Freefastapp.net – Penggunaan biosensor, Pemantauan pencemaran lingkungan memerlukan perangkat yang cepat, andal, hemat biaya, dan berukuran kecil. Dunia modern saat ini menghadapi masalah besar berupa pencemaran lingkungan, yang disebabkan oleh pelepasan dan akumulasi berbagai zat berbahaya akibat perkembangan industri yang ekstrem, urbanisasi yang cepat, dan pertumbuhan populasi.
Polutan sendiri sangat beragam, mulai dari senyawa kimia hingga fisik, biologis, dan radiologis, dan tersebar luas di udara, tanah, dan air, yang memengaruhi semua sistem kehidupan, terutama kesehatan dan kehidupan manusia. Keselamatan dan keamanan lingkungan merupakan perhatian utama di seluruh dunia, sehingga pemantauan dan pengelolaan lingkungan yang bijaksana harus menjadi prioritas utama.
Sudah banyak para peneliti yang tertarik untuk menemukan solusi yang tahan lama untuk pemantauan lingkungan. Karena pengendalian zat beracun merupakan kondisi mendasar untuk pemulihan polusi. Biasanya, metode kromatografi klasik dan spektroskopi digunakan untuk mendeteksi kontaminan, yang umumnya memiliki karakteristik kepekaan dan selektivitas yang tinggi. Namun, metode ini melelahkan karena memerlukan beberapa langkah persiapan sampel, menggunakan bahan kimia beracun, dan memakan waktu. Selain itu, peralatan tersebut memerlukan operator yang berkualifikasi baik.
Kebutuhan untuk menggunakan beberapa perangkat yang cepat, selektif, sensitif, akurat, dan real-time untuk mendeteksi dan menyaring polutan menyebabkan pengembangan perangkat biosensing canggih. Perangkat ini harus menggabungkan teknik analisis dengan bioteknologi dengan cara yang cermat dan andal, dengan biaya rendah. Penggunaan Biosensor secara khusus masih dalam evaluasi risiko ekologis. Biosensor dalam kasus seperti itu penting untuk melengkapi analisis kimia tertentu. Untuk konstruksi Biosensor harus dipertimbangkan kompleksitas sampel lingkungan, karena penggunaannya untuk aplikasi teknologi sangat dibutuhkan.
Pemantauan polutan
Polutan lingkungan dapat dipantau menggunakan Biosensor tertentu. Prinsip deteksi harus didasarkan pada transduser fisik ataupun kimia yang sesuai serta terintegrasi. Dengan elemen biologis atau biomimetik yang kompatibel yang mengikat analit secara reversibel. Detektor mengidentifikasi dan mengubah reaksi yang dihasilkan menjadi sinyal penginderaan kualitatif dan kuantitatif untuk polutan yang ditargetkan dari sampel.
Polutan yang dilepaskan dari aktivitas industri, pertanian, dan aktivitas manusia intensif lainnya bersifat organik dan anorganik. Penggunaan Biosensor sangat penting untuk memantau kondisi aktual sampel tanah, air, dan udara guna mendeteksi polutan seperti pestisida, elemen yang berpotensi beracun, patogen, toksin, dan senyawa kimia pengganggu endokrin.
Apakah Biosensor alat yang tepat untuk masalah ini?
Biosensor adalah perangkat analitis yang masing-masing menggabungkan elemen penginderaan biologis untuk mendeteksi analit yang ditargetkan dari sampel kompleks. Biosensor mengubah sinyal biologis menjadi sinyal listrik, optik, atau termal yang dapat dideteksi. Sehingga Biosensor memberikan sensitivitas tinggi bahkan dengan konsentrasi analit yang sangat kecil. Biosensor memiliki komponen penting yang terlibat dalam proses deteksi yakni bioreseptor dan transduser.
Biosensor telah mengalami perkembangan yang cepat dan beragam dalam beberapa dekade terakhir karena kemampuannya untuk mengidentifikasi berbagai macam analit, seperti polutan, bakteri, jamur, obat-obatan, dan bahan tambahan makanan. Atribut tersebut menunjukkan penerapannya yang hebat di berbagai bidang termasuk bidang farmasi, kedokteran, industri, pemantauan lingkungan, pertanian, makanan, kimia forensik, keamanan dan pertahanan, robotika, dan lainnya.
Penggunaan utama Biosensor bergantung pada tugas spesifik area aplikasi. Kegunaannya dalam industri pangan misalnya ditunjukkan dalam pengendalian kualitas dan keamanan. Dengan membedakan komponen alami dan buatan, memantau proses fermentasi, dan lain-lain. Dalam penemuan obat dan ilmu klinis dan medis, penggunaannya direkomendasikan untuk mendeteksi bahan kimia atau virus yang menyebabkan berbagai penyakit, termasuk kanker.
Saat ini, ada peningkatan minat dalam mengembangkan sistem yang sangat akurat dan efisien untuk mengidentifikasi dan menyaring polutan lingkungan. Dibandingkan dengan jenis Biosensor lain, misalnya biomedis, Biosensor untuk pemantauan lingkungan memiliki fase non-penuaan karena kompleksitas analisisnya. Seperti matriks ekologi yang kompleks, yang mengganggu pengenalan polutan.
Sensor yang Digunakan untuk Pemantauan Lingkungan
Berikut adalah beberapa jenis Bisoensor yang digunakan untuk memantau lingkungan dan tingkat polutan yang berisiko mencemarinya:
Biosensor Berbasis Enzim
Enzim merupakan makromolekul dengan struktur D kompleks yang terdiri dari protein yang bertindak sebagai katalis biologis. Biosensor berbasis enzim menggunakan enzim tertentu sebagai elemen penginderaan biologis. Di kombinasikan dengan transduser yang mengubah sinyal yang dihasilkan oleh reaksi enzimatik menjadi respons terukur yang proporsional dengan konsentrasi analit.
Sinyal reaksi enzimatik dapat dihasilkan dalam berbagai bentuk seperti pelepasan termal, perubahan konsentrasi proton, emisi atau penyerapan oksigen, emisi atau penyerapan cahaya, dll. Transduser (optik, elektrokimia, termal, piezoelektrik) mengubah sinyal ini menjadi potensial, arus, pertukaran suhu, penyerapan cahaya, dll yang semuanya ini dapat diukur dengan berbagai cara.
Adapun Biosensor enzimatik telah menarik minat yang besar dalam beberapa tahun terakhir karena berbagai kelebihannya. Seperti spesifisitas dan selektivitas reaksi enzimatik yang tinggi. Berbagai macam analit yang dapat dideteksi, fleksibilitas dalam pendeteksian, dan kemurnian tinggi enzim yang tersedia
Biosensor Berbasis Sel Utuh (Mikroba)
Biosensor berbasis sel utuh menggunakan mikroorganisme alami atau rekayasa genetika (bakteri, jamur, alga, protozoa, atau virus) yang dapat berinteraksi dengan berbagai macam analit dan menghasilkan sinyal yang dapat dideteksi dan diukur oleh transduser tertentu. Beberapa transduser telah diintegrasikan dengan mikroorganisme, yang dibangun berdasarkan prinsip yang berbeda seperti listrik, kolorimetri, dan optik.
Biosensor mikroba beroperasi dalam berbagai kondisi kerja dan lebih sensitif terhadap sinyal lingkungan daripada yang konvensional. Mereka memiliki berbagai keunggulan: batas deteksi rendah, selektivitas tinggi, dan sensitivitas tinggi. Berdasarkan fitur-fitur ini, bioreseptor sel utuh dapat diaplikasikan di banyak bidang.
Selain kelebihan yang disajikan dibandingkan metode konvensional seperti sensitivitas tinggi, deteksi simultan beberapa senyawa, potensi tinggi untuk pemeriksaan di tempat, dan efektivitas biaya, Biosensor mikroba juga masih memiliki beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan dan diatasi. Kelemahan tersebut meliputi, waktu responsnya yang lama, sensitivitas sel terhadap variabel lingkungan (suhu, pH, dll.), dan kesulitan mempertahankan viabilitas sel untuk jangka waktu yang lama. Dibutuhkan pengembangan akan Biosensor mikroba yang lebih andal dari berbagai sisi untuk pemantauan lingkungan yang efektif.
Biosensor Berbasis Antibodi
Antibodi atau imunoglobulin adalah kelas besar glikoprotein yang diproduksi oleh sel-sel khusus sebagai bagian dari sistem imun untuk mendeteksi zat-zat berbahaya (antigen), seperti mikroorganisme dan bahan kimia. Antibodi dapat mengenali dan mengikat antigen, yang menghasilkan kompleks antibodi-antigen yang stabil. Bergantung pada cara pengambilannya, antibodi dapat berupa monoklonal atau poliklonal.
Biosensor berbasis antibodi, juga disebut imunosensor, adalah perangkat compact yang mendeteksi dan mengukur, menggunakan transduser, interaksi spesifik antara imunoglobulin dan antigen. Imunosensor memiliki keunggulan selektivitas dan sensitivitas yang lebih baik daripada metode analisis klasik. Pada saat yang sama, evolusi imunoreaksi pada permukaan detektor dapat diamati secara real-time. Namun, keterbatasan dalam penggunaan Biosensor berbasis antibodi juga harus dipertimbangkan, seperti sensitivitas pH dan suhu, konsumsi waktu yang cukup besar, dan kebutuhan untuk mengembangkan reagen khusus untuk setiap senyawa.
Baca Juga : Mengenal Biosensor dan Penerapannya Dalam Berbagai Bidang