Freefastapp.net – Istilah “teknologi biosensor” merupakan kependekan dari ‘’biological sensor’’ atau “sensor biologis”. Perangkat ini terdiri dari transduser dan elemen biologis yang dapat berupa enzim, antibodi, atau asam nukleat. Bioelemen berinteraksi dengan analit yang diuji dan respons biologis diubah menjadi sinyal listrik oleh transduser. Bergantung pada aplikasi khususnya, biosensor juga dikenal sebagai imunosensor, optroda, cermin resonansi, chemical canaries, biochip, glukometer, dan biokomputer. Definisi biosensor yang umum dikutip adalah:
“Perangkat penginderaan kimia yang di dalamnya pengenalan yang berasal dari biologis digabungkan ke transduser, untuk memungkinkan pengembangan kuantitatif beberapa parameter biokimia yang kompleks.” Setiap biosensor terdiri dari komponen biologis yang bertindak sebagai sensor, dan komponen elektronik yang mendeteksi dan mengirimkan sinyal.
Berbagai zat dapat digunakan sebagai bioelemen dalam biosensor. Contohnya termasuk asam nukleat, protein, protein atau lektin tanaman, dan bahan kompleks seperti irisan jaringan, mikroorganisme, dan organel. Protein biasanya meliputi enzim dan antibodi. Biosensor berbasis antibodi juga disebut imunosensor.
Sinyal yang dihasilkan saat sensor berinteraksi dengan analit dapat berupa listrik, optik, atau termal. Sinyal tersebut kemudian diubah melalui transduser yang sesuai menjadi parameter listrik yang dapat diukur – biasanya arus atau tegangan.
Peran Penting Biosensor
Probe biosensor menjadi semakin canggih, terutama karena kombinasi kemajuan dalam dua bidang teknologi yaitu mikroelektronika dan bioteknologi. Biosensor adalah perangkat yang sangat berharga untuk mengukur spektrum analit yang luas termasuk senyawa organik, gas, ion, dan bakteri.
Sejarah Biosensor
Eksperimen pertama yang menandai asal mula biosensor dilakukan oleh Leland C. Clark. Untuk eksperimennya, Clark menggunakan elektroda platinum (Pt) untuk mendeteksi oksigen. Ia menempatkan enzim glukosa oksidase (GOD) sangat dekat dengan permukaan platina dengan menjebaknya pada elektroda dengan sepotong membran dialisis. Aktivitas enzim dimodifikasi sesuai dengan konsentrasi oksigen di sekitarnya. Glukosa bereaksi dengan glukosa oksidase (GOD) untuk menghasilkan asam glukonat dan menghasilkan dua elektron dan dua proton, sehingga mereduksi GOD.
GOD yang tereduksi, elektron, proton, dan oksigen di sekitarnya semuanya bereaksi untuk menghasilkan hidrogen peroksida dan GOD teroksidasi (bentuk aslinya), sehingga membuat lebih banyak GOD tersedia untuk lebih banyak glukosa untuk bereaksi. Semakin tinggi kandungan glukosa, semakin banyak oksigen yang dikonsumsi dan semakin rendah kandungan glukosa, semakin banyak hidrogen peroksida yang diproduksi. Ini berarti peningkatan hidrogen peroksida atau penurunan oksigen dapat diukur untuk memberikan indikasi konsentrasi glukosa.
Jenis-Jenis Biosensing
Biosensing bekerja dengan berbagai cara yang berbeda. Jika bioelemen mengikat analit, sensor tersebut disebut sebagai sensor afinitas. Sehingga bioelemen dan analit menimbulkan perubahan kimia yang dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi substrat, sensor tersebut disebut sensor metabolik. Jika elemen biologis bergabung dengan analit dan tidak mengubahnya secara kimia tetapi mengubahnya menjadi substrat tambahan, biosensor tersebut disebut sensor katalitik.
Jenis Elemen Penginderaan
Enzim
Enzim adalah protein yang memiliki selektivitas tinggi untuk substrat tertentu, yang mengikatnya, sehingga menghasilkan perubahan katalitik. Sehingga Enzim tersedia secara komersial dalam keadaan yang sangat murni dan karenanya berguna dalam produksi massal sensor enzim. Enzim dapat difiksasi ke permukaan transduser melalui penyerapan, pengikatan kovalen, dan penjebakan dalam gel atau polimer yang dihasilkan secara elektrokimia.
Antibodi atau imunosensor
Antibodi diproduksi oleh limfosit B sebagai respons terhadap rangsangan antigenik seperti penyerang asing atau mikroba. Bila digunakan sebagai biosensor dalam uji imuno, antibodi diimobilisasi pada permukaan transduser melalui ikatan kovalen dengan konjugasi gugus amino, karboksil, aldehida, atau sulfhidril. Antibodi sensitif terhadap perubahan pH, kekuatan ionik, inhibitor kimia, dan suhu. Sensor imun biasanya menggunakan transduser optik, fluoresensi, atau akustik.
Mikroorganisme
Mikroba dapat digunakan untuk mendeteksi konsumsi oksigen atau karbon dioksida di lingkungan menggunakan teknik elektrokimia. Biosensor mikroba memiliki keuntungan karena lebih murah daripada enzim atau antibodi dan lebih stabil. Namun, biosensor mikroba mungkin kurang selektif daripada enzim atau antibodi.
Bioelemen lainnya seperti organel, asam nukleat, dan jaringan biologis telah diteliti sebagai biosensor.
Jenis-Jenis Transduser
Transduser elektrokimia
Transduser ini berguna dalam sinyal elektrokimia, amperometrik, dan potensiometrik. Elektroda ini umumnya terbuat dari platinum, emas, perak, baja tahan karat, atau bahan inert berbasis karbon. Transduser amperometrik mendeteksi perubahan arus yang terjadi karena oksidasi atau reduksi. Arus mencerminkan reaksi yang terjadi antara analit dan bioelemen. Transduser potensiometrik dapat mengukur akumulasi muatan (potensial) sel elektrokimia. Serta Transduser biasanya terdiri dari elektroda selektif ion dan elektroda referensi.
Transduser optik
Fluoresensi umumnya digunakan dalam transduksi sinyal, terutama saat menggunakan enzim dan antibodi. Probe serat optik terdiri dari setidaknya dua serat. Satu dihubungkan ke sumber cahaya dengan rentang panjang gelombang tertentu dan menghasilkan gelombang eksitasi. Yang lainnya dihubungkan ke fotodioda yang mendeteksi perubahan kerapatan optik pada panjang gelombang yang dipilih. Transduser resonansi plasmon mengukur perubahan indeks bias pada dan dekat permukaan elemen penginderaan.
Transduser akustik
Ini adalah perangkat yang menggunakan gelombang akustik mekanis sebagai sistem transduksi. Membran berisi material yang berinteraksi secara kimia dan bersentuhan dengan material piezoelektrik. Perangkat ini bervariasi menurut proses pemandu gelombang yang digunakan. Biasanya, perangkat gelombang akustik massal (BAW) dan gelombang akustik permukaan (SAW) digunakan.
Transduksi kalorimetrik
Transduksi yang satu ini mengukur panas dari reaksi biokimia antara elemen penginderaan dan analit.
Penerapan Biosensor di Berbagai Bidang
Biosensor adalah perangkat yang terdiri dari elemen biologis dan detektor fisikokimia yang digunakan untuk mendeteksi analit. Instrumen ini memiliki berbagai macam aplikasi mulai dari klinis hingga lingkungan dan pertanian. Perangkat ini juga digunakan dalam industri makanan. Beberapa contoh bidang yang menggunakan teknologi biosensor meliputi:
- Pemantauan perawatan kesehatan umum
- Pemindaian penyakit
- Analisis klinis dan diagnosis penyakit
- Aplikasi veteriner dan pertanian
- Pemrosesan dan pemantauan industri
- Pengendalian polusi lingkungan
Biosensor dapat menyediakan perangkat deteksi yang hemat biaya, mudah digunakan, sensitif, dan sangat akurat dalam berbagai penelitian dan aplikasi komersial. Beberapa contoh aplikasi ini diantaranya:
Aplikasi Klinis dan Diagnostik
Salah satu contoh biosensor yang diterapkan secara klinis yang terkenal adalah monitor glukosa, yang digunakan secara rutin oleh penderita diabetes untuk memeriksa kadar gula darah mereka. Perangkat ini mendeteksi jumlah glukosa darah dalam sampel darah yang tidak diencerkan sehingga memungkinkan pengujian dan pemantauan mandiri yang mudah yang telah merevolusi manajemen diabetes.
Aplikasi dalam industri
Biosensor digunakan dalam industri makanan untuk mengukur karbohidrat, alkohol, dan asam, misalnya, selama proses pengendalian mutu. Perangkat tersebut juga dapat digunakan untuk memeriksa fermentasi selama produksi bir, yoghurt, dan minuman ringan. Aplikasi penting lainnya adalah penggunaannya dalam mendeteksi patogen dalam daging segar, unggas, atau ikan.
Aplikasi lingkungan
Biosensor digunakan untuk memeriksa kualitas udara dan air. Perangkat tersebut dapat digunakan untuk mengambil jejak organofosfat dari pestisida atau untuk memeriksa tingkat toksisitas air limbah, misalnya.
Baca Juga : Manfaat Biosensor: Jenis Dan Ciri Utamanya