Freefastapp.net – Teknologi Biosensor dimulai dengan elektroda enzim yakni transduser kimia mini yang dideskripsikan oleh penemu pertama teknologi ini bernama Leland C. Clark pada tahun 1962. Sejak saat itu, para ilmuwan dari berbagai bidang seperti VLSI, Fisika, Kimia, dan Ilmu Material, telah mengembangkan perangkat biosensing yang lebih canggih, andal, dan matang untuk aplikasi di bidang kedokteran, pertanian, bioteknologi, militer dan deteksi serta pencegahan bioterorisme.
Biosensor adalah perangkat terintegrasi mandiri, yang menggabungkan elemen pengenalan biologis (reseptor biokimia) yang terhubung erat atau terintegrasi dalam transduser untuk menghasilkan sinyal elektronik digital yang sebanding dengan konsentrasi bahan kimia tertentu atau serangkaian bahan kimia.
Biosensor terdiri dari dua bagian utama yaitu bioreseptor dan transduser. Bioreseptor adalah komponen biologis ( dapat berupa jaringan, mikroorganisme, organel, reseptor sel, enzim, antibodi, asam nukleat, dan lain-lain.) yang menentukan analit target. Fraksi perbedaan adalah transduser, komponen detektor fisikokimia yang mengubah peristiwa deteksi menjadi sinyal yang dapat diukur.
Biosensor memiliki beberapa aplikasi potensial di klinik, diagnosis, kontrol proses, bioreaktor, kontrol kualitas, pertanian dan kedokteran hewan, diagnostik bakteri dan virus, kontrol air limbah industri, pertambangan, industri pertahanan militer, dan lainnya.
Manfaat Biosensor
Manfaat utama Biosensor ialah pengukuran cepat dan berkelanjutan, spesifisitas tinggi, penggunaan reagen yang sangat sedikit untuk kalibrasi, waktu respons cepat, serta kemampuan untuk mengukur molekul nonpolar yang tidak dapat diperkirakan oleh perangkat konvensional lainnya.
Fungsi Biosensor bergantung pada spesifisitas biokimia bahan yang aktif secara biologis. Pilihan bahan biologis akan bergantung pada beberapa faktor seperti spesifisitas, penyimpanan, stabilitas operasional dan lingkungan. Aplikasi utama Biosensor sejauh ini adalah dalam pemeriksaan glukosa darah karena potensi pasarnya yang besar dan luas. Aplikasi utama Biosensor lainnya selain pemantauan kadar glukosa pada pasien diabetes termasuk analisis makanan, aplikasi lingkungan, rekayasa protein dan aplikasi penemuan obat, dan pengolahan air limbah.
Tipe Biosensor Untuk Diketahui
Teknologi Biosensor sudah dan masih dikembangkan sampai saat ini dengan berbagai tujuan. Berikut beberapa tipe dari teknologi ini yang sudah berhasil dikembangkan oleh para ahli dengan manfaatnya masing-masing:
Biosensor Resonansi
Transduser gelombang akustik dalam jenis Biosensor ini digabungkan dengan antibodi (bio-faktor). Molekul analit (atau antigen) ditambahkan ke membran, massa membran beragam, yang mengakibatkan diversifikasi massa, selanjutnya diversifikasi frekuensi resonansi transduser. Perubahan frekuensi ini kemudian diukur.
Biosensor optik
Untuk jenis Biosensor ini, sinyal transduser keluaran yang diukur adalah cahaya. Biosensor didasarkan pada difraksi optik atau elektrokhemiluminesensi. Transduser optik sangat menarik untuk diaplikasikan pada deteksi bakteri secara langsung. Sensor ini berhasil mendeteksi perubahan kecil dalam indeks bias atau ketebalan, yang terjadi ketika sel menempel pada reseptor yang di imobilisasi pada permukaan transduser.
Mereka menghubungkan perubahan konsentrasi, massa, atau jumlah molekul dengan perubahan langsung pada karakteristik cahaya. Beberapa teknik optik telah dilaporkan untuk mendeteksi patogen bakteri, termasuk pemandu gelombang dielektrik monomode, resonansi plasmon permukaan , elipsometri, cermin resonansi, dan interferometer, dan lain-lain.
Biosensor resonansi plasmon permukaan (Surface Plasmon Resonance /SPR) adalah sensor optik berbasis area yang tidak berubah yang menerapkan lapisan emas tipis untuk pendekatan penginderaan. Interaksi antara analit yang mengalir di atas interaktan yang di imobilisasi pada permukaan emas diuji melalui deteksi refleksi minimum pada sensor susunan foto-detektor. SPR telah berhasil diterapkan untuk mendeteksi bakteri patogen dengan memanfaatkan imunoreaksi.
Biosensor piezoelektrik (PZ) menawarkan keluaran waktu nyata, kesederhanaan penggunaan, dan efektivitas biaya. Prinsip utamanya didasarkan pada pelapisan permukaan sensor PZ dengan bahan pengikat selektif, misalnya antibodi terhadap bakteri, dan kemudian menempatkannya dalam larutan yang mengandung bakteri. Bakteri akan mengikat antibodi, dan massa kristal akan meningkat sementara frekuensi resonansi osilasi akan berkurang secara proporsional.
Biosensor Termal
Jenis Biosensor ini memanfaatkan salah satu sifat dasar reaksi biologis yakni penyerapan atau produksi panas yang mengubah suhu media tempat reaksi berlangsung. Biosensor ini di kombinasikan dengan sensor suhu dengan menggabungkan molekul enzim yang di imobilisasi. Saat analit bersentuhan dengan enzim, reaksi panas enzim diukur dan di kalibrasi terhadap konsentrasi analit. Penggunaan umum Biosensor jenis ini meliputi deteksi pestisida dan bakteri patogen.
Biosensor Elektrokimia
Elektrokimia Biosensor terutama digunakan untuk mendeteksi DNA hibridisasi, obat pengikat DNA, konsentrasi glukosa, dan lainnya. Biosensor elektrokimia dapat di klasifikasikan berdasarkan pedoman perhitungan kelistrikan sebagai konduktometri, amperometri, dan potensiometri. Berlawanan dengan pendekatan optik, elektrokimia memungkinkan analis untuk bertindak dengan sampel yang keruh, dan biaya peralatan jauh lebih rendah. Di sisi lain, metode elektrokimia menghadirkan selektivitas dan sensitivitas yang sedikit lebih terbatas daripada metode optik.
Teknologi Biosensor Konduktometri menggunakan parameter yang diukur berupa konduktivitas listrik atau resistansi larutan. Ketika reaksi elektrokimia menghasilkan ion atau elektron, konduktivitas atau resistivitas larutan secara keseluruhan telah diubah. Konversi ini diakhiri dan dikalibrasi ke tingkat yang sesuai. Pengukuran konduktansi memiliki sensitivitas yang relatif rendah.
Biosensor Amperometri merupakan pendekatan penemuan elektrokimia yang paling umum diterapkan dalam Biosensor. Tipe ini memiliki sensitivitas tinggi untuk menemukan spesies elektroaktif yang ada dalam sampel uji biologis. Sehingga biosensor amperometri menghasilkan arus yang sebanding dengan konsentrasi zat yang akan dideteksi. Biosensor amperometri yang paling umum menggunakan elektroda Clark Oxygen.
Biosensor Potensiometri merupakan Biosensor yang paling jarang digunakan. Meskipun demikian, dalam kategori sensor ini, pedoman yang dihitung adalah potensi oksidasi atau reduksi dari reaksi elektrokimia. Dasar kerjanya didasarkan pada fakta bahwa aliran arus terjadi karena reaksi elektrokimia ketika tegangan diberikan pada elektroda dalam larutan. Tegangan di mana reaksi tersebut terjadi menunjukkan reaksi dan spesies tertentu.
Biosensor Berbasis Asam Nukleat
Teknologi Biosensor asam nukleat adalah instrumen analitis yang mengintegrasikan oligonukleotida dengan transduser sinyal. Probe asam nukleat di imobilisasi pada transduser dan berfungsi sebagai molekul bio-pengenalan untuk mendeteksi fragmen DNA atau RNA.
NanoBiosensor
Nanosensor dapat digambarkan dengan sederhana sebagai sensor yang berbasis pada nanoteknologi. Pengembangan nano Biosensor merupakan salah satu kemajuan terkini di bidang Nanoteknologi. Nanopartikel perak dan logam mulia tertentu lainnya memiliki banyak aplikasi penting di bidang pelabelan biologis, sistem pengiriman obat, filter, dan juga obat antimikroba, serta sensor.
Sensor bioluminesensi
Kemajuan terbaru dalam sensor bioanalisis telah mengarah pada pemanfaatan kemampuan enzim tertentu untuk memancarkan foton sebagai produk sampingan dari reaksinya. Fenomena ini dikenal sebagai bioluminesensi. Aplikasi potensial bioluminesensi untuk deteksi bakteri dimulai dengan pengembangan fag pelapor luciferase. Gen lux luciferase bakteri telah digunakan secara luas sebagai pelapor dalam mekanisme yang dapat diinduksi atau konstitutif.
Dengan cara yang dapat di induksi, gen reporter lux menyatu dengan promotor yang diatur oleh konsentrasi kombinasi yang diinginkan. Akibatnya, konsentrasi senyawa dapat diuji secara kuantitatif dengan menentukan intensitas bioluminesensi. Sistem bioluminesensi telah digunakan untuk mendeteksi berbagai mikroorganisme.
Baca Juga : Jenis Biosensor Dan Berbagai Pengaplikasiannya