PENYUSUN : 1. Eka Yuli Astuti ( ) 2. Lia Ariesta Ifron ( ) PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng

PENYUSUN : 1. Eka Yuli Astuti 2. Lia Ariesta Ifron

(2307 100 078) (2307 100 106)

PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng LABORATORIUM ELEKTROKIMIA dan KOROSI

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Copyright © Wondershare Software

Penderita Diabetes (juta jiwa)

Perkembangan Jumlah Penderita Diabetes 100 80 60 40 20 0

India China

Penyakit diabetes belum ada obatnya

Pengendalian kadar glukosa darah

Amerika Serikat 2000

2030

Indonesia Jepang

Tahun

Penelitian untuk mengembangkan pemenuhan biosensor yang murah dan akurat

Harga Biosensor relatif mahal

Diperlukan alat pemantau glukosa darah


Biosensor untuk diabetes berbasis enzim yang selektif terhadap glukosa

keaktifan enzim akan menurun seiring berjalannya waktu

Teknik Immobilisasi enzim

Adsorpsi pada penyangga padat

Pemerangkapan dalam polimer

Pengikatan kovalen

Sol - gel


Pemerangkapan enzim dalam jumlah besar

pH terlalu ekstrim

Stabilitas panas dan kimia

Konsentrasi alkohol tinggi

Kesederhanaan pembuatannya tanpa modifikasi kovalen

SOL-GEL (berbasis senyawa alkoksida)

Struktur lapisan sol-gel sangat porous Senyawa alkoksi relatif mahal dan bersifat racun

Fleksibilitas dalam mengontrol ukuran dan geometri pori

Dibutuhkan sumber silika yang ramah lingkungan dan murah, yaitu:

WATER-GLASS Copyright © Wondershare Software

Harga enzim HRP relatif mahal

Prussian Blue, sebagai pengganti enzim HRP

Kemampuan prussian blue untuk mendeteksi hidrogen peroksida menyebabkan prussian blue dapat digunakan untuk menggantikan enzim HRP Prussian blue memiliki aktivitas elektrokatalik dan stabilitas tinggi, serta mudah dibuat.


Bekerja dengan menangkap sinyal akibat terjadinya perpindahan elektron hasil reaksi redoks

Waktu respon dan kepekaan yang baik.

mendeteksi akumulasi muatan yang ditimbulkan ikatan selektif

Biosensor amperometrik lebih sensitif, cepat, murah dan mudah diganti

Memiliki tingkat linieritas yang tinggi


Subramanian, dkk(1999) dilanjutkan Yang,dkk(2003) Metode immobilisasi dengan pengikatan kovalen memerlukan waktu yang cukup lama sehingga dapat menurunkan aktivitas dan stabilitas enzim. Zhu, dkk (2002) Penggunaan prussian blue dapat mencegah interferensi glukosa dengan bahan lain. Gupta dan Chaudhury (2007) Immobilisasi biomolekul pada matriks sol gel dapat mencegah perembesan keluar tetapi seringkali menurukan aktivitas dan stabilitas enzim Liang, dkk (2008) Biosensor komposit GOD/sol gel titania/prussian blue menunjukkan sensitivitas dan respon yang baik.


1. Mempelajari pengaruh teknik immobilisasi enzim GOD terhadap aktivitas biosensor glukosa.

2. Mempelajari pengaruh jumlah enzim yang digunakan terhadap kinerja biosensor dan kondisi pengukuran yang meliputi potensial kerja, pH dan suhu larutan βD-Glucose.


Pembuatan sol silika dari waterglass

Precursor Sol Silika

Pembuatan Biosensor Elektrodeposisi dan Aktivasi Prussian Blue pada kawat Pt

Immobilisasi enzim Glucose oxidase

Uji amperometrik


Pembuatan sol-silika Waterglass Na2O.((SiO2)R)

Konsentrasi Silika: 3,6 % berat

H2O

Didinginkan pada suhu kamar

Temperatur 60 °C

Dilewatkan kation resin

Silicic acid

vol.ratio = 1 : 1 Silicic acid

vol.ratio = 1 : 5

Larutan KOH dengan konsentrasi 0,5% berat

Reaksi Pergantian dengan Resin

R  SO 3Hs  Na  aq   R  SO 3 Nas   H  aq 


Elektrodeposisi prussian blue pada platina Platina dicuci dengan air demin dan alkohol

Dioven dengan Suhu 100 ⁰C

larutan 10 ml 1 mM FeCl3, 10 ml 1 mM K3Fe(CN)6, 10 ml 0,1 M HCl, dan 10 ml 0,1 M KCl

Platina ditempatkan pada sel elektrokimia yang berisi larutan campuran dengan potensial 0,2 – 0,8 V sebanyak 10 cyclic. Kawat selanjutnya dibilas dengan air demin.


4Fe 3 + + 3[Fe (CN) 63 -] + 3e → Fe4[Fe (CN)6 ]3↓


Aktivasi prussian blue pada platina Elektroda Platina

20 ml 0,1 M HCl dan 20 ml 0,1 M KCl

cyclic voltammetry dilakukan sebanyak 25 kali pada potensial 0,35 sampai -0,05 V dengan scan rate 0,05 V/detik. Kawat selanjutnya dibilas dengan air demin dan dikeringkan.


Fe2   FeCN 6 3   Fe3   FeCN 6 4  Prussian white

Prussian blue Copyright © Wondershare Software

Immobilisasi Enzim GOD Platina/PB

Enzim GOD Platina/PB

Larutan campuran sol silika/GOD Vol ratio 1 : 2

Platina/PB/GOD Pelapisan silika dengan Dip Coating

Sol silika

Platina/PB/GOD/Sol-Gel silika

Platina/PB/GOD/Sol-Gel silika

Di aging selama 6 jam pada suhu kamar. Dan disimpan pada suhu 4 ⁰C sampai uji aktivitas

Metode Sandwich

Metode Matrix Copyright © Wondershare Software

Percobaan amperometrik (Autolab PGSTAT30) Elektroda Pt/PB/GOD/Sol-gel silika

Larutan β-D-Glucose divariasikan pada pH antara 6 – 8. Suhu larutan βD-Glucose

divariasikan antara 30 – 50 C

Platina ditempatkan pada sel elektrokimia yang berisi larutan β-DGlucose 5mM sebanyak 25 ml dengan potensial konstan selama 60 detik.


Ilustrasi Desain Biosensor

kawat platina

matriks sol-gel

prussian blue

kawat platina

Glucose oxidase

prussian blue

Glucose oxidase terperangkap dalam sol-gel silika

1 e

e e

3

e e

1

2

Metode Sandwich

Metode Matrix

e

e e

2

e e

1 1 Fe4 K 4 FeCN 6 3  H 2 O 2  Fe4 FeCN 6 3  2OH-  2K  (1) 2 2 PW PB 1 1 Fe4 FeCN 6 3  2K   2e  Fe4 K 4 FeCN 6 3 2 2 PB PW

a

Mekanisme Reaksi pada lapisan GOD

b

(2)

Mekanisme Reaksi pada lapisan Prussian Blue


Pengaruh Desain Biosensor Terhadap Respon Arus Biosensor 4.0

Metode Matrix dan Sandwich memberikan respon arus yang relatif sama

3.0

I (µA)

2.0

1.0

Sandwich Matrix

0.0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-1.0 -2.0

E (V) vs Ag/AgCl

Pembuatan biosensor dilakukan dengan enzim loading 2,48 mg/cm2, serta kondisi larutan β-D-Glucose 5mM pada suhu kamar dan pH 7.


Pengaruh Enzim Loading Terhadap Respon Arus Biosensor 0.39 0.34

I (µA)

0.29

0.24 0.19 0.14 0.09 0.04 1.5

2

2.5

3

3.5

Enzim Loading (mg/cm2)

Pembuatan biosensor dilakukan dengan desain matrix, serta kondisi pengukuran dengan potensial kerja 0,4 volt, larutan β-D-Glucose 5mM pada suhu kamar dan pH 7.


Pengaruh Potensial Pengukuran Terhadap Respon Arus Biosensor 4.0 3.0

I (µA)

2.0 1.0 0.0

-1.0 -2.0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

E (V) vs Ag/AgCl

Pembuatan biosensor dilakukan dengan desain matrix dan enzim loading 2,48 mg/cm2, serta larutan β-D-Glucose 5mM pada suhu kamar dan pH 7.


Pengaruh pH larutan β-D-Glucose Terhadap Respon Arus Biosensor 0.40 0.35

I (µA)

0.30 0.25

0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

pH

Pembuatan biosensor dilakukan dengan desain matrix dan enzim loading 2,75 mg/cm2, serta kondisi pengukuran dengan potensial kerja 0,4 volt, larutan β-D-Glucose 5mM pada suhu kamar.


Pengaruh Suhu larutan β-D-Glucose Terhadap Respon Arus Biosensor 0.40 0.35

I (µA)

0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

25

30

35

40

45

50

55

Suhu (ºC)

Pembuatan biosensor dilakukan dengan desain matrix dan enzim loading 2,75 mg/cm2, serta kondisi pengukuran dengan potensial kerja 0,4 volt, larutan β-D-Glucose 5 mM pada pH 7.


1. Desain matrix yang lebih sederhana menghasilkan respon arus yang relatif sama dengan metode sandwich 2. Respon Arus yang relatif besar dihasilkan pada Enzim loading 2,75 mg/cm2 3. Respon Arus yang relatif besar dihasilkan pada kondisi pengukuran dengan potensial kerja 0,4 volt terhadap Ag/AgCl, larutan β-D-Gluocose pH 7 dan suhu 30 C



PENYUSUN : 1. Eka Yuli Astuti ( ) 2. Lia Ariesta Ifron ( ) PEMBIMBING : Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng

Recommend Documents