Upload
buithuan
View
230
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Azwardi2209204009
Pembimbing: Dr. Muhammad Rivai, ST,MT.
JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Bagaimana mendesain SAW agar dapatberfungsi sebagai sebuah biosensor
Immobilisasi dan Penggunaan enzim glucose yang dilapiskan dipermukaan sensor SAW. mendeteksi sampel analit glucose
Bagaimana menggunakan rangkaianpengkondisi sinyal dan mikrokontrolermengolah data dari sensor
Kebutuhan akan sensor Implementasi Perangkat SAW
Tujuan dan manfaat penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah merealisasikanpembuatan biosensor yang berbasis SAW untukmengukur konsentrasi sampel larutan glukosa. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai dasarpenelitian untuk membuat biosensor glukosa yang bisa dikembangkan ke tahap selanjutnya
Kajian Pustaka dan Dasar TeoriKonsep Dasar BiosensorBiosensor dapat didefinisikan sebagai perangkat analitis terpaduunit biologis atau sistem biologis berasal dari elemen rekognisisensitif yang terintegrasi atau berhubungan dengan sistemtranduser.
Guilherme N.M. Ferreira1, Ana-Carina da-Silva and Brigitte Tome´ Trends in Biotechnology Vol.27 No.12
Acoustic Wave SensorsTheory, Design, and Physico-ChemicalApplications
D. S. Ballantine, Jr. S. J. Martin, A. J. Ricco
G. C. Frye, R. M. White , E. T. Zellers, H. Wohltjen
Gbr. Elemen suatu Biosensor
Gbr. Rangkaian Osilator SAW(María-Isabel Rocha-Gaso et al 2009)
Gbr. Surface Acoustic Wave (SAW) Devices by Colin K. Campbell, Ph.D.,D.Sc.
Gbr. Perangkat SAW
Gbr. Biological layer pada Permukaan SAW
Perencanaan Sistem
Osilator Mixer Filter FrekCounter
Multiplexer
Mikrokontroler
Osilator
Sensor SAW Ref
Sensor SAW 1
Gbr. Blok Diagram Sistem
Prosedur Percobaan Mempersiapkan Larutan Enzim Glucose Oxydase from
Aspergyllus Niger G6891 1000 unit powder 0.2 mg/mLdengan Reagent Sodium asetat buffer ph 5.1 50mM.
Mempersiapkan larutan glukosa D(+)-Glucose C6 H12O6 H2O MR= 198,17 gram/mol. Dengan berbagai konsentrasi
Mempersiapkan uap Glutaraldehyde from Sigma Aldrich dengan cara memanaskan 10mL Glutaraldehyde
Melakukan proses pelapisan Enzim Glucose Oxidasedipermukaan sensor SAW
Gbr. Skematik Dual Line SAW(David S Ballantine Jr, Hank Wolthjen)
Melakukan proses Immobilisasi Enzim Glucose Oxidasedengan cara mengalirkan Uap Glutaraldehyde dipermukaan sensor SAW untuk mendapatkan membranpelapis enzim
Membran pelapis enzim akan menciptakan ikatan matriksCrosslinking antara Enzim Glucose Oxidase dengansampel analit glucose yang akan diujikan
Gambar 1-6: Skema imobilisasi enzim menggunakan suatu crosslinker(Sheetal Paliwal, 2008)
Larutan kimia yang paling umum digunakan Crosslinking untukimmobilisasi enzim adalah gluteraldehyde. Kelompok aldehidahadir pada gluteraldehyde bereaksi kovalen dengan gugus aminopada enzim untuk membentuk hubungan imina stabil.
Crosslinking Glutaraldehyde
Memastikan masing-masing blok rangkaian sudahterkoneksi satu dengan yang lainnya sesuai denganperencanaan rangkaian.
Memastikan peralatan sudah terkoneksi dengankomputer sebagai media penampil data daripengujian
Sebelum pengujian sampel dipastikan output sensordalam keadaan stabil
Gbr. Model Pengujian Sampel pada Sensor SAW untuk sampel Lyquid (Harding et al 1997)
Gbr. Dasar Rangkaian Osilator SAW
Cara Kerja Eksperimen
Eksperimen dalam tesis ini dilakukan untuk mengukur danmengestimasi konsentrasi analit sampel glukosa yang diberikan pada sensor SAW. Pertama kali dilakukan adalahmelapisi sensor SAW dengan enzim glucose oxidase kemudiandikeringkan dengan uap glutaraldehyde selama lebih kuranglima belas menit. Proses pengeringan dengan uapglutaraldehyde ini untuk menciptakan ikatan matrikscrosslinking antara enzim glucose oxidase dengan uapglutaraldehyde (Jun Kondoh et al. 1994, Sheetal Paliwal 2008). Mempersiapkan analit sampel glukosa dengan konsentrasiterlarut 25%, 35%, 50%. Sampel analit glukosa akan ditaruhpada plastic cell, konstruksi plastic cell dibuat menyatu dengandivais SAW (G.L Harding et al 1997).
Pengujian Rangkaian
Gbr. Sinyal output sensor SAW setelahdikuatkan
Gbr. sinyal output dari rangkaian mixer
Menurut D Rivera et al 2003 Langkah-langkah analisa data Menentukan sekumpulan data yang merupakan baseline dan respon sensor ( baseline data adalah data yang cenderung terus mengalami peningkatan, sedangkan data respons sensor adalah data yang tiba-tiba menurun akibat adanya reaksi biokimia dipermukaan sensorMengabsolutkan data frekuensi baik baseline maupun respon hal ini dilakukan agar data dapat ditansformasikan ke dalam bentuk logaritma (log)Menerapkan transformasi logaritma pada frekuensi baseline dan respons (langkah 2). Manfaat dilakukannya transformasi logaritma ialah meminimalisir nilai varians dan dapat menormalkan data tanpa menghilangkan sifat asli data.Untuk mengetahui data yang bersifat outlier ( data yg keluar dari spek) digunakan metode quality control dengan menggunakan control chart (dengan bantuan software minitab).Dengan control chart dapat diketahui data mana yang keluar dari spek (ouitlier) dan data tersebut dibuang agar tidak mengganggu proses dan merusak kesimpulanMenghitung rata-rata dari baseline dan rata-rata dari respon untuk mengetahui nilai ∆ f
Hasil Percobaan
Berikut rangkuman dari uji ketiga sampel analit glukosa
Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 25% =1,4611Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 35% =7,4977Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 50% =10.5481
%= x 100
Barchart dan scatterplot hasil percobaan
50.00%35.00%25.00%
12
10
8
6
4
2
0
Konsentrasi Glukosa
De
lta
(f)
/f
x 1
00
%
10.5481
7.4977
1.4611
50.00%45.00%40.00%35.00%30.00%25.00%
10
8
6
4
2
Konsentrasi GlukosaD
elt
a (
f)/
f x 1
00
%
10.5481
7.4977
1.4611
Tabel Data
Kadar Glukosa Percobaan ∆f⁄f (%)
25%
1 1.4611
2 27.3181744
3 -13.7267298
4 -9.933167979
35%
1 7.4977
2 7.266628392
3 96.0759542
4 -0.3512532
50%
1 10.5481
2 12.65843017
3 -4.037501083
4 2.696450118
KesimpulanPada penelitian ini telah berhasil dilakukan implementasi komponen
tapis analog berbasis surface acoustic wave sebagai biosensor glukosapada sistem pendeteksi konsentrasi glukosa. Perbedaan tingkat
konsentrasi sampel analit glukosa menyebabkan perubahan frekuensiyang khas untuk setiap tingkatan konsentrasi sampel yang diujikan
Saran Untuk pengembangan lebih lanjut, hal-hal yang perlu penelitian lebih
lanjut atau perbaikan antara lain:Dalam mendesain rangkaian osilator hendaknya diperhatikan adanya
interferensi frekuensi dari luar sistem.Sensor SAW hendaknya dicari yang mempunyai frekuensi sama antara
satu dengan lainnya.