PENERAPAN BIOSENSOR UNTUK MENDETEKSI GULA

DARAH

 

 

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Tugas Kelompok

pada Mata Kuliah Biofisika Semester Dua

yang Diampu oleh  Ibu Dr. Hermin Pancasakti K. S.Si, M.Si

 

 

 

KELOMPOK :

 1.      SELLA WIDYA ASTUTI                         (24020112120001)

 2.      ZIKRA HAYATI                                       (24020112120003)

 3.      NIKMATUS SALAMAH                            (24020112120004)

  4.      AYU SOFIANA DESY                              (24020112120008)

  5.      IKA WULANDARI                                    (24020112120009)

  6.      SUHARTATIK                                         (24020112120011)

 

 

 

 

JURUSAN BIOLOGI

            KELAS A             

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

KATA PENGANTAR

 

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan rahmat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya

makalah ini. Makalah ini berjudul “Penerapan Biosensoruntuk

Mendeteksi Gula Darah’’. Makalah ini menjelaskan tentang

pemanfaatan biosensor dalam mendeteksi gula darah, sehingga

memudahkan dalam mendeteksi suatu penyakit yang berkaitan dengan

kadar gula dalam darah.

Penyusun mengucapkan terima kasih terutama kepada Ibu Dr. Hermin

Pancasakti K. S.Si, M.Si sebagai dosen Biofisika yang telah

mengarahkan dan membimbing penyusun dalam menyelesaikan

makalah ini, serta terimakasih kepada teman-teman yang telah

membantu.

Semoga makalah ini dapat membantu mengatasi masalah yang

berhubungan dengan kadar gula darah.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka

dari itu, kami mengharapkan saran- saran untuk penyempurnaan

makalah ini.

                                                                                          Semarang, 19

Maret 2013

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

Penyusun

 

 

 

 

DAFTAR ISI

KATA

PENGANTAR…………………………………………………………

…………………………………. i

DAFTAR

ISI………………………………………………………………………

………………………………. i

Bab I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

…………………………………………………………………………

…………… 1

1.2 Rumusan 

masalah…………………………………………………………………

………………. 1

1.3

Tujuan…………………………………………………………………

……………………………….2

Bab II PENERAPAN BIOSENSOR UNTUK MENDETEKSI GULA

DARAH

2.1 Pengertian

Biosensor………………………………………………………………

……………….3

2.2 Aplikasi dari

Biosensor………………………………………………………………

…………….. 5

2.3 Cara Kerja

Biosensor………………………………………………………………

………………. 6

Bab III PENUTUP

3.1

Kesimpulan……………………………………………………………

……………………………….. 10

3.2

Saran……………………………………………………………………

………………………………… 1

DAFTAR

PUSTAKA……………………………………………………………

……………………………… 11

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1.            Latar Belakang

Perkembangan zaman yang sangat pesat menghasilkan teknologi yang

semakin tinggi pula dan para ahli fisika, biologi, kimia dan lainnya

berlomba-lomba untuk menciptakan teknologi yang semakin tinggi,

tepat guna dan bebas polusi. Dengan ditemukannya teknologi nano

tanpa disadari kita sudah berada didepan revolusi iptek yang akan

membawa dampak yang sangat berpengaruh dalam segala aspek

kehidupan manusia.

Dewasa ini, banyak penyakit yang disebabkan oleh kadar gula dalam

darah yang abnormal, gula darah adalah istilah yang mengacu kepada

tingkat glukosa di dalam darah. Konsentrasi gula darah atau tingkat

glukosa, diatur dengan ketat di dalam tubuh. Jika kadar gula darah ini

kelainan maka akan timbulah penyakit seperti diabetes, diabetes

merupakan penyakit mematikan dimana tubuh tidak dapat

menghasilkan insulin (hormon pengatur gula darah), insulin yang

dihasilkan tidak mencukupi dan insulin tidak bekerja dengan baik.

Oleh karena itu akan menyebabkan gula darah meningkat saat

diperiksa. Hal ini mendorong para peneliti bidang medis untuk 

mencari alat yang tepat untuk mendeteksi kadar gula darah, salah

satunya yaitu dengan menggunakan biosensor. Biosensor adalah

perangkat analitis, yang digunakan untuk mendeteksi suatu analit,

yang menggabungkan komponen biologis dengan detektor

fisikokimia, dengan menggunakan alat ini kadar gula dalam darah bisa

diketahui dan diatur supaya teratur dan kembali normal.

1.2.            Rumusan masalah

1.1.1        Apakah Biosensor itu?

1.1.2        Apa saja aplikasi dari  Biosensor itu?

1.1.3        Bagaimanakah cara kerja Biosensor dalam bidang medis

khususnya dalam mendeteksi kadar gula darah?

1.3.            Tujuan

1.3.1        Menjelaskan pengertian Biosensor

1.3.2        Menjelaskan aplikasi dari Biosensor

1.3.3        Menjelaskan cara kerja Biosensor bidang medis dalam

mendeteksi gula darah

 

 

BAB II

 Penerapan Biosensor untuk Mendeteksi Gula Darah

 

 

2.1         Pengertian Biosensor

Biosensor adalah alat untuk mendeteksi suatu analit yang

menggabungkan komponen biologis dengan komponen detektor

fisikokimia. Ini terdiri dari 3 bagian:

1.Unsur biologis sensitif bahan biologis misalnya

jaringan, mikroorganisme, organel, reseptor sel,

enzim, antibodi, asam nukleat, dan lain-lain.

2.Transduser atau elemendetektor, bekerja dengan

cara yang fisikokimia seperti optik

3.Elektronik yang terkait dengan prosesor sinyal yang

terutama bertanggung jawab untuk menampilkan

hasil.

Biosensor adalah suatu sensor yang dapat digunakan untuk menelaah

fungsi suatu material biologis atau jasad hidup, dan dapat juga

digunakan untuk mengetahui berfungsinya jasad tersebut. Biosensor

pertama kali dibuat adalah glucose sensor. Gula darah yang berbentuk

glukosa pada awalnya diukur secara kimiawi oleh para peneliti dari

perusahaan Ames di Indiana, Amerika Serikat, Ernie Adams dan

Anton Clemens adalah dua tokoh dalam pengembangan paper strip

(potongan kertas) yang dapat berubah warna karena reaksi kimia

dengan glukosa. Akan tetapi produk ini kurang popular karena banyak

mengandung kelemahan seperti akurasi rendah, kecepatan pengukuran

lambat. Biosensor glukosa saat ini mempunyai peranan penting dalam

aplikasinya sebagai pengukur konsentrasi glukosa di bidang klinis

maupun non klinis.

Proses kerjanya yaitu senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan

molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran. Hasil

interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial

listrik atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut

kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat

dimengerti. Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang

menggunakan transduser elektrokimia yaitu elektroda enzim untuk

menentukan kadar glukosa dengan metode amperometri.

Gambar: Biosensor untuk mendeteksi kadar gula dalam darah

Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya mempunyai tiga

generasi yaitu generasi pertama, dimana biosensor berbasis oksigen,

generasi kedua, biosensor menjadi lebih spesifik yang melibatkan

mediator diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga,

dimana biosensor berbasis enzyme coupling.

Kebutuhan akan Biosensor sebagai perangkat analis yang mampu

merespons secara selektif terhadap sampel analit yang bersesuaian dan

mengubah konsentrasinya menjadi sinyal listrik melalui sistem

rekognisi yang merupakan kombinasi antara unsur biologis dan

tranduser physico-chemical. Biosensor dapat memberikan alternatif

yang kuat dan murah untuk analitis konvensional, untuk pengujian

spesies kimia dalam matriks yang kompleks, biosensor dapat

membedakan analit target dari sejumlah zat yang tidak dapat bereakasi

dan berpotensi menginterferensi proses kimiawi, kemudian

menidentifikasi sampel yang diujikan. Kegunaan biosensor glukosa

untuk pengukuran konsentrasi glukosa secara garis besar dapat dibagi

menjadi dua, pertama pengukuran konsentrasi glukosa untuk tujuan

yang bersifat klinis, kedua aplikasi yang bersifat non klinis (R. Lowe

Christopher at al, 1990).

Biosensor glukosa digunakan untuk meneliti apakah ada kandungan

glukosa yang di luar batas dan pendeteksian ada tidaknya diabetes

melitus. Biosensor ini menggunakan silicon dan platinum. Reaksi

glukosa akan menghasilkan protein yang mempunyai sifat dielektrik

yang akan menghasilkan electrical output yang diukur melalui

bonding pads dari sensor.Biosensor terdiri dari 2 lapisan platinum

yaitu 1 lapisan poros untuk tempat bereaksi dan lapisan kedua terdiri

dari 2 bonding pads. Sensor terdiri dari 2 lapisan, lapisan pertama

merupakan ultra-thin, dan lapisan kedua terdiri dari bonding pads.

2.2  Aplikasi dari Biosensor

Aplikasi biosensor pada dasarnya meningkat seiring dengan

berkembangnya keperluan manusia dan kemajuan iptek. Tetapi secara

umum tetap didominasi untuk aplikasi dibidang medis dan lingkungan

hidup. Beberapa bidang aplikasi lainnya dapat dilihat sebagai berikut

1.Medis dan Farmasi;

1.1.   Mengontrol penyakit : diabetes, kolesterol, jantung dan lain-lain.

1.2.   Diagnosis untuk : obat, metabolit, enzim, dan vitamin.

1.3.   Penyakit infeksi, alergi.

2.  Lingkungan Hidup

2.1.   Kontrol polusi

2.2.   Monitoring senyawasenyawa toksik di udara, air, dan tanah.

3.  Kimia

3.1.   Mengontrol kualitas makanan (mendeteksi kontaminasi mikroba,

menentukan kesegaran, analisis lemak, protein dan karbohidrat dalam

makanan.

3.2.   Mendeteksi kebocoran, menentukan lokasi deposit minyak.

3.3.   Mengecek kualitas udara di ruangan.

3.4.   Penentuan parameter kualitas pada susu

4.  Pertanian

4.1.   Mengontrol kualitas tanah.

4.2.   Mendeteksi keberadaan pestisida

5.  Militer

Mendeteksi zat-zat kimia dan biologi yang digunakan sebagai senjata

perang (senjata kimia atau biologi) seperti virus, bakteri patogen, dan

gas urat syaraf.

Gambar: skema umum Biosensor

2.3    Cara kerja Biosensor

Pada dasarnya biosensor terdiri dari tiga unsur yaitu unsure biologi

(reseptor biologi), transduser, dan sistem elektronik pemroses sinyal.

Unsur biologi yang umumnya digunakan dalam mendesain suatu

biosensor dapat berupa enzim, organel, jaringan, antibodi, bakteri,

jasad renik, dan DNA. Unsur biologi ini biasanya berada dalam

bentuk terimmobilisasi pada suatu transduser. Immobilisasi sendiri

dapat dilakukan dengan berbagai  cara baik dengan

1.Adsorpsi fisik,

2.Menggunakan membran atau perangkap matriks

3.Membuat ikatan kovalen

Fig. 17.9. A simple biosensor combining on

electrochemical electrode and an enzyme immobilized

on to a semipermeable membrane.

Contoh umum dari biosensor komersial adalah biosensor glukosa

darah, yang

menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah glukosa darah

turun. Dalam melakukan hal itu pertama mengoksidasi glukosa dan

menggunakan dua elektron untuk mengurangi FAD (komponen

enzim) untuk FADH2. Pada gilirannya teroksidasi oleh elektrode

(menerima dua elektron dari elektroda) di sejumlah langkah. Arus

yang dihasilkan adalah ukuran konsentrasi glukosa.

Molekul glukosa yang dioksidasi oleh enzim glucose oxidase GOD

menghasilkan elektron yang ditangkap oleh elektroda sehingga kadar

glukosa berbanding lurus dengan sinyal elektronik yang diterima.

1.Data yang dihasilkan adalah ukuran kadar glukosa.

2.Transducer adalah electrode, sedang enzyme

sebagai bioreseptor atau komponen biologis aktif.

Fig. 17.7. A glucose electrode

Fig. 17.8. Mediated biosensor.

Fig. 17.6. Schematic outline of biosensor

Bagian yang paling penting adalah strip berbentuk persegi panjang

yang berfungsi sebagai sensor untuk menempatkan darah dan

mendapatkan pengukuran ditentukan dengan konverter analog-digital /

analog digital converter (ADC) dari mikrokontroler / microcontroller

unit (MCU).

Langkah pertama yang harus dilakukan untuk mengukur kadar gula

dalam darah adalah dengan mengubah konsentrasi glukosa menjadi

sebuah sinyal voltase. Hal ini mungkin terjadi dengan adanya sensor

khusus dalam strip /lempengan untuk amperometry.

Sensor ini menggunakan elektroda platinum dan perak untuk

membentuk bagian dari sirkuit listrik di mana hidrogen peroksida

terelektrolisis. Hidrogen peroksida diproduksi sebagai hasil dari

oksidasi glukosa pada membran oksida glukosa. Arus yang melalui

rangkaian menyediakan hasil pengukuran konsentrasi peroksida

hidrogen, sehingga konsentrasi glukosa dapat diketahui.

Sensor yang digunakan sebagai pengukur gula darah berdasarkan pada

elektroda oksida glukosa. Oksida glukosa diamobilisasi dalam

elektroda karbon aktif yang telah dilapisi platina. Enzim pada

elektroda digunakan untuk menentukan amperometry dengan

menggunakan deteksi elektrokimia dari hidrogen peroksida yang

dihasilkan. Sensor ini terdiri dari berbagai elektroda: lapisan membran

oksida glukosa, film polyurethane yang permeabel oleh glukosa,

oksigen, dan hidrogen peroksida.

Bahan biologis bergerak pada dukungan imobilisasi, membran

permeabel, di sekitar dari sensor. Zat yang akan diukur melewati

membran dan berinteraksi dengan materi bergerak dan menghasilkan

produk. Produk melewati membran lain untuk transduser. Transduser

mengubah produk menjadi sinyal listrik yang diperkuat. Peralatan

pemrosesan sinyal mengubah sinyal dan diperkuat menjadi layar

paling umum yang dapat dibaca dan dicatat.

Ketika larutan glukosa dibawa ke dalam kontak lewat membrane ke

dalam lapisan enzim dari reaksi oksidasi-reduksi, diubah menjadi

asam glukonat dan hidrogen peroksida dalam oksidase air, oksigen

dan glukosa. Akibatnya, konsentrasi oksigen sekitar elektroda

diturunkan. Hidrogen peroksida membawa perubahan dalam sinyal.

Elektroda mencatat laju reaksi. Tingkat diminition konsentrasi oksigen

sebanding dengan konsentrasi glukosa dari sampel.

BAB III

PENUTUP

 

3.1       Kesimpulan

3.1.1    Biosensor adalah alat untuk mendeteksi suatu analit yang

menggabungkan komponen biologis dengan komponen detektor

fisikokimia, yang terdiri dari unsur biologis sensitif,transduser dan 

elektronik yang terkait dengan prosesor sinyal.

3.1.2    Aplikasi Biosensor terdapat dalam berbagai bidang,

diantaranya bidang medis dan farmasi, lingkungan hidup, kimia,

pertanian, dan militer.        

3.1.3    Cara kerja Biosensor adalah mengoksidasi glukosa dan

menggunakan dua elektron untuk mengurangi FAD (komponen

enzim) untuk FADH2.

3.2       Saran

Di Indonesia penelitian di bidang biosensor telah berkembang pesat.

Tetapi kebanyakan penelitian di bidang ini berhenti pada tahap

publikasi ilmiah di jurnal-jurnal atau seminar-seminar. Sehingga

sudah seharusnya para peneliti dan pemerintah Indonesia

memanfaatkan momentum tersebut untuk dapat merintis dan

mengembangkan sistem sensor dengan kreatifitas, langkah dan

kebijakan yang lebih baik lagi.

 

 DAFTAR PUSTAKA

 

Bambang Widihastono. 2005. Biosensor. Warta Kimia Analitik. Situs

Web P2K LIPI.

Bambang Kuswandi, E.W Atmoko dan A. A Gani. 2006. Optical

Biosensor For Urea Based on Immobilised Urease on Sol-Gel

Glasses. Acta Pharmaceutica Indonesia Vol. 31 No. 2 Hal. 79-85.

Dedy Hermawan Bagus Wicaksono. Mengenal Biosensor

(2) : Memanfaatkan dan MeniruMahluk Hidup. Tokyo Institute of

Technology, Jepang. E-gagas.net

Fraden, J. 1993. AIP Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs

and Applications. American Institute of Physics. New York.

Frieder scheller,Florian Schubert. 1992. BIOSENSOR. Elsevier

Science Publishing Company inc: New York U.S.A

Hartati, Yeni Wahyuni. 2009. Deteksi Hibridisasi Dalam Biosensor

DNA Elektrokimia,

(http://resources.unpad.ac.id/unpadontent/uploads/

publikasi_dosen/deteksi%20hibridisasi.pdfDeteksi Hibridisasi Dalam

Biosensor Dna Elektrokimia).

Hartati, Yeni Wahyuni. 2007. Elektrokimia untuk Deteksi Urutan

DNA Tanpa

Indikator

Hibridisasi, (http://resources.unpad.ac.id/ unpadcontent/

uploads/publikasi_dosen/makalah%20seminar%20HKI%202007.pdf).

Irawan, M.Anwari.2007.Jurnal Glukosa dan Metabolisme

Energi.Volume 01(2007) No.06

Lee Yook Heng, Loh Han Cherndan Musa Ahmad. 2003. Biosensor

Potentiometrik untuk Penentuan Urea dan Ketoksikan Logam

Berat.Sains Malaysiana 23 Juli 2003.

Marks,Dawn B.,Allan D.Marks,Collen M.Smith.1996.Biokimia

Kedokteran Dasar. EGC: Jakarta

Meta Ira Yunita, Putri Kusumah Wardani, Andhini Alifiani, Fuji

Fitriani. Biosensor. In

Internet

Neil, A.Campbell,Jane B.Recee,Lawrence G.Michell.2006. Biologi

Jiid 1 Edisi 5. Erlangga: Jakarta

Putra, Sinly Evan. 2009. Biosensor dan Aplikasinya,

(http://www.chemistry.org/? sect=fokus&ext=43,diakses 15

Januari 2009).

Wikipedia.com. Biosensor. Situs Web Wikipedia English

Wicaksono, Dedy Hermawan Bagus. 2009. Mengenal Biosensor dan

Generasi Terbaru

Biosensor,http://wwwstd.ryu.titech.ac.jp/ ~indonesia/tokodai/z

oa/pdf/zoadedy.pdf).

Wikipedia. 2008. Sekuens DNA,(http://id.wikipedia.org /wiki/

Sekuens_DNA).

Wikipedia. 2009. Sekuensing

Asam Nukleat, (http://id.wikipedia.org /

/wiki/Sekuensing_asam_nukleat).

Yeni Wahyuni Hartati, Siti Rochani, H.H Bahti, M. Agma. Biosensor

Elektrokimia untuk Deteksi Urutan DNA Tanpa Indikator

Hibridisasi.Universitas Padjajaran Bandung. In Internet

Zunita, Megawati. 2009. Sensor Cepat dan Sensitif DNA Elektrokimia,

(http://www.pikiranrakyat.com /prprint.php?

mib=beritadetail&id=6963)