frekuensi, mengubah getaran mekanis molekul penginderaan menjadi sinyal listrik proporsional.
Biosensor Elektrokimia
Dalam Biosensor elektrokimia, molekul biologis dilapisi pada permukaan penyelidikan. Molekul penginderaan ditahan pada tempatnya dengan bantuan membran yang tidak mengganggu. Kemudian, molekul penginderaan bereaksi secara tepat terhadap senyawa yang dideteksi dan menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan kuantitas yang diukur.
Biosensor Elektrokimia dapat menggunakan berbagai jenis transduser seperti Potensiometri, Amperometri, Impedimetri, untuk mengubah informasi kimia menjadi sinyal listrik yang dapat diukur.
Biosensor Optik
Serat Optik memainkan peran penting dalam prinsip Biosensor Optik. Serat optik memungkinkan deteksi elemen penginderaan berdasarkan sifat cahaya yang berbeda seperti penyerapan, hamburan, dan fluoresensi. Reaksi tersebut menyebabkan perubahan pada salah satu sifat yang disebutkan di atas sebagai akibat dari perubahan indeks bias permukaan yang berinteraksi. Salah satu keuntungan utama penggunaan biosensor optik adalah sifat non-listriknya. Hal ini memungkinkannya menganalisis beberapa elemen pada lapisan tunggal hanya dengan memvariasikan panjang gelombang cahaya.
Baca Juga : Biosensor Dalam Hubungannya Dengan Masa Depan Layanan Kesehatan