1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dopamin adalah salah satu senyawa katekolamin yang paling signifikan dalam memainkan peranan sebagai neurotransmiter yang dapat mempengaruhi fungsi otak (Deng, 2011). Defisiensi dopamin dalam jaringan otak menyebabkan gangguan neurologis seperti penyakit parkinson dan schizophrenia. Obat-obat yang digunakan untuk terapi gangguan tersebut pada umumnya adalah obat-obat yang memodifikasi transmisi dopamin. Dopamin dapat meningkatkan rasa senang, motivasi, daya pikir, tidak mudah lelah dan dapat memberikan rasa nyenyak ketika tidur. Efek ini hampir serupa dengan efek kokain. Oleh karena itu dopamin dapat disalahgunakan sebagai hormon untuk meningkatkan kadar dopamin dalam tubuh. Dalam hal ini maka penting perlu dilakukannya pengukuran terhadap dopamin (Lucia, 2006). Beberapa metode yang telah digunakan untuk penentuan dopamin antara lain adalah metode spektrofotometri (Idris, 2012), spektrofluorometri (Wang, 2001 dan Wang 2003), immunoassay (Nichkova, 2013), elektroforesis (Perry, 2011) dan kromatografi (Baranoskwa, 2002). Pada tahun 1990, Farmakope edisi Cina dan USP XXI menjelaskan bahwa kemiluminense dapat digunakan untuk penentuan dopamin namun tidak stabil dan mudah teroksidasi (Taghdiri, 2012). Beberapa penelitian yang telah dilakukan terhadap penentuan dopamin masingmasing memiliki kelemahan. Pada metode kromatografi, meskipun selektif dan
2
spesifik namun memerlukan biaya yang sangat mahal, pengerjaannya kompleks dan rumit. Demikian juga metode fluorometri membutuhkan banyak sampel dan waktu yang cukup lama (Adenkule, 2010). Oleh karena itu pada saat ini dikembangkan metode elektrokimia yang mempunyai keuntungan yaitu waktu analisis yang cepat, dan murah. Zhao (2001) juga menyebutkan bahwa penentuan dopamin dengan metode elektrokimia memiliki keunggulan seperti pengerjaannya mudah, dimensi kecil, respon cepat dan akurasi tinggi dibandingkan dengan metode spektroskopi atau kromatografi. Zhao (2001) melakukan penentuan dopamin dengan menggunakan elektroda glassi karbon yang dimodifikasi dengan asam sulfosalisilat. Dalam larutan buffer fosfat pada pH 7,4 puncak oksidasi meningkat secara linear dengan interval konsentrasi dopamin antara 5,5 x 10-7 sampai 2,2 x 10-5 M dan 2,2 x 10-5 M sampai 1,1 x 10-4 M. Limit deteksi yang diperoleh dengan voltametri pulsa diferensial (DPV) adalah 5,0 x 10-9 M. Penentuan dopamin secara elektrokimia banyak menggunakan elektroda padat seperti karbon, platina, dan emas. Elektroda padat cenderung memiliki permukaan yang heterogen dan kasar yang berpengaruh pada aktivitas elektrokimia. Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan modifikasi elektroda yang dapat membuat sifat elektroda tersebut berbeda sehingga dapat mempercepat transfer elektron dan lebih selektif terhadap analit. Kendala utama dalam penentuan dopamin dengan metode elektrokimia adalah adanya gangguan asam askorbat yang dapat teroksidasi pada potensial yang hampir sama dengan dopamin (Zhao, 2001). Shankar (2012) melakukan
3
penentuan dopamin dengan elektroda pasta karbon yang dimodifikasi dengan isoctyl fenoksi polyethoxy etanol (TX-100). Hasilnya menunjukkan adanya aktivitas elektrokatalitik yang baik terhadap oksidasi dopamin dalam larutan buffer asetat pH 5,5 dengan metode voltametri siklik dan voltametri pulsa diferensial. Dengan teknik voltametri pulsa diferensial ditemukan bahwa deteksi selektif dopamin dapat memisahkan potensial puncak oksidasi dopamin dengan asam askorbat sebesar 300 mV, dan limit deteksi 3,0 x 10-8 M. Selain itu telah dilakukan penelitian penentuan dopamin menggunakan elektroda pasta karbon dimodifikasi dengan film lapisan tunggal sodium dodecyl sulfate (SDS). Dilaporkan bahwa metode tersebut selektif dalam penentuan dopamin dengan adanya asam askorbat sebesar 220 kali lipatnya. Dalam larutan buffer fosfat pH 7,40, puncak oksidasi meningkat secara linear dengan konsentrasi dopamin dalam kisaran 5,0 x 10-7 sampai dengan 8,0 x 10-4 M, dengan limit deteksi 5,0 x 10-8 M. Penentuan
dopamin dengan menggunakan elektroda padat, misalnya
elektroda pasta karbon memiliki kelemahan yaitu adanya reaksi elektroda oksidatif dimana produk dopamin yang teroksidasi (dopamin-kuinon) dapat mengalami reaksi kimia lanjutan dan menghasilkan film melanin pada permukaan elektroda. Adanya asam askorbat pada matriks fisiologis dengan konsentrasi yang tinggi dibandingkan dengan neurotransmiter, menyebabkan oksidasi asam askorbat pada potensial yang hampir sama dengan dopamin dan mendominasi sinyal yang diamati. Dopamin-kuinon dapat mengalami reaksi reduksi dengan asam askorbat, bahkan ketika dalam konsentrasi rendah mengakibatkan oksidasi askorbat yang terus berlanjut pada permukaan elektroda. Tidak hanya asam
4
askorbat, adanya asam urat juga dapat mengganggu pengukuran dopamin karena memiliki potensial oksidasi yang hampir sama dengan dopamin (Zen, 2004). Hal tersebut dapat menghasilkan sensitivitas dan keberulangan yang rendah dalam penentuan dopamin (Berduque, 2008). Penentuan dopamin secara elektrokimia pada antarmuka di antara dua larutan elektrolit yang tidak saling bercampur (liquid-liquid interface)
atau
antarmuka cair-cair merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi hal di atas. Hal tersebut disebabkan transfer ion pada antarmuka cair-cair memungkinkan deteksi spesies elektroaktif dengan teknik elektroanalitik. Pada metoda ini membran dialisis memisahkan dua larutan yang mengandung elektrolit yaitu fasa organik dan fasa air. Proses elektrokimia pada antarmuka dua larutan yang tidak saling bercampur didasarkan atas adanya transfer ion dari analit yang melintasi antarmuka. Transfer ion ini dapat terjadi karena adanya perbedaan potensial yang diberikan diantara fasa organik dan fasa air (Herzog,2008). Transfer ion yang terjadi pada antarmuka cair-cair memberikan sinyal analitik, bukan reaksi oksidasi ataupun reduksi dari analit (Berduque,2011). Dengan tidak adanya reaksi oksidasi ataupun reduksi pada dopamin maka dopamin tidak akan menghasilkan produk teroksidasi yaitu dopamin-kuinon ataupun film melanin yang dapat menutupi permukaan elektroda. Diharapkan tanpa adanya gangguan tersebut hasil analisis dapat memberikan rentang konsentrasi linear dan keberulangan yang lebih baik serta limit deteksi yang lebih rendah. Tidak terbentuknya produk teroksidasi dari dopamin berarti juga menghilangkan terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi antara asam askorbat
5
dengan dopamin-kuinon. Selain itu, ion askorbat, asam urat, dan dopamin dalam campuran dapat dipisahkan dengan memberikan beda potensial yang sesuai pada antarmuka sehingga diharapkan memberikan selektivitas yang baik (Herzog, 2008). Untuk mengamati transfer ion melewati antarmuka karena adanya pemberian potensial, potensial yang diberikan harus sesuai sehingga dapat menyebabkan antarmuka terpolarisasi. Untuk membuat antarmuka terpolarisasi dilakukan dengan menambahkan garam elektrolit yang sesuai pada setiap fasa. Garam elektrolit yang dapat digunakan adalah LiCl sebagai elektrolit pendukung dalam fasa air dan tetrabutilamonium tetrafenilborat (TBATPB) digunakan sebagai elektrolit pendukung dalam fasa organik. Fasa organik yang sering digunakan adalah nitrobenzena (Vanysek, 2008). Pengamatan transfer ion dapat diukur secara voltametri. Dalam hal ini, transfer ion pada antarmuka diukur dengan menggunakan potensiostat dengan metode voltametri siklik. Voltametri pulsa diferensial digunakan untuk analisis kuantitatif. Agar dapat terjadi transfer ion, dopamin harus terprotonasi dalam fasa air. pH larutan mempengaruhi protonasi dopamin pada antarmuka dua larutan. (Herzog, 2008). Kinetika transfer ion dopamin pada antarmuka air dan pelarut organik ditentukan dengan menghitung potensial standar transfer ion (∆ Φo), dan energi bebas Gibbs (∆
, → ,
). Penentuan kadar dopamin pada antarmuka cair-
cair ini masih belum banyak diteliti, sehingga diharapkan penelitian ini dapat memberikan hasil penentuan dopamin dengan baik.
6
1.2 Rumusan Masalah 1.2.1
Bagaimana kinetika transfer ion dopamin pada antarmuka dua fasa yang tidak saling bercampur?
1.2.2
Bagaimana pengaruh pH larutan terhadap transfer ion dopamin dari fasa air ke fasa organik dan berapa pH optimumnya?
1.2.3
Bagaimana rentang konsentrasi linear, limit deteksi, keberulangan dan % perolehan kembali penentuan dopamin pada pH optimum?
1.2.4
Bagaimana selektivitas metode penentuan dopamin dengan adanya ion pengganggu asam askorbat dan asam urat pada pH optimum?
1.3 Tujuan 1.3.1
Untuk mengetahui kinetika transfer ion dopamin pada antarmuka dua fasa yang tidak saling bercampur.
1.3.2
Untuk mengetahui pengaruh pH larutan terhadap transfer ion dopamin dari fasa air ke fasa organik dan mengetahui pH optimum.
1.3.3
Untuk mengetahui rentang konsentrasi linear, limit deteksi, keberulangan dan % perolehan kembali penentuan dopamin pada pH optimum.
1.3.4
Untuk mengetahui selektivitas metode penentuan dopamin dengan adanya ion pengganggu asam askorbat dan asam urat pada pH optimum.
.
7
1.4 Manfaat Penelitan Manfaat penelitian ini adalah dapat mengetahui kinetika transfer ion dopamin pada antarmuka cair-cair yang diindikasikan oleh potensial standar transfer ion dopamin (∆ Φo), dan energi bebas Gibbs ((∆
, → ,
). Selain itu
dapat juga mengetahui kondisi validasi metode yang digunakan dan aplikasinya dalam pengukuran sampel dopamin komersil.
