Pengembangan Strip Test untuk Pendeteksian Pestisida Chlorpyrifos dengan Platform Magnetik

Pengembangan Strip Test untuk Pendeteksian Pestisida Chlorpyrifos dengan Platform Magnetik Andrew Prihatmoko, Ivandini T.A., Endang Saepudin Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia Kampus UI Depok, 16424, Depok, Jawa Barat, Indonesia E-mail : [email protected] Abstrak Pestisida menyebabkan reaksi inhibisi irreversible pada enzim asetilkolinesterase (AChE), yang bekerja sebagai pengatur reaksi hidrolisis asetiltiokolin menjadi tiokolin dan asam asetat pada neurotransmitter manusia (Massouli, 1993). Paparan pestisida dapat menghambat kerja impuls pada system syaraf manusia karena asetiltiokolin mempengaruhi memori, tidur, dan kemampuan konsentrasi. Persediaan asetiltiokolin yang sedikit dapat dihubungkan dengan penyakit alzheimer (Tuoro, et al, 2011). Deteksi pestisida Chlorpyrifos dapat dilakukan dengan menggunakan biosensor dengan metode elektrokimia karena tiokolin yang dihasilkan dari reaksi enzimatik asetiltiokolin menggunakan AChE bersifat elektroaktif. Pada penelitian ini dikembangkan sensor pestisida menggunakan elektroda Oxidized Boron Doped Diamond (OBDD). Penambahan AChE pada asetiltiokolin klorida (ACTCl) memberikan respon arus yang menunjukkan puncak oksidasi tiokolin dengan kontak optimum antara AChE dan ACTCl adalah 30 menit pada pH 7,6. Penambahan pestisida menurunkan respon arus yang dihasilkan dengan waktu inhibisi optimum 20 menit. Pengujian juga dilakukan dengan menggunakan metode strip test untuk menghasilkan deteksi yang lebih selektif. AChE diimobilisasi pada permukaan magnetic beads sebelum diimobilisasikan pada strip test untuk mendapatkan hasil yang lebih sensitif. Linearitas yang lebih tinggi pada pengukuran variasi konsentrasi Chlorpyrifos dan nilai batas deteksi yang lebih kecil diperoleh pada pengukuran dengan metode strip test dengan AChE terimobilisasi magnetic beads. Validasi dilakukan melalui pendeteksian pada sampel air ledeng yang diinjeksikan dengan Chlorpyrifos.

Development of Strip Test Method for Detection of Pesticides Chlorpyrifos with Magnetic Platform Abstract Pesticides cause irreversible inhibition to the enzymatic reaction of acetylcholinesterase (AChE), which works as a regulator for the hydrolysis of acetylcholine to choline and acetic acid in human neurotransmitters (Massouli, 1993). Pesticide inhibits the action of impulses in the human nervous system since acetylcholine affects memory, sleep, and the ability to concentrate. The decrease of acetylcholine concentration can be attributed to Alzheimer's disease (Tuoro, et al, 2011). The detection of the pesticide Chlorpyrifos can be performed using the method of electrochemical biosensors as thiocholine is electroactive. In this research, oxidized boron-doped Diamond (OBDD) was utilized as the working electrode. The addition of AChE in acetylthiocholine chloride (ACTCl) provides current responses, which can attributed to the oxidation peak of tiocholine. An optimum contact time between AChE and ACTCl of 30 min at pH 7.6 was observed. The addition of pesticides reduces the current responses at a 20 min optimum inhibition time. AChE was later modified with biotin and immobilized by using magnetic beads. The method was then applied using strip test method, to achieve a more selective detection method. AChE was immobilized at the surface of magnetic beads before imobilized at the strip test to increase the sensitivity. Better linearity and lower limits of detection can be achieved for various concentration of Chlorpyrifos. Furthermore, validation was performed for the detection of tap water injected by Chlorpyrifos.

Keyowrd: Acetylcholine chloride; acetylcholinesterase; cyclic voltammetry; test strips; boron-doped diamond; oxidized boron-doped diamond

1. PENDAHULUAN

Pengembangan strip..., Andrew Prihatmoko, FMIPA, 2015

Pestisida merupakan senyawa kimia yang banyak digunakan dalam bidang pertanian dan digunakan untuk membasmi hama. Selain itu, pestisida juga digunakan dalam rumah tangga, seperti untuk membasmi nyamuk, lalat, dan serangga lainnya. Penggunaan serangga yang besar inilah yang membuat banyak bahan aktif pestisida yang beredar di pasaran. Banyaknya bahan aktif ini, dapat membuat keuntungan maupun kerugian bagi manusia. Penggunaan pestisda dapat menguntungkan secara ekonomi, namun dapat merugikan bagi kesehatan manusia. Beberapa metode telah dikembangkan untuk pendeteksian suatu pestisida, antara lain kromatografi gas (Dolores et a.l, 2001) atau kromatografi cair (Wang et al., 1999), spektrometri (Rodrignez, et al., 1997; Tuxelli, Bag, & Turker, 2001), spektroskopi inframerah (Deheidel et al., 1998; Daghbouche et al., 1995; Mc Garvey, 1993; Pulgarin et al., 2006), spektrometri fluorescence (De kok et al., 1992), dan spektrometri massa (Lau et al., 1995). Kelemahan dari metode diatas adalah harganya yang cukup mahal, karena membutuhkan peralatan yang mahal juga. Selain itu, diperlukan teknisi yang dapat mengoperasikan alat-alat tersebut karena tingkat kesulitan menggunakan alat-alat tersebut. Oleh karena itu, dikembangkanlah suatu metode yang baru yang murah dengan selektifitas yang baik juga, yaitu dengan menggunakan biosensor. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Yudistira Tesla (2013) telah mengukur perilaku elektrokimia pada sistem asetiltiokolin iodida (ACTI) pada elektroda HBDD dan elektroda OBDD. Penelitian yang dilakukan ini menunjukkan bahwa pendeteksian pestisida dapat dilakukan pada elektoda OBDD. Penelitian ini dilanjutkan oleh Gadis Putri (2014) dan menunjukkan bahawa sinyal yang dihasilkan memiliki 2 peak yaitu peak iodin dan peak dari tiokolin itu sendiri. Penelitian ini juga menunjukkan pendetksian dengan modifikasi AChE pada magnetic beads dapat meningkatkan sensitifitas dari biosensor. Pendeteksian dengan menggunakan sistem asetiltiokolin klorida (ACTCl) sendiri telah dilakukan sebelumnya oleh Ferinastiti (2014). Enzim AChE yang digunakan juga telah dimodifikasi dengan magnetic beads yang juga dapat menningkatkan senstifitas dari biosensor. Pada penelitian akan melanjutkan penelitian Ferinastiti tersebut dengan mengembangkan menggunakan metode strip test. Ilustrasi penggunaan metode strip test seperti gambar berikut a

d

b c

e

Gambar 1.2 Ilustrasi Perangkat Strip Test


3

Keterangan: a

= Sample pad terbuat dari glass fiber filter

b

= Conjugate pad terbuat dari glass fiber filter

c

= Membran nitroselulosa berukuran

d

= Test zone dari membran nitroselulosa

e

= Absorbent pad dari glass fiber filter

Apabila pestisida yang diuji diteteskan pada daerah sampel pad pada strip test (pada bagian a), sampel pestisida akan bergerak diatas strip test melalui gaya kapiler menuju conjugate pad (bagian b), nitrocellulose membrane (bagian c), test zone (bagian d), dan absorbent pad (bagian e). Di atas test zone sampel diharapkan membentuk kompleks AChEPestisida-ACTCl yang kemudian dapat dilarutkan dan diukur dengan teknik elektrokimia. Pada penelitian ini akan dikembangkan strip test untuk deteksi pestisida organofosfat secara kuantitatif dengan metode elektrokimia. Pada dasarnya strip test terbuat dari kertas nitroselulosa dan juga menggunakan fiber filter glass sebagai tempat untuk sample pad dan conjugate pad. Kedua kertas ini diletkkan diatas plastic backing dan disesuaikan dengan ukuran yang dibutuhkan. Pada penelitian ini, tujuan penggunaan magnetic beads adalah sebagai media pengumpul AChE. Apabila di atas test zone ditambahkan asetiltiokolin, dan tepat di bagian bawah test zone diletakkan suatu batang magnet, molekul AChE tidak bergerak (terimobilisasi) pada test zone dan akan bereaksi dengan asetiltiokolin yang ditambahkan sampai selesai. Diharapkan penggunaan magnetic beads ini dapat menghasilkan pengukuran yang lebih akurat dan sensitif.

2. Tinjauan Pustaka 2.1 Chlorpyrifos Chlorpyrifos memiliki nama kimia 0,0-diethyl-0-(3,5,6-trichloro-2-pyridinyl) phosphorothioate. Chlorpyrifos, merupakan salah satu dari sekitar 100 insektisida organofosfat yang dikomersialkan pada tahun 1965 dan juga merupakan salah satu insektisida komersial yang sering digunakan dalam bidang agrikultur (Samet, Youssef et al., 2010). Insektisida ini bertahan lama di dalam tanah selama 60-120 hari, dengan degradasi yang dilakukan oleh mikroba (Samet, Youssef et al., 2010). Insektisida memiliki keuntungan dalam membasmi serangga pada tanaman, dengan menyerang sistem saraf pada serangga. Namun, racun dari insektisida ini menjadikan


bertambahnya masalah di dunia, terutama di daerah pedesaan. Residu dari Chlorpyrifos, dapat terdeteksi pada air dan tanah. Chlorpyrifos dapat menginhibisi fungsionalitas sistem enzim asetilkolinesterase pada sistem saraf, dengan efek keracunannya yang telah dilaporkan yaitu sakit kepala, pusing, keringat berlebih, penglihatan tidak jelas, kram, diare, dan beberapa kasus sampai meninggal (Samet, Youssef et al., 2010).

Gambar 2.1 Struktur kimia Chlorpyrifos (Samet, Youssef et al., 2010). 2.2 Enzim Asetilkolinesterase (AChE) Asetilkolinesterase (AChE) merupakan suatu kelas enzim yang dapat mengkatalisis hidrolisis asetiltiokolin, yang merupakan suatu ester dan merupakan suatu neurotransmitter (Fukuto, 1990; Stenersen, 2004). Enzim AChE mempunyai KM 9,5x10-9, Kcat 1,4x104 S-1, efisiensi katalitik (Kcat/KM) 1,5x108 M-1S-1 adalah suatu katalisator yang baik (Tuti, 2009). Enzim AChE dengan konsentrasi tinggi, terdapat di sitoplasma ujung-ujung saraf kolinergenik, lokasinya spesifik (Ganong, 1995). Selain di system saraf, AChE juga terdapat di darah. Reaksi katalis oleh enzim AChE adalah sebagai berikut:

Gambar 2.3 Reaksi Asetiltiokolin menjadi Tiokolin (P.Raghu, 2013).

2.3 Biosensor Biosensor didefinisikan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) sebagai perangkat yang mampu menyediakan informasi analitik kuantitatif atau semi-kuantitatif spesifik menggunakan suatu komponen biologis (biokimia reseptor) yang berkontak langsung dengan komponen transduser. Biosensor adalah suatu perangkat yang dapat mengindentifikasi dan kuantifikasi, suatu analit dari sampel matrix, untuk sampel, air, makanan, darah, atau urin (Sabine et al., 2011). Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang menggunakan transduser elektrokimia, yaitu elektroda enzim untuk menentukan kadar glukosa dengan metode amperometri. Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya mempunyai tiga generasi yaitu generasi pertama; yaitu biosensor berbasis oksigen, generasi kedua; biosensor


5

menjadi lebih spesifik yang melibatkan “mediator” diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga; yaitu biosensor berbasis enzyme coupling. Pada dasarnya, biosensor terdiri dari tiga unsur, yaitu unsur 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 adsorpsi fisik, dengan menggunakan membran atau perangkap matriks, atau dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser. 3. Metode Percobaan 3.1 Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah magnetic beads yang termodifikasi avidin, K2HPO4, KH2PO4, Asetiltiokolinesterase(AChE), Asetiltiokolin Klorida (ACTCl), Bovine serum albumin (BSA), Sulfo-NHS-Biotin, H2SO4, NaOH, magnetic beads, Phosphate Buffer Saline (PBS), aquabidestilata, methanol, gliserol, 1-propanol, chlorpyrifos, lempeng elektroda BDD dan glassy carbon. Peralatan dan instrumentasi yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah beaker glass, Erlenmeyer, pipet, botol timbang, volumetrik 5 ml dan 10 ml, pipet tetes, batang pengaduk, spatula, botol semprot, labu ukur 50,100,dan 250 m, magnetic stirrer, stir bar, hotplate, sonikator, screw vial, nitroselulose membrane dan PD – 10 Column, serta perlengkapan sel elektrokimia berupa potensiostat, elektroda spiral Pt, elektroda pembanding yaitu Ag/AgCl, dan kabel. Instrument yang digunakan, diantaranya adalah Raman, X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), dan Scanning Electron Microscope (SEM)

3.2 Preparasi Eektroda OBDD BDD yang telah difabrikasi dengan alat Microwave Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (MPACVD), dibersihkan terlebih dahulu secara mekanik dengan cara mengamplas bagian belakang BDD, untuk memaksimalkan hantaran listrik. Setelah itu, elektroda ini disonikasi dalam isopropanol dan aquabidest, masing-masing selama 10 menit dan dikeringkan. Elektroda yang telah dipreparasi tersebut, kemudian dioksidasi secara elektrokimia di dalam larutan H2SO4 0,1M, dan dilakukan voltametrik siklik selama 20 kali, kemudian dilakukan kronoamperometri dengan potensial 3 volt dan durasi 20 menit, untuk


mendapatkan elektrod OBDD. Setelah itu elektroda disonikasi dalam 1- propanol dan aquabidestilata selama 10 menit. 3.3 Modifikasi AChE dengan Biotin Modifikasi AChE pada Sulfo-NHS-Biotin, dilakukan dengan melarutkan AChE ke dalam larutan PBS dan dimasukkan ke dalam kolom PD – 10 sebanyak 2,5 mL, yang sudah terlebih dahulu diberi PBS [50 mM] pH 7,6. Larutan AChE kemudian dicampur dengan larutan Sulfo-NHS-Biotin, dan didiamkan selama 12 jam dalam suhu ruang. Larutan AChE yang sudah direaksikan dengan biotin selama 12 jam, kemudian dihilangkan lagi garamnya dengan menggunakan kolom PD -10 yang sudah diberi PBS, kemudian enzim disimpan dalam larutan PBS, 50 % gliserol dan 1 mg/mL BSA pada suhu – 200C. 3.4 Aktivasi Magnetic beads Magnetic beads yang telah mengandung gugus avidin diaktivasi, dengan mencampur 30 μL magnetic beads dengan 150 μL PBS pH 7,6, lalu divortex selama 5 menit, kemudian PBS dipisah dari magnetic beads. Proses ini diulangi selama 4 kali. 3.5 Modifikasi Magnetic beads dengan AChE Magnetic beads yang telah diaktivasi pada bagian 3.3.6.1 , dicampur dengan 50μL AChE – Biotin dari prosedur 3.3.2.1. Campuran dikocok dengan pipet selama 5 menit dan didiamkan pada suhu 40C selama 12 jam. 3.6 Optimasi Optimasi yang dilakukan pada penelitian ini terbagi atas optimasi pH larutan elektrolit, waktu kontak optimum ACTCl dan AChE, waktu inhibisi optimum pestisida dengan enzim AChE, dan jumlah optimum magnetic beads yang digunakan dengan enggunakan teknik elektrokimia. Teknik cyclic voltametry (CV) pada potensial -0,5 V – 1,5 V digunakan untuk menentukan optimasi sebelum penambahan pestisida. Setelah penambahan pestisida digunakan teknik Linear Sweep Voltametry (LSV) pada rentang potensial -0,5 V- 1,5 V. Enzim AChE yang digunakan pada konsentrasi 25 mu, variasi pH PBS pada 7,0; 7,2; 7,4; 7,6; dan 7,8. Variasi waktu kontak optimum ACTCl dengan AChE pada 5-45 menit pada selang waktu 5 menit dan waktu inhibisi optimum pada 0, 2, 5, 10, 15, 20, dan 25 menit.


7

3.7 Variasi penambahan konsetrasi pestisida dengan enzim bebas, enzim termodifikasi magnetic beads, dan dengan menggunakan strip test Pada tahap ini akan dilihat masing-masing kemampuan sensor dengan 3 mtode yang berbeda dengan variasi konsentrasi pestisida yang ditambahkan mulai konsentrasi 10-9 mM sampai 10-5 mM dengan kenaikan tiap 10 kali lipat. Teknik yang digunakan adala LSV pada rentang potensial -0,5 V – 1,5 V. 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Karakterisasi Elektroda 4.1.1 Karakterisasi Raman

Gambar 4.1 Puncak pada 1333.408 cm-1menunjukkan puncak sp3 dari diamond yang terbentuk. Puncak ini akan semakin kecil, apabila boron yang terdoping memilki kosentrasi yang semakin besar. Sementara pada 522.7634 cm-1menunjukkan adanya fano effect. Ini adalah efek yang dapat terjadi pada spektrum spektroskopi raman BDD. Fano effect adalah kompleks coupling phonon-electron, yang memiliki hubungan dengan doping Boron (Clement,2005). 4.1.2 Karakterisasi dengan XPS (a)

(b)

Gambar 4.2 Spektrum XPS OBDD dan HBDD Pada hasil spektrum XPS OBDD (Gambar a) dapat terlihat menghasilkan 3 puncak pada 284, 286, dan 523 eV. Puncak pada 284 eV menunjukkan ikatan C-H pada OBDD sementara pada 286 eV menunjukkan ikatan C-C. Puncak pada 532 eV menunjukkan adanya


ikatan C-O dan O-H pada permukaan BDD. Hal ini dapat meununjukkan bahwa oksidasi OBDD dari HBDD berhasil dilakukan. Rasio O/C pada OBDD adalah 4/6. Pada hasil spektrum XPS HBDD (Gambar b) dihasilkan juga puncak pada energi ikatan 284; 286; dan 532 eV. Perbedaan pada spektrum OBDD dapat terlihat pada puncak 532 eV dimana pada energi ikatan ini menghasilkan puncak yang lebih rendah dibandingkan pada OBDD (gambar a). Keberadaan puncak pada 532 eV ini dapat disebabkan oleh adanya pengaruh gas oksigen yang digunakan pada instrumen MPACVD. 4.1.3 Karakterisasi dengan SEM

Gambar 4.3 Foto SEM BDD Hasil dari karakterisasi BDD dengan instrumen SEM dapat dilihat pada Gambar 4.3 diatas yang menunjukkan pada perbesaran 6000 kali, terlihat ukuran partikel diamond yang terdeposisi pada permukaan wafer silikon yaitu sekitar 2,5 µm. Homogenitas ukuran BDD yang terbentuk menunjukkan kualitas BDD yang cukup baik (Tesla, 2013). 4.2. Optimasi

(a)

(b)

(c) Gambar 3.4 (a) Penentuan pH optimum PBS, (b) penetuan waktu kontak optimum ACTCl+AChE, dan (c) penentuan waktu inhibisi optimumm.


9

Pada penentuan optimasi inni digunakan sebagai dasar untuk pengukuran pestisida selanjutnya. Pengukuran dilakukan di dalam sel elektrokimia. Pada penentuan pH optimum PBS didapatkan bahwa pH optimum sebesar 7,6. Ini masih berada daam range pH dalam enzim AChE yaitu dari 7,0 -8,0. Waktu kontak optimum antara ACTCL dengan enzim AChE didaptkan waktu kontak selama 30 menit dan saat dilakukan penambahan pestisida waktu inhibisi optimum didapatkan sebesar 20 menit. Saat penambhan pestisida, respo arus semakin turun dengan semakin lama waktu inhbisinya. Ini dapat disebabkan karena semakin banyaknya sisi aktif yang tertutupi oleh pestisida Chlorpyrifos sehingga kemampuan untuk enzim untuk memecah asetiltiokolin menjadi tiokolin akan semakin turun juga. Ini membuat produk tiokolin yang dihasilkan semakin sedikit yang membuat respon arus semakin menurun. 4.3 Pengukuran Variasi Konsentrasi Pestisida dengan Enzim Bebas

Gambar 4.5 Voltamogram Penambahan Variasi Konsentrasi Pestisida dengan Enzim Bebas Dari gambar 3.5 tersebut, dapat terlihat bahwa semakin besar konsentrasi Chlorpyrifos yang diberikan, maka respon arus yang muncul akan semakin menurun. Tabel 4.1 Tabel Penambahan Konsentrasi Pestisida dengan Persen Inhibisi Enzim Konsentrasi Pestisida (mM) Persen Inhibisi (%) 1 x 10-9

44.17812705

-8

27.50491159

1 x 10-7

17.35428946

1 x 10-6

11.13294041

1 x 10-5

4.191224623

1 x 10


Gambar 4.6 Kurva Kelinearitasan Penambahan Konsentrasi Chlorpyrifos dengan persen inhibisi Dari kurva diatas didapatkan persamaan y = 4,1842 ln(x) + 88,314 dengan linearitas 0,9544. Dari persamaan tersebut, nilai 10% dan 50% dimasukkan ke dalam y, sehingga didapatkan nilai x, yaitu nilai konsentrasi enzim yang diinhibisi pada 10% dan 50%. Dari perhitungan didapatkan bahwa konsentrasi enzim yang diinhibisi pada 10% sebesar 7,4384x10-9mM dan pada 50% sebesar 1,0549x10-4mM. 4.4 Pengukuran Variasi Konsentrasi Pestisida dengan Enzim Termodifikasi Magnetic Beads

Gambar 4.7 Voltmogram Variasi Konsentrasi Dengan Enzim Termodifikasi Magnetic Beads Tabel 4.2 Tabel Penambahan Konsentrasi Pestisida dengan % Inhibisi Enzim dengan Magnetic Beads termodifikasi AChE-Biotin Konsetrasi Pestisida (mM)

Persen Inhibisi (%)

10-9 mM

53.47338002

10-8 mM

41.8250528

-7

10 mM

37.4680449

10-6 mM

19.03967989

10-5 mM

13.58230521


11

Gambar 4.8 Kelinearitasan Variasi Konsentrasi Pestisida Chlorpyriofos dengan Magnetic Beads Termodifikasi AChE-Biotin Dari gambar 4.8, dapat terlihat bahwa peningkatan konsentrasi dapat menurunkan respon arus yang dihasilkan. Ini sesuai dengan teoritis, karena semakin tinggi konsentrasi yang diberikan, maka enzim AChE akan semakin menurun kerjanya untuk menghidrolisis ACTCl. Pada gambar 3.8 dihasilkan persamaan y = 4,4545 ln(x) + 104,87 dengan nilai R2 mencapai 0,9661. Jika dibandingkan dengan pengukuran tanpa magnetic beads, maka variasi konsentrasi ini lebih linier dibandingkan sebelumnya (gambar 3.6). Hal ini menandakan, pengukuran dengan menggunakan magnetic beads yang termodifikasi AChE-Biotin lebih sensitif. Persamaan dari gambar 4.8 ini juga digunakan untuk menghitung nilai IC10 dan IC50, yaitu untuk mencari konsentrasi pestisida yang terinhibisi pada saat inhibisi 10% dan 50%. Dari perhitugan pada lampiran 3, didapatkan nilai untuk IC10 sebesar 5,6310 x 10-10 mM dan nilai untuk IC50 sebesar 4,4711 x 10-6 mM. 4.5 Pengukuran Variasi Konsetrasi Pestisida dengan Strip Test

Gambar 4.9 Voltamogram Variasi Konsentrasi dengan Strip Test Tabel 4.3 Penambahan Enzim dengan % Inhibisi Enzim dengan Metode Strip Test Konsentrasi Pestisida (mM) -9

10 mM

Persen Inhibisi (%) 54.87832


10-8 mM

43.48827

10-7 mM

33.57816

-6

10 mM

23.24052

10-5 mM

20.14909

Gambar 4.10 Kurva Kalibrasi Penambahan Pestisida dengan Persen Inhibisi Metode Strip Test Pada kurva kalibrasi diatas, didapatkan persamaan y = 3,8959 ln(x) + 98,861 dengan R2 yang mencapai 0,9718. Hal menunjukkan, adanya perubahan arus yang lebih linear dibandingkan pengukuran variasi kosentrasi pestisida Chlorpyrifos sebelummnya (gambar 6 dan gambar 3.8). Hal ini dapat menunjukkan bahwa, pengukuran biosensor dengan menggunakan metode strip test lebih sensitif. Hal ini dapat dikarenakan pestisida bereaksi terlebih dahulu untuk menginhibisi enzim yang telah diimobilisasi, dengan menggunakan magnetic beads diatas kertas nitroselulosa. Ini dapat mengurangi adanya interferensi lainnya, yang mengganggu kerja pestisda dalam menginhibisi enzim. Pestisida dapat secara spesifik mengenali enzim untuk melakukan proses inhibisi. Nilai IC10 yang diperoleh sebesar 1,2423x10-10 mM dan nilai IC50 diperoleh sebesar 3,5746x10-6 mM. Nilai IC10 da IC50 yang lebih kecil dari sebelumnya ini, menunjukkan pendeteksian dengan menggunakan strip test lebih sensitif. 4.6 Perbandingan Pengukuran dengan 4 Metode Tabel 4.4 Tabel Perbandingan Pengukuran 3 Metode yang Digunakan Parameter Tanpa Modifikasi MB Modifikasi AChE Metode Strip Test dengan MB IC10

7,4384x10-9mM

5,6310 x 10-10 mM

1,2423x10-10 mM

IC50

1,0549x10-4mM

4,4711 x 10-6 mM

3,5746x10-6 mM


13

Linearitas %RSD

0,9544 7,9227%

0,9661 7,767 %

0,9718 7,6824%

5. Kesimpulan Optimasi yang dilakukan didaptkan pH optimum PBS pada pH 7,6, waktu kontak optimum ACTCl+AChE selama 30 menit dan waktu inhibisi optimum pestisida didapatan selama 20 menit. Pengukuran dengan metode strip test berhasil dilakukan dengan menghasilkan biosensor yang lebih sensitif jia dibandingkan dengan tanpa strp test. Ini dapat dibuktikan dari niai batas deteksi IC50 dan IC10 yang dihasilkan nilainya lebih kecil jika dibandingkan dengan 2 metode sebelumnya (dapat terlihat dari tabel 4.4). 6. Saran Perlu dilakukan penelitian terhadap jenis pestisida lainya yang beredar di Indonesia dan perlu dilakukan pengujian interferensi senyawa lainnya terhadap biosensor yang dibuat.

DAFTAR PUSTAKA Ahmad, R.Z., (2007). Aktivitas Enzim Kitinase dan Protease pada Cendawan Nematofagus (Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae). Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2007: 885-891. Bogor: Balai Besar Penelitian Veteriner. Borgmann, Sabine , Albert Schulte , Sebastian Neugebauer , and Wolfgang Schuhmann. (2011). Advances in Electrochemical Science and Engineering : Amperometric Biosensors. Bucur, Madalina-Petruta, Bogdan Bucur, dan Gabriel-Lucian Radu. (2013). Critical Evaluation of Acetylthiocholine Iodide and Acetylthiocholine Chloride as Substrates for Amperometric Biosensors Based on Acetylcholinesterase. Sensors 2013, 1603-1613. Chang, Raymond. (2005). Kimia Dasar : Konsep Konsep Inti Jilid 2 ( Achmadi, S.S., Penerjemah). Ed ke -3. Jakarta : Penerbit Erlangga. Chenchen Ge, ,Luxin Yu, Zhiyuan Fang, Lingwen Zeng. (2013). An Enhanced Strip Biosensor for Rapid and Sensitive Detection of Histone Methylation. Chomisteková, Zuzana, Jozef Sochr, Jana Svítková, Ľubomír Švorc. (2011). Boron-doped diamond as the new electrode material for determination of heavy metals. Acta Chimica Slovaca, Vol.4, No.2, 11 – 17 Corcuera, Jose´ I. Reyes De dan Ralph P. Cavalieri. (2003). Biosensor. Washington. Carlo, Michele Del. Alessia Pepe.(2013). Electrochemical Bioassay for the Investigation of Chlorpyrifos-methyl in Vine Samples. Italy: University of Teramo


Dyk, J. Susan Van dan Brett Pletschke. (2011). Review on the Use of Enzymes for The Detection of Organochlorine, Organophosphate and Carbamate Pesticides in the Environment. Chemosphere 82, 291-307. David E. Hansen, Dengda Tang, Jon A. Sanborn, and Mark D. Marshall. (2013). (Strept)Avidin–Biotin: Two Interrelated Experiments for the Introductory Chemistry Laboratory. Ferinastiti. (2014). Elektrokimia Tiokolin Pada Sistem Asetiltiokolin Iodida (ACTI) dan Asetiltiokolin Klorida (ACTCl) Untuk Deteksi Pestisda Chlorpyrifos. Depok: Universitas Indonesia Pundhir, Chandra Shekhar dan Nidhi Chauhan. (2012). Acetylcholinesterase Inhibitionbased Biosensors for Pesticide Determination: A Review. Analytical Biochemistry 429 (2012), 19–31. India: Elsivier Ltd. Raghu, P., T. Madhusudana Reddy, B.E. Kumara Swamy, B.N. Chandrashekar, K. Reddaiah, M. Sreedhar. (2011). Development of AChE biosensor for the determination of methyl parathion and monocrotophos in water and fruit samples: A cyclic voltammetric study. Journal of Electroanalytical Chemistry 665 (2012) 76–82. India: Elsivier Ltd. Samet, Youssef, Lamia Agengui, dan Ridha Abdelhedi. (2010). Anodic Oxidation of Chlorpyrifos in Aqueous Solution at Lead Dioxide Electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry 650 (2010), 152–158. Tunisia: Elsevier Ltd. Samet, Youssef, Lamia Agengui, dan Ridha Abdelhedi. (2010). Electrochemical Degradation of Chlorpyrifos Pesticide in Aqueous Solutions by Anodic Oxidation at Boron-doped Diamond Electrodes. Chemical Engineering Journal 161 (2010), 167–172. Tunisia: Elsivier Ltd. Sederberg, Dave. (2006). Allotropes of Carbon. Purdue University: Nolt. Shakour, Ghafouri. Michael Thompson. (1999). Interfacial Properties of Biotin ConjugateAvidin Complexes Studied by Acoustic Wave Sensor. Sharma, Rakesh. (2012). Enzyme Inhibition: Mechanisms and Scope, Enzyme Inhibition and Bioapplications, Prof. Rakesh Sharma (Ed.), ISBN: 978-953-51-0585-5, InTech. Smith, E., & Dent, G. (2005). Modern Approach.Chichester: John Wiley & Sons Ltd.

Raman

Spectroscopy:

A

Practical

Stenersen, J. (2004). Chemical Pesticides. Mode of Action and Toxicology. CRC Press, Boca Raton. Suzuki, Akane, Tribidasari A. Ivandini, Kenji Yoshimi, Akira Fujishima, Genko Oyama, Taizo Nakazato, Nobutaka Hattori, Shigeru Kitazawa, dan Yasuaki Einaga. (2007). Fabrication, Characterization, and Application of Boron-Doped Diamond Microelectrodes for in Vivo Dopamine Detection, Vol. 79, 8608-8615. Japan: Analytical Chemistry Tesla, Yudhistira. (2013). Elektrokimia Tiokolin pada Elektroda Karbon dan Aplikasinya Sebagai Sensor Pestisida Organofosfat Chlorpyrifos. Depok: Universitas Indonesia


15

Trivadila. (2006). Aktivitas Glukosa Dehidrogenase pada Tiga Isolat Bakteri Indonesia Terpilih yang Diimobilasisasi untuk Pengembangan Biosensor Glukosa Darah. Bogor: Institut Pertanian Bogor Tuoro, D. Di., M. Portaccio, M. Lepore, F. Arduini, D. Moscone, U. Bencivenga, dan D.G. Mita. (2011). An Acetylcholinesterase Biosensor for Determination of Low Concentrations of Paraoxon and Dichlorvos. New Biotechnology, Volume 29 Number 1. Wang, Josep. (2000). Analytical Electrochemistry (3rded). Canada: John Wiley & Sons, inc. Watts, J. F., &Wolstenholme, J. (2003). An Introduction to Surface Analysis by XPS and AES.Chichester: John Wiley & Sons Ltd.


Pengembangan Strip Test untuk Pendeteksian Pestisida Chlorpyrifos dengan Platform Magnetik

Recommend Documents