SINTESIS NANOPARTIKEL KARBON (C-DOT) DENGAN LASER UNTUK APLIKASI BIO-IMAGING JUMARDIN

SINTESIS NANOPARTIKEL KARBON (C-DOT) (C DOT) DENGAN METODE ABLASI LASER UNTUK APLIKASI BIO-IMAGING BIO IMAGING

JUMARDIN

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis Nanopartikel Karbon (C-dot) dengan Metode Ablasi Laser untuk Aplikasi Bio-imaging adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Mei 2017 Jumardin NIM G751140121

RINGKASAN JUMARDIN. Sintesis Nanopartikel Karbon (C-dot) dengan Metode Ablasi Laser untuk Aplikasi Bio-imaging. Dibimbing oleh AKHIRUDDIN MADDU, KOEKOEH SANTOSO dan ISNAENI. Nanopartikel C-dot yang di sintesis dengan metode ablasi laser untuk aplikasi bio-imaging menggunakan bahan dasar Teh. Sinar laser difokuskan pada material karbon Teh dalam koloid dengan konsentrasi berat 0.02 gram dalam 6 ml pelarut toluen (C7H8) untuk setiap sampel pada durasi yang berbeda. Fabrikasi nanopartikel C-dot menggunakan panjang gelombang 1064 nm, lebar pulsa ±6 ns dan tingkat energi 60 mJ dengan tipe alat Q Switch Nd YAG Laser Model Q Smart 850. Pola karakterisasi spektroskopi UV-Vis dan spektroskopi fluoremeter menunjukkan adanya perbedaan serapan absorpsi pada puncak panjang gelombang yang disebabkan oleh perbedaan durasi hasil ablasi laser (1, 2, 3) jam. Hasil pengukuran absorbansi menunjukkan puncak serapan pada panjang gelombng 306 nm (1 jam), 312 nm (2 jam) dan 320 nm (3 jam), sedangkan emisi fluoresens menampilkan hasil 491 nm (1 jam), 495 nm (2 jam) dan 597 nm (3 jam). Puncak panjang gelombang serapan bergeser ke kanan (efek batokromik) seiring dengan peningkatan durasi ablasi laser. Karakterisasi morfologi dengan menggunakan TEM menunjukkan adanya perbedaan distribusi ukuran berdasarkan kepada pengamatan gambar nanopartikel C-dot yang terdeteksi. Distribusi pengamatan ukuran nanopartikel C-dot antara 6 nm hingga 12 nm. Hasil spektrum FTIR memperlihatkan adanya gugus fungsi (CH2) pada pita serapan (1350-1450) cm-1, (C=O) pada pita serapan (1600-1770) cm-1, (NH) pada pita serapan (3100-3400) cm-1. Gugus (O-H) merupakan ikatan hidroksil yang teridentifikasi pada rentang bilangan gelombang (3000-3600) cm-1. Identifikasi gugus fungsi tersebut menggunakan tabel dan grafik korelasi. Energi celah (Bandgap) ditentukan berdasarkan ketebalan kuvet dan koefisien absorbansi, yaitu perpotongan kurva linier dengan sumbu simetri (hv) dengan metode Touc Plot. Hasil perhitungan energi celah pita adalah 3.42 eV, 3.20 eV dan 2.84 eV untuk masing-masing sampel 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Perubahan durasi ablasi laser meyebabkan energi berkurang. Hasil pelapisan (coating) permukaan nanopartikel C-dot sampel (3 jam) dengan cara penguapan dan penambahan material PEG-400 memperlihatkan nilai puncak panjang gelombang emisi fluoresens meningkat. Perubahan puncak panjang gelombang emisi dari 497 nm menjadi 510 nm. Hal ini telah mengindikasikan bahwa molekul-molekul PEG-400 yang terikat oleh senyawa nanopartikel C-dot lebih kuat menyerap laser (405±10) nm sebagai sumber cahaya. Sehingga absorpsi eksitasi dengan energi relaksasi 2.46 eV dan spektrum emisi tertinggi yang bersesuain energi relaksasi 4.8 eV. Nilai pergeseran Stokes berdasarkan perbedaan transisi absorpsi absorbansi dan emisi nanopartikel C-dot adalah 2.34 eV. Pergeseran Stokes ini terjadi karena struktur relaksasi nanopartikel C-dot pada ke adaan dasar (ground state) berbeda jika dibandingkan dengan struktur relaksasi pada keadaan tereksitasi. Analisis fluoresens untuk aplikasi Bio-imaging menunjukkan nilai intensitas warna biru nanopartikel C-dot yang terinternalisasi pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish. Rata-rata intensitas nanopartikel C-dot pada organ mata

dengan titik injekesi (I) insang, (II) perut, (III) punggung dan (IV) pangkal ekor adalah 2.26 %, 6.33 %, 2.09 % dan 0.0092 %. Sedangkan pada sirip ekor dengan titik injeksi yang sama adalah 0.34 %, 2.83 %, 0.0037 % dan 0.17 %. Intensitas tersebut pada aplikasi bio-imaging merupakan identifikasi pendaran warna biru pada organ Zebrafish melalui pengamatan mikroskop laser konfokal. Rata-rata intensitas pendaran nanopartikel C-dot terbesar ditunjukkan oleh titik injkesi perut dan intensitas yang terendah pada titik injeksi paangkal ekor berdasarkan 15 slice image konfokal.

Kata kunci: nanopartikel c-dot, ablasi laser, bio-imaging, zebrafish

SUMMARY JUMARDIN. Synthesis of Carbon Nanoparticles (C-dot) with Laser Ablation Method for Bio-imaging Aplications. Supervised by AKHIRUDDIN MADDU, KOEKOEH SANTOSO and ISNAENI. Carbon nanoparticles (C-dot) which was synthesized by the laser ablation method for biomaging applications using the basic ingredients of Tea. The laser beam was focused on a carbon of Tea material in a colloid with a heavy concentration of 0.02 grams in 6 ml of solvent toluene (C7H8) for each sample a different duration of ablation time. C-dot nanoparticle fabrication using a wavelength of 1064 nm, ± 6 ns pulse width and energy level of 60 mJ with a range of appliances Q Switch Nd YAG Laser Model Q Smart 850. Patterns characterization of UV-Vis spectroscopy and fluoremeter spectroscopy indicate a difference in absorption at the peak absorption wavelength which was caused by differences in the duration of the laser ablation results (1, 2, 3) hours. The results of absorbance measurements showed 306 nm (1 hour), 312 nm (2 hour) and 320 nm (3 hour), while the emissions of fluorescences showed the results of 491 nm (1 hour), 495 nm (2 hours) and 597 nm (3 hours). Peak wavelength shifts to the right (bathochromic effect) along with increased duration of laser ablation. Using morphological characterization TEM showed the differences in the size distribution based on the observation image into the C-dot nanoparticles. On the scales of observations of 100 nm, 50 nm and 20 nm respectively showed the size of 12 nm (5%), 6 nm (32%) and 6 nm (20%). The results of FTIR spectra showed functional group (CH2) in an absorption band (1350-1450) cm-1 (C=O) in the absorption band (1600-1770) cm-1, (NH) at an absorption band (3100-3400) cm-1. Cluster (O-H) which are a hydroxyl bonds that are identified in the ranges of wave numbers (3000-3600) cm-1. Identification of functional groups using tables and graphs of correlations. Energy gap (Bandgap) is determined by the thickness of the cuvette and absorbance coefficient, which is the intersection of the curve is linear with the axis of symetry (hv) with Touc Plot method. The result of calculation showed the band gap energy of 3.42 eV, 3.20 eV and 2.84 eV for each sample 1 hour, 2 hour and 3 hour. The increasing duration of the laser ablation caused increasing energy. The results of plating (coating) C-dot nanoparticle surface samples (3 hour) in ways by evaporation and additional material PEG-400 showed the fluorescence emission values that were increasing. The change from 497 nm to 510 nm. These matters have been indicated that the molecules of PEG-400 which are bounded by the C-dot nanoparticles which are strongly absorbing laser (405 ± 10) nm as a light source. The state of relaxation energy absorption with 2.46 eV and the emission spectra highest 4.8 eV energy relaxation. Stokes shift values based on differences in absorption and emission transition C-dot nanoparticles were 2.34 eV. These occur because the Stokes shift in the structure of C-dot nanoparticles relaxation on the basis of the circumstances (ground state) are different rather than the structure relaxation in the excited state. Fluorescence analysis for Bio-imaging applications showed blue color of intensity values of C-dot nanoparticles are internalized in the eye organ and the tail fin zebrafish. The intensity of the C-dot nanoparticles in organs eye with the

injection point (I) gills, (II) stomach, (III) back and (IV) the base of the tail were 2.26 %, 6.33 %, 2.09 % and 0.0092 %. While on the tail fin with the same injection point were 0.34 %, 2.83 %, 0.0037 % and 0.17 %. The intensity on the application of bio-luminescence imaging an identification system Zebrafish blue color of the organ pass through confocal laser microscope observation. The average intensity of luminescence C-dot nanoparticles was indicated by point injection of the abdomen, which presenting the value of 95% on the currency and 42% on the tail fin by 15 slice confocal images.

Keywords: nanoparticles of c-dot, laser ablation, bio-imaging, zebrafish

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2017 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

SINTESIS NANOPARTIKEL KARBON (C-DOT) DENGAN METODE ABLASI LASER UNTUK APLIKASI BIO-IMAGING

JUMARDIN

Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Eng Yuliati Herbani, SSi MSc

Judul Tesis

: Sintesis Nanopartikel Karbon (C-dot) dengan Metode Ablasi Laser

Nama

untuk Aplikasi Bio-imaging : Jumardin

NIM

: 0751140121

Disetujui oleh Komisi Pembimbing ,----

� /

Dr Akhiruddin Maddu, SSi MSi Ketua

Dr Drh Koekoeh Santoso Anggota 1

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Biofisika

Dr Mersi Kurniati, SSi MSi

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 03 Februari 2017

Tanggal Lulus:

0 8 MAY 2017

PRAKATA Bismillahirohmanirrahim. Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul penelitian ini adalah Sintesis Nanopartikel Karbon (C-dot) dengan Metode Ablasi Laser untuk Aplikasi Bio-imaging telah berhasil dilakukan dengan bantuan pihak Pusat Peneliti Fisika LIPI PUSPITEK, Pusat Penelitian Bio-imaging Universitas Indonesia, Laboratorium Biofisika serta Laboratorium Fisiologi Hewan Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor . Ucapan terima kasih dan syukur penulis ucapkan kepada kedua orang tua, kakak, adik serta keluarga besar yang senantiasa memberikan doa dan materi selama studi di program Magister Biofisika Institut Pertanian Bogor. Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada Bapak Dr Akhiruddin Maddu, SSi MSi, Bapak Dr Drh Koekoeh Santoso dan Bapak Dr Isnaeni, SSi MSc selaku pembimbing, serta Ibu Dr Eng Yulianti Herbani, SSi MSc yang telah banyak memberi saran pada ujian tesis. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu Fatmawati selaku staf Peneliti Pusat Bio-Imaging Universitas Indonesia dan seluruh staf kelompok Peneliti Fisika Laser LIPI PUSPITEK yang tidak bisa penulis sebut satu persatu. Teman-teman Biofisika 2014 IPB (Kemal, Imam, Misbah, Made, Ayeb, Yunus, Sari, Henni, Masyito, Ayi, Eva, dan Ayu) terima kasih motivasi dan kebersamaannya selama belajar di Departemen Fisika program studi Magister Biofisika . Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor,

Mei 2017 Jumardin

DAFTAR ISI PRAKATA

i

DAFTAR ISI

ii

DAFTAR TABEL

iii

DAFTAR GAMBAR

iv

DAFTAR LAMPIRAN

v

1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian

1 1 2 2 3 3

2 METODE 3 Waktu dan Tempat Penelitian 3 Alat dan Bahan 4 Metode Sintesis Nanopartikel C-dot dengan Pulsa Ablasi Laser 4 Pengukuran Sifat Optik Nanopartikel C-dot 6 Analisis Energi Bandgap (Eg) Nanopartikel C-dot 7 Analisis Morfologi dan Distribusi Ukuran C-dot dengan Menggunakan Transmission Electron Microscope (TEM) 8 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR (Fourier Trasform InfraRed) 8 Metode Pelapisan (Coating) Permukaan Nanopartikel C-dot 9 Pergeseran Stokes Nanopartikel C-dot Setelah Pelapisan (Coating) 11 Uji Bio-imaging dan Identifikasi Fluorosensi Nanopartikel C-dot 12 3 HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Optik Nanopartikel C-dot Analisis Lebar Pita Energi Bandgap (Eg) Nanopartikel C-dot Analisis Fotostabilitas Fluoresens dan Pergeseran Stokes Nanopartikel dot Karakteristik Gugus Fungsi Nanopartikel C-dot Karakteristik Morfologi dan Distribusi Diameter Nanopartikel C-dot Identifikasi dan Analisis Fluoresens Nanopartikel C-dot pada Zebrafish

14 14 16 C18 23 24 26

4 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran

34 35 35

DAFTAR PUSTAKA

35

LAMPIRAN

39

RIWAYAT HIDUP

67

iii

DAFTAR TABEL 1 Hasil pengukuran sifat optik (absorbansi dan fluoresens) C-dot 2 Hasil Karakterisasi dengan Particle Size Analyzer (PSA) 3 Distribusi intensitas fluoresens C-dot pada Zebrafish

14 24 32

iv

DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Skema persiapan material karbon untuk perlakuan ablasi laser 5 Skema metode sintesis C-dot dengan ablasi laser 5 Skema pengukuran absorbansi C-dot 6 Skema pengukuran fluoresens C-dot 6 Skema gugus fungsi senyawa kimia C-dot 8 Proses sintesis dan pelapisan (coating) C-dot 9 Mekanisme pelapisan (coating) C-dot 10 Bentuk senyawa kimia pelarut dan coating C-dot 10 Skema prinsip pergeseran Stokes 10 Skema prinsip pergeseran Stokes 11 Ilustrasi metode injeksi pada 4 ekor Zebrafish 12 Kurva hubungan intensitas absorbansi terhadap panjang gelombang 15 Kurva hubungan intensitas fluoresens terhadap panjang gelombang 15 Luminesensi cahaya biru C-dot (1, 2 , 3) jam 15 Sifat optik transmitansi (T) terhadap panjang gelombang (λ) 16 Kurva hubungan nilai koefisien absorbansi ( ) terhadap panjang gelombang (λ) 17 2 Plot energi foton absorbansi (hv) terhadap (αhv) C-dot 17 Kurva absorbansi C-dot sebelum dan setelah coating PEG 19 Kurva fluoresens C-dot sebelum dan setelah coating PEG 19 Plot spektrum absorbansi dan fluoresens C-dot setelah coating PEG 20 Plot energi (hv) terhadap absorbansi dan fluoresens C-dot 20 Mekanisme fluoresens C-dot 21 Pendaran warna biru C-dot sebelum dan setelah coating PEG 21 Luminisensi warna biru C-dot setelah coating, (A) sebelum dan (B) setelah disinari lampu UV 21 Spektrum FTIR C-dot 23 Pola distribusi ukuran material karbon dengan PSA 24 (a, b, c) Morfologi dan (d) histogram ukuran C-dot 25 (a) Intensitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi insang 26 (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi insang 27 (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi perut 28 (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi perut 29 (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata injeksi punggung 29 (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi punggung 30 (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi pangkal ekor 30 (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi pangkal ekor 31 Distribusi fluoresens C-dot berdasarakan posisi injeksi pada mata 33 Distribusi fluoresens C-dot berdasarakan posisi injeksi pada ekor 33

v

DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Bagan alir penelitian Pembuatan material karbon dan sistem peralatan ablasi laser Data pengukuran dan plot kurva Particle Size Analyzer (PSA) Instrumen pengukuran absorbansi dan fluoresens C-dot Data dan pengukuran panjang gelombang absorbansi C-dot Data dan pengukuran panjang gelombang fluoresens C-dot Data dan pengukuran panjang gelombang transmitansi C-dot Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 1 jam Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 2 jam Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 3 jam Hasil perhitungan dan kurva analisis koefisien absorpsi C-dot Struktur morfologi C-dot pada skala (500, 100, 50, 20) nm Data pengukuran diameter (nm) C-dot Data dan kurva hasil pengukuran FTIR sampel (3 jam) C-dot Hasil pengukuran absorbansi dan fluoresens sebelum dan setelah coating C-dot Kurva analisis absorbansi dan fluoresens setelah coating C-dot Hasil perhiungan energi (hv) C-dot setelah coating Kurva analisis energi (hv) C-dot setelah coating Gambar dan komponen alat CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) Bagan alir dan rumus akumulasi rata-rata warna biru nanopartikel C-dot Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi insang Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi pangkal ekor Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi perut Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi punggung Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi insang Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi pangkal ekor Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi perut Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi punggung

39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 51 52 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

1 PENDAHULUAN Latar Belakang Pada umumnya karbon merupakan material yang berwarna hitam, memiliki kelarutan yang rendah terhadap air dan berfluoresens rendah. Berbeda dengan karbon nanodot (C-dot) yang mengandung asam karboksilat pada permukaannya serta dapat menyebabkan kelarutan menjadi lebih tinggi terhadap air sehingga dapat difungsionalisasikan dengan berbagai material organik, polimer, anorganik, dan material biologi (Baker et al. 2010). C-dot merupakan nanomaterial nol dimensi dalam kelompok nanokarbon dengan ukuran kurang dari 10 nm (Jiang et al. 2012). C-dot berpotensi sebagai material bio-imaging karena memiliki fotoluminisensi yang stabil dan biokompabilitas yang baik serta memperlihatkan nilai toksisitas yang rendah terhadap berbagai sel (Goh et al. 2012). Sifat yang lebih unik lagi adalah kabon dalam morfologi nanopartikel memiliki bentuk dan struktur berupa titik-titik pada ukuran yang berbeda sehigga disebut nanopartikel karbon (Carbon Dots) atau C-dot (Aloukus et al. 2014). Berdasarkan laporan Prasannan dan Imae (2013), terdapat fakta unik pada emisi C-dot yang berasal dari ukuran, struktur konjugasi aromatik, dan kerusakan struktur. Fluoresensi C-dot sangat menarik perhatian karena sifatnya yang unik dapat memendarkan cahaya dalam material biologi dan dapat dimodifikasi untuk metode aplikasi biomedis (Wang et al. 2014). Fluoresensi yang terjadi pada C-dot disebabkan karena molekul-molekul tereksitasi kembali ke keadaan dasar dengan melepaskan energi melalui emisi foton. C-dot pada aplikasi bio-imaging telah membuktikan bahwa pendaran cahaya atau intensitas fluoresensi yang telah terinternalisasi kedalam sel menghasilkan warna yang cukup bagus pada eksitasi panjang gelombang warna biru, hijau dan merah dengan menggunakan mikroskop laser konfokal (Confocal Laser Scanning Microscope) CLSM (Liu et al. 2012). Penggunaan mikroskop laser konfokal menjadi sarana inti untuk penelitian aplikasi C-dot di bidang bio-imaging. Penelitian yang telah dilakukan Kang et al. (2015) mempresentasikan distribusi nanopartikel C-dot pada embrio dan larva Zebrafish. Analisis dan distribusi sebaran nanopartikel karbon (C60) Fullurene telah dilakukan dengan menggunakan Zebrafish dewasa yang mengindikasikan adanya lokasi sebaran pada bagian otak (Forno et al. 2013). Pada penelitian ini pola sebaran C-dot berfluoresen yang diamati dan dianalisis adalah organ bagian mata dan sirip ekor Zebrafish. Dalam dunia kedokteran dan biologi sangat dibutuhkan hasil gambar yang bagus dengan resolusi yang jernih untuk megetahui dan menganalisis pendaran cahaya fluoresen C-dot pada sel hewan model sehingga dibutuhkan teknik dan material yang berpotensi sebagai material bio-imaging. Pencitraan di bidang biomedis atau bio-imaging merupakan metode yang menjadi ujung tombak pemeriksaan pada kasus-kasus jenis penyakit yang tidak kasat mata. Pemeriksaan atau diagnosa penyakit seperti kanker dan penyakit yang lain diperlukan pencitraan atau bio-imaging yang handal (Hemmer et al. 2013). Adanya peristiwa luminisensi yang merupakan penyerapan energi radiasi yang diikuti dengan terjadinya pancaran cahaya tampak dari suatu material. Terjadinya peristiwa ini disebabkan karena adanya elektron-elektron yang menyerap energi radiasii

2 sehingga elektron tersebut dapat berpindah ke orbital yang lebih tinggi dan menjadikan molekul-molekul material dalam keadaan tereksitasi (Delgado et al. 2015). Sintesis dan fabrikasi C-dot pada penelitian ini menggunakan metode ablasi laser dengan energi pulsa berdasarkan tingkat durasi paparan radiasi. Sinar laser tersebut memancarkan cahaya dalam bentuk pulsa pada interval tertentu (William dan Silfvast. 2004). Ablasi laser merupakan metode yang simpel, efektif dan tidak membutuhkan bahan kimia yang berlebihan (Ganjali et al. 2015). Ablasi laser mengacu pada penghancuran material yang menggunakan pulsa laser dengan intensitas energi laser yang cukup tinggi (Kil et al. 2005). Parameter ablasi laser (energi, panjang gelombang, durasi dan pulsa) serta sifat fisik dan kimia mempengaruhi berbagai mekanisme pada sifat fisik optik yang dihasilkan dan distribusi ukuran partikel dari jumlah material yang terablasi (Semaltianos et al. 2007). Perumusan Masalah Salah satu aplikasi biomedis mulai banyak dikembangkan adalah pencitraan biologi atau bio-imaging. Pendekatan dengan dasar nanoteknologi telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dengan beragam metode sintesis pada material karbon. C-dot merupakan kelas baru nanomaterial yang sangat dibutuhkan dalam bidang aplikasi bio-imaging karena memiliki sifat fotoluminisensi yang baik dan memiliki nilai toksisitas yang rendah terhadap sel. Metode ablasi laser menggunakan teknik laser berpulsa pada panjang gelombang 1064 nm (Nd:YAG) yang merupakan salah metode sintesis dan fabrikasi nanomaterial. Berdasarkan hal tersebut, dapat dirumuskan beberapa pertanyaan peneliti sebagai berikut: 1. Bagaimana penggunaan laser berpulsa sebagai metode sintesis dan fabrikasi nanopartikel C-dot. 2. Bagaimana melapisi (coating) permukaan C-dot sehingga tingkat kelarutannya stabil dan terinternanlisasi dalam organ mata dan sirip ekor Zebrafish sebagai material bio-imaging. 3. Bagaimana menginjeksi nanomaterial C-dot pada organ Zebrafish untuk mengetahui distribusi penyebarannya pada titik fokus injeksi yang berbeda dengan meggunakan dosis yang sama untuk setiap masing-masing 4 ekor Zebrafish. 4. Bagaimana penggunaan mikroskop laser konfokal untuk pengambilan image (gambar) dan beberapa slice organ mata dan sirip ekor Zebrafish. 5. Bagaimana menganalisis pendaran cahaya pada gambar (image) yang dihasilkan oleh mikroskoplaser konfokal. Tujuan Penelitian 1. Mensintesis material karbon dengan menggunakan metode ablasi laser pada durasi (1, 2, 3) jam. 2. Megkarakterisasi sifat-sifat optik (absorbansi, fluoresensi, dan transmitansi), kandungan senyawa kimia, morfologi dan distribusi ukuran C-dot.

3 3. Menghitung energi (hv), energi celah pita (Eg) dan nilai koefisien absorbansi (α) C-dot (1, 2, 3) jam. 4. Menghitung energi (hv) C-dot setelah dilapisi (coating) sampel yang terbaik nilai fluoresensinya. 5. Menganalisis pendaran cahaya fluoresensi C-dot dengan menggunakan sampel image mikroskop laser konfokal. 6. Menentukan nilai intensitas fluoresensi C-dot pada mata dan sirip ekor Zebrafish berdasarkan titik fokus injeksi yang berbeda. Manfaat Penelitian 1. Penggunaan laser berpulsa sebagai instrumen untuk mensintesis dan memfabrikasi nanopartikel karbon (C-dot) dapat digunakan sebagai metode penelitian di bidang optik dan material. 2. Material karbon dalam bentuk dan ukuran nanopartikel dapat digunakan sebagai bahan berfluoresensi untuk aplikasi medis terutama di bidang bioimaging. 3. Penggunaan mikroskop laser konfokal sebagai alat untuk analisis dan pengolahan data image untuk material berfluoresensi. 4. Zebrafish dewasa sebagai hewan model memberikan informasi peneyebaran titik-titik C-dot pada organ mata dan sirip ekor. Ruang Lingkup Penelitian 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Mensintesis dan mengkarakterisasi C-dot berfluoresens. Melapisi permukaan C-dot dengan PEG 400. Menentukan energi pada puncak panjang gelombang nanopartikel C-dot. Metode injeksi pada titik organ tubuh Zebrafish. Penggunaan mikroskop laser konfokal untuk analisis image berfluoresensi. Menganalisis intensitas fluoresens C-dot pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish.

2 METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2015 sampai Februari 2016. Tahap sintesis dan fabrikasi dilaksanakan di Laboratorium Laser Pulsa, Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) dan Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika IPB. Tahap karakterisasi dilaksanakan di Laboratorium Transmission Electron Microscopy (LIPI Fisika), Laboratorium Spektroskopi Optik dan Laboratorium Karakterisasi Material, Departemen Fisika IPB. Tahap persiapan hewan model (Zebrafish) dan injeksi dilaksanakan di Laboratorium Fisiologi Hewan, Departemen Anatomi, Fisiologi dan Farmakologi FKH IPB. Tahap uji fotoluminensi bio-imaging C-dot pada Zebrafish dan analisis distribusi pendaran warna fluorosens dilakukan di

4 Laboraturium Pusat Bio-imaging Universitas Indonesia. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah Laser Pulsa tipe Q Swicth Nd:YAG Laser Model Q Smart 850, Spekrofotometer UV-Vis dan Spektroflourometer (Ocean OpticTM.4000), TEM (Transmission Electron Microscope, FEI Tecnai G2 20S-Twin) 200 kV, FTIR (Fourier Trasform Infra Red) Horizon MB 3000, CLSM (Confocal Laser Scanning Microscope Olympus Flouview FV1200), Timbangan digital, Mikropipet, Magnetic stirrer, Stopwatch, Furnace Thermal, Gelas ukur, Hot plate, Lampu UV, Lampu Halogen, Mortar, Botol kuvet (Quartz Cuvvete 3,8 ml), Botol ukur, Mikroskop digital, Jarum injeksi (Spoit 1 cc/ml), dan Particle Size Analyzer (Vasco Particulate System, PSA) Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Ikan Zebra (Zebrafish) pink dewasa empat ekor yang didapatkan dari pusat penjualan hewan aquarium (ikan hias, Pasar Parung-Bogor). Teh serbuk merk Goalpara, Aquabides, Toluene (CH7H8, M.W 92.14 gr/mol), PEG 400 (Poly Etilen Glycol, S20738 72) dan Clorofom (CHCl3). Metode Sintesis Nanopartikel C-dot dengan Pulsa Ablasi Laser Tahap awal adalah pembuatan material karbon sebanyak 250 gram (Teh) dimasukkan ke dalam alat karbonisasi (Furnace) untuk menghasilkan material karbon dalam bentuk serbuk pada temperatur awal 250C sampai temperatur akhir 9000C dengan laju kenaikan temperatur 6000C/jam selama 3 jam (Vinsiah et al. 2014). Karbon tersebut dihancurkan dengan menggunakan mortar sampai ukurannya berbentuk serbuk sebelum diberikan perlakuan ablasi laser. Proses pembuatan material karbon dan alat ablasi laser dapat dilihat pada Lampiran 2. Selanjutnya, karbon yang berbentuk serbuk dalam padatan tersebut didiamkan beberapa jam hingga suhu karbon menjadi normal. Serbuk karbon tersebut dihancurkan (gerus) dengan menggunakan mortal sampai ukurannya sangat kecil sebelum dilakukan karakterisasi Particle Size Analyzer (Vasco Particulate System, PSA) untuk mengetahui distribusi ukuran partikel karbon sebelum diberikan perlakuan laser ablasi. Pengukuran menggunakan PSA dilakukan dengan melarutkan karbon 1 gram kedalam pelarut (aquabides) yang telah tersedia. Penentuan ukuran rata-rata partikel karbon dalam skala nanometer ditampilkan dalam bentuk distribusi histogram. Data pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 3. Metode ablasi laser yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel C-dot meggunakan laser pulsa dengan tipe Q Switch Nd YAG laser Model Q Smart 850 pada panjang gelombang 1064 nm dan frekuensi 10 Hz (Li et al. 2010). Lebar pulsa yang digunakan adalah ± 6 nsec pada tingkatan energi 60 mJ. Metode fabrikasi menggunakan pengontrolan durasi (1, 2, 3) jam dengan pajang gelombang laser konstan (1064 nm). Sinar laser difokuskan pada material karbon dalam koloid dengan konsentrasi berat karbon 0.02 gram dalam 6 ml pelarut

5 toluen (C7H8). Menggunakan lensa dan cermin untuk memfokuskan cahaya laser tepat pada material karbon yang berada dalam botol dan magnetic stirrer sebagai pengaduk untuk melarutkan partikel-partikel partikel rtikel karbon dengan molekul toluen (C7H8) selama interaksi laser dengan material karbon. Gambar 1 dan 2 merupakan ilustrasi metode pembuatan karbon k dan sintesis C-dot.

Gambar 1. Skema persiapan material karbon untuk perlakuan ablasi laser.

Gambar 2. Skema metode sintesis C-dot dot dengan ablasi laser laser.

6 Pengukuran Sifat Optik Nanopartikel C-dot C Pengukuran sifat optik dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis Vis dan spektrofluoremeter laser 405 nm ± 10 (Ocean OpticsTM 4000 4000) untuk mengetahui pendaran cahaya dan intensitas puncak panjang gelombang nanopartikel C-dot dot pada hasil masing-masing masing masing durasi ablasi laser yang berbeda melalui kabel (fiber fiber optic). optic Pengukuran ini dilaksanakan di Laboratorium Spekroskopi Optik, Departemen Fisika IPB. Gambar 3 dan 4 merupakan ilustrasi instrumen pengukuran absorbansi dan fluoresens C-dot C dot dengan menggunakan sumber cahaya yang berbeda. Foto pengukuran absorbansi dan fluoresens dapat dilihat pada Lampiran ran 4. Data dan hasil pengukuran panjang gelombang absorbansi C-dot dapat dilihat pada Lampiran 5, 5, sedangkan data dan pengukuran panjang gelombang fluoresens C-dot C dapat dilihat pada Lampiran 6. Sifat optik transmitansi diukur berdasarkan intensitas absorbansi absorb C-dot. Perhitungan nilai panjang gelombang dan kurva analisis transmitansi dapat dilihat pada Lampiran 77.

Gambar 3. 3 Skema pengukuran absorbansi C-dot.

Gambar 4. 4 Skema pengukuran fluoresens C-dot. Pengukuran absorbansi dan fluoresens tersebut dirangkai terlebih dahulu untuk menghubungkan masing-masing masing masing komponen spektrofotometer UV UV-Vis dan spektrofluoremeter komputer yang telah di instal software Spectra Suite (Ocean OpticsTM 4000). ). Sebanyak 2 ml C-dot dot yang terlarut dalam tolouen ((C7H8) dimasukkan ke kuvet yang dihubungkan langsung dengan spektrofotometer

7 dengan memfokuskan sumber cahaya (lampu Halogen) ke kuvet tersebut. Pengukuran emisi fluoresensi dilakukan dengan metode menembakkan sinar laser (405±10 nm) ke arah sampel dengan posisi tegak lurus. Emisi fluoresens diteruskan oleh serat optik dan diterima oleh spektrofluoremeter sehingga terbaca pada konektor monitor PC. Analisis Energi Bandgap (Eg) Nanopartikel C-dot Tingkat energi menandakan perbedaan pada masing-masing nanopartikel Cdot telah di sintesis dengan metode ablasi laser pada durasi yang berbeda (1, 2, 3) jam. Energi tersebut dihitung berdasarkan panjang gelombnag absorbansi (eksitasi) dan fluoresens (emisi) C-dot dengan menggunakan persamaan:

E=

.

1)

Dimana h adalah konstanta Planck (6.62 x 10-34 J.s), c adalah kecepatan cahaya (3 x 108 m/s) dan λ adalah panjang gelombang (nm). Penentuan besar energi celah (Eg) C-dot dapat dilakukan secara fundamental yang merupakan transisi dari absorbansi atau transmitansi. Transisi secara langsung dan tidak langsung dapat digunakan hubungan persamaan (Altaf et al. 2006). Perhitungan energi tersebut dapat di lihat pada Lampiran (8, 9, 10) dengan menggunakan persamaan: (αhv) = A (hv-Eg)

2)

Dimana A adalah konstanta optik, α adalah koefisien absorbsi atau transmitansi, hv adalah energi foton, Eg adalah energi celah, dan n adalah nilai transisi yang bergantung pada jenis transisi (transisi langsung n=1/2 dan transisi tidak langsung n=2). Koefisien absorpsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3) dan dapat dilihat pada Lampiran 11.

α 

.













3)

Rumus yang digunkan untuk menetukan nilai spektrum transmisi optik adalah (Willard 1998): %T = 10-A x 100 %

4)

A adalah absorbansi (a.u), α koefisien absorpsi (cm-1) dan d adalah diameter ketebalan kuvet (cm). Analisa spektrum transmisi (T) terhadap panjang gelombang (λ) akan memberikan koefisien absorpsi (α) yang merupakan fungsi panjang gelombang. Panjang gelombang terhadap transmisi spektrum absorpsi yang dikukur dengan alat spektrofotometer UV-Vis dapat digunakan sebagai pengukran awal untuk menentukan besaran energi celah pita optik (Ahda dan Mardiyanto 2008). Energi celah pita atau energi gap (Eg) dihitung berdasarkan

8 nilai yang diperoleh terlebih dahulu dari koefisien absorpsi dan energi (hv) masing-masing (1, 2, 3) jam serta jenis transisi C-dot. C Analisis Morfologi dan Distribusi Ukuran U C-dot dengan ngan Menggunakan Transmission Electron Microscope (TEM) Analisis morfologi permukaan nanopartikel C-dot dot dikarakterisasi menggunakan TEM (Transmission Transmission Electron Microscopy, Microscopy FEI Tecnai G2 20S 20STwin) 200 kV. Pengukura ini dilaksanakan d di Laboratorium TEM, Fisika LIPI PUSPITEK. Gambar 5. merupakan ilustrasi pengukuran sampel C C-dot dan instrumen peralatan TEM.

C dot dengan menggunakan TEM. Gambar 5.. Skema pengukuran diameter C-dot Sampel C-dot yang di uji adalah hasil ablasi laser yang memiliki inte intensitas dan puncak panjang gelombang yang ya terbaik. Nanopartikel C-dot dot yang berada dalam larutan toluen, dipindahkan 1 mg/ml ke wadah pengukuran. Selanjutnya dibiarkan kering untuk beberapa menit dan setelah kering, C-do C dot tersebut dimasukkan kedalam spot atau holder TEM untuk pengambilan gambar secara morfologi dengan perbesaran 100 nm, 50 nm, dan 20 nm serta mengan menganalisa ukuran C-dot berdasarkan gambar yang dihasilkan. Gambar morfologi dan hasil pengukuran dapat dilihat pada ada Lampiran Lampir 12. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR (Fourier (Fourier Trasform InfraRed InfraRed) Karakterisasi dan analisis kandungan gugus fungsi senyawa kimia nanopartikel C-dot dot dilakukkan dengan menggunakan Fourier Trasform InfraRed (FTIR) (Horizon Horizon MB 3000) 3000 pada suhu ruang yang dilaksanakan di Laboratorium Karakterisasi Material, Departemen Fisika IPB. Pengukuran pertama adalah mengukur dan menentukan serapan panjang gelombang pelarut (toluen). Pelarut (toluen) diteteskan kedalam lempengan berupa kaca bening (lapisan ttipis)

9 sebanyak 1 ml. Selanjutnya, dimasukkan kedalam holder. Kemudian pelarut toluen diidentifikasi gugus fungsinya menggunakan spektrofotometer FTIR pada rentang panjang bilangan gelombang (450-4000) (450 cm-1 sampel C-dot. dot.

Gambar 6. Skema gugus fungsi senyawa kimia C C-dot. Sampel C-dot yang di uji adalah hasil ablasi laser yang terbaik. Gugus fungsi yang teridentifikasi dibandingkan dengan puncak serapan pada literatur. Gambar 6 adalah ilustrasi pengukuran gugus fungsi senyawa kimia C-dot. Kurva analisis dan data pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 13. Metode Pelapisan (Coating) ( ) Permukaan Nanopartikel C C-dot Metode pelapisan (coating) ( nanopatikel C-dot dot dilaksanakan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika IPB. Sebanyak Sebanyak 2 ml nanopartikel C C-dot 0 yang terlarut dalam toluen (C ( 7H8) diuapkan pada temperatur 110,6 C dengan menggunakan hot plate hingga kering pada gelas ukur. Kemudian ditambahkan Clorofom (CHCl3) konsentrasi 1 mg/ml dan (Poly ( Etilen Glycol)) 400 konsentrasi 0.5 mg/ml. Selanjutnya diencerkan dan diuapkan kembali dengan temperatur 1820C dengan menggunakan hot plate hingga larutan mengering pada gelas ukur. Proses selanjutnya adalah menambahkan pelarut aquabides 10 ml, kemudian diencerkan dan didiamkan selama 20 2 menit (Hu et al. 2011). Hasil akhir ditambahkan kembali PEG 400 sebanyak 10 ml sebagai pelarut yang dapat meningkatkan penyebaran dan stabilitas fluorosens nanopartikel C C-dot pada sistem sirkulasi darah pada hewan model (Gongcalves et al. 2010). Karakterisasi risasi sifat optik (absorbansi dan fluoresens) luoresens) dilakukaan kembali untuk mengetahui perubahan puncak panjang gelombang emisi setelah dilapisi ((coating) PEG 400 dan Clorofom (CHCl3) dan menghitung perubahan energi (hv) transisi pada pergeseran puncak panjang gelombang C-dot dot dengan menggunakan persamaan 1).. Proses sisntesis dan pelapisan (coating) ( C-dot dot dapat di dilihat Gambar 6. Data pengukuran dan kurva analisis dapat dilihat pada Lampiran 14.

10

Gambar 7.. Proses sintesis dan pelapisan (coating) C-dot. dot.

Gambar 8.. Mekanisme pelapisan (coating) ( C-dot.

Gambar 9.. Bentuk senyawa kimia pelarut dan coating C-dot. dot.

11 Toluen merupakan cairan jernih yang tidak laut dalam air degan bau khas pengencer cat. Toluen menguap dalam kodisi terbuka di udara dan di dalam air serta memiliki toksisitas kronik moderat (jangka panjang) terhadap kehidupan akuatik (Streicher et al. al. 1981). Kloroform merupakan senyawa yang dapat digunakan untuk mengekstraksi senyawa yang tidak larut dalam air. Kloroform juga dapat digunakan untuk menguantifikai secara kasar kandungan kandungan lipid dalam suatu sampel atau untuk memisahkan lipid dari pengotor-pengotor pengotor lainnya. Lapisan kloroform di ambil lalu diuapkan hingga tersisa lipidnya ((Amenta et al. 1970). Polietilenglikol glikol merupakan salah satu jenis pembawa yang sering digunakan dalam suatu foormulasi untuk meningkatkan pelarutan material m yang sukar larut. Polietilenglikol 400 adalah H(O-CH2 –CH2 )n OH dimana harga n antara 8,2 dan 9,1. 1. Cairan kental jernih, tidak berwarna atau praktis, bau khas lemah, agak higroskopik, memiliki tingkat kelarutan dalam air, dalam etanol (95%) dalam aseton, dalam glikol lain dan dalam hidrokarbon aromatik, praktis tidak larut dalam eter dan dalam hidrokarbon hidrok alifatik. Bobot molekul rata-rata rata adalah 380 420, kandungan kelembaban sangat higroskopis walaupun higroskopis turun dengan meningkatnya bobot molekul, titik beku 4 – 800C (Attwood et al. 2008). Pergeseran geseran Stokes Nanopartikel C-dot Setelah Pelapisan san ((Coating) Pergeseran Stokes adalah transisi energi terkuantisasi yang disebabkan oleh medan listrik radiasi dengan elektron. Peristiwa tersebut merupakan peneyerapan energi cahaya dari laser pada panjang gelombang tertentu dan memancarkan kembali energi cahaya tersebut pada panjang gelombang yang lebih besar (Joseph. 2006).

Gambar 10. Skema prinsip pergeseran Stokes. tokes. Perbedaan antara energi energ pita eksitasi terhadap pita emisi disebut Stokes shift. Semakin besar ΔE maka Stokes shift semakin besar, sehingga akan menyebabkan pita optik lebih lebar. Energi pergeseran Stokes dihitung dengan menggunakan persamaan:

∆E = E

− E

5)

12 ∆E E adalah pergeseran energi Stokes, E Stokes, adalah energi (hv) puncak panjang gelombang fluoresens dan E adalah energi (hv) puncak panjang gelombang absorbansi. Tingkat energi emisi lebih kecil jumlahnya jika dibandingkan dengan energi eksitasi, sehingga menimbulkan warna yang berbeda dalam tahap eksitasi dan emisi. Selain itu panjang gelombang emisi akan selalu lebih panjang dari panjang gelombang eksitasinya. Hal ini disebabkan oleh adanya proses relaksasi (Krane. 1992).. Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 10. 10. Data hasil pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 15 dan kurva analisis pada Lampiran 16. Hasil energi pergeeran Stokes dan kurva analisis setelah C-dot dot dilapisi PEG (coating) dapat dilihat Lampiran 17 dan 18. Uji Bio-imaging dan Identifikasi Fluorosensi Nanopartikel C--dot Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) adalah alat yang digunakan untuk mengidentifikasi sampel yang bekerja dengan dengan metode fluoresensi dan teknik filtrasi spasial. Hasil citra mikroskop akan di input kedalam komputer omputer yang secara khusus mengoprasikan CLSM (Pawley. 2006). Pengamatan dilakukan dengan cara menggunakan sumber eksitasi berupa berupa laser Argon 488 nm yang ditembakkan pada objek C--dot dalam organ Zebrafish (mata mata dan sirip ekor ekor). Emisi puncak cak panjang gelombang hasil peristiwa fluoresens akan ditangkap oleh detektor,, kemudian diseleksi oleh filter pengaturan dye (optik flouresens) yang sesuai dengan warna biru, hijau, dan hitam. Instrumen dan set up alat dapat dilihat pada Lampiran 19.

Gambar 11. Ilustrasi metode injeksi pada 4 ekor Zebrafish Zebrafish. Proses penting yang harus dilakukan adalah pengaturan pemfokusan untuk menghasilkan bayangan dengan perbesaran simetri untuk menghasilkan resolusi warna fluoresens yang tajam dengan menyesuaikan sumber laser emisi (405 (405-600) nm pada alat CLSM . Pemilihan panjang gelombang emisi yang disesuaikan dengan penelitian yang diinginkan (Tortora 2001). Penelitian an ini menggunakan sifat optik fluoresens C-dot dot pada panjang gelombang emisi yang telah dilapisi

13 (coating) permukaannya dengan PEG 400 sebagai material bio-imaging. Filter secara otomatis akan menangkap panjang gelombang emisi yang sesuai dengan warna pada filter (biru, hijau, kuning, dan merah). Kemudian pemilihan panjang gelombang emisi pada mikroskop konfokal laser yang disesuaikan berdasarkan panjang gelombang emisi C-dot. Metode injeksi pada titik bagian tubuh Zebrafish (punggung, insang, perut, dan pangkal ekor) untuk masing-masing 4 ekor dengan dosis yang sama (0.001 cc/ml). Setelah di injeksi, Zebrafish kembali disimpan dalam wadah botol yang berisi air sebelum di uji pendaran cahaya fluoresensi dengan menggunakan mikroskop laser konfokal (Confocal Laser Scanning Microscope Olympus Flouview FV1200) (Huang et al. 2014). Injeksi pada titik insang (I), perut (II), punggung (III) dan pangkal ekor (IV) merupakan bagian dari anatomi tubuh ikan yang strategis untuk mengamati penyebaran C-dot pada mata dan sirip ekor. Adapun langkah-langkah perlakuan injeksi: a. Menyiapkan C-dot yang telah dilapisi (coating) dan karakterisasi permukannya dengan PEG. b. Menyiapkan 4 ekor Zebrafish yang berusia 3 bulan (dewasa) yang telah diberi perlakuan khusus (tidak diberi makan selama (2-3) hari. c. Zebrafish di anastesi (pinsang) dengan menggunakan air pada temperatur (1217)0C (Kinkel et al. 2010). d. Menyiapkan sampel C-dot sebanyak 0.001 cc/ml digunakan sebagai dosis untuk masing-masig titik injeksi (4 ekor). e. Meggunakan mikroskop digital pada saat menginjeksi Zebrafish. f. Menginjeksi titik insang, punggug, perut dan pangkal ekor untuk masingmasing 4 ekor Zebrafsih. g. Zebrafish yang telah diinjeksi di simpan dalam botol. h. Setelah sampel hasil injeksi selesai (4 ekor Zebrafish), kemudian dilakukan pengamatan dengan menggunakan mikroskop laser konfokal untuk melihat dan menganalisis sebaran C-dot masing-masing Zebrafish pada organ mata dan sirip ekor. Posisi slice atau lapisan gambar di ambil dengan perbesaran 10 x (100 µm) setiap fokus objek yang diamati (mata dan sirip ekor). Sumber laser mikroskop CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) yang digunakan adalah panjang gelombang (425-475) nm yang telah disesuaikan dengan panjang gelombang emisi C-dot. Pola pengambilan image slice (1-15) gambar masing-masing pengamatan pada mata dan sirip ekor yang teridentifikasi pendaran cahaya C-dot. Pengolahan data intesitas warna biru pada sirip ekor dan mata menggunakan persamaan:

PB =







x 100 %

6)

PB adalah nilai persentase biru pada gambar yang dinyatakan dalam bentuk intesitas, jumlah pixel biru ditentukan berdasarkan batas ambang (0-255) maksimum biru dan jumlah pixel merupakan matriks skala sumbu x dan y pada gambar hasil dari mikroskop konfokal laser. Pola analisis distribusi warna pada masing-masing image confocal meggunakan aplikasi sofware Matlab Versi 6.5 (Matrix Laboratry) yang telah terinstal pada komputer. Kode atau coding

14 matlabnya adalah mencari jumlah warna biru, memanggil gambar asal, memanggil layer ketiga (blue color), menentukan jumlah pixel warna biru dan megubah nilai ambang (0-255). Metode analisis tingkat intesitas warna biru tinggi dan rendah serta rata-rata menggunkan plot histogram distribusi, dimana setiap nilai rata-rata (µx) dan standar deviasi (σx) akan simetri terhadap sumbu x (Harinaldi. 2005). Data masing-masing pengukuran merupakan data tunggal dan perhitugan untuk nilai rata-rata dengan cara menunjukkan semua nilai data dibagi banyaknya data. Standar deviasi merupakan nilai yang menunjukkan tingkat atau derajat ukuran standar penyimpangan (error) dari reratanya. Bagan alir perhitungan rata-rata akumulasi dan standar deviasi dapat dilihat Lampiran 20. Data analisis intensitas distribusi nanopartikel C-dot pada mata dengan injeksi yang berbeda dapat dilihat pada Lampiran 21, 22, 23, dan 24. Sedangkan ekor dapat dilihat pada Lampiran 25, 26, 27, dan 28.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Optik Nanopartikel C-dot Sifat optik nanopartikel C-dot berdasarkan pengamatan eksperimen spektrofotometer UV-Vis dan Spektrofluoremeter dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil pengukuran sifat optik (absorbansi dan fluoresens) C-dot. Sifat Optik Absorbansi Fluoresens

1 jam 306 491

Puncak Panjang gelombang, λ (nm) 2 jam 3 jam 312 320 495 597

Hasil pengukuran didapatkan C-dot dalam bentuk koloid dapat menyerap spektrum UV pada masing-masing puncak panjang gelombang 306 nm (1 jam), 312 nm (2 jam) dan 320 nm (3 jam). Panjang gelombang emisi fluoresens yang dihasilakan adalah 491 nm (1 jam), 495 nm (2 jam), dan 497 nm (3 jam) pada intensitas yang berbeda. Daerah absorpsi pada kisaran ultraviolet (UV) bergeser pada setiap kenaikan penambahan durasi penembakan ablasi laser dari 1 jam sampai 3 jam. Perbedaan tersebut menandakan bahwa adanya serapan optik pada panjang gelombang UV. Ketiga puncak serapan ini menunjukkan adanya transisi elektronik dari π→π* serta adanya konjugasi dalam struktur nanopartikel C-dot (Qu et al. 2012). Daerah absorpsi pada kisaran ultraviolet (UV) bergeser pada setiap kenaikan penambahan durasi penembakan ablasi laser dari 1 jam sampai 3 jam. Perbedaan tersebut menandakan bahwa adanya serapan optik pada panjang gelombang UV. Hasil ini menunjukkan bahwa adanya kestabilan partikel sebelum jatuh dari level energi yang lebih tinggi. Perbedaan daerah serapan tersebut mengindikasikan adanya gugus molekul yang berbeda. Molekul akan tereksitasi dari keadaan HOMO menuju keadaan LUMO ketika berinteraksi dengan foton.

15 1,1

1 jam

1

2 jam

Absosbansi (a.u)

0,9

3 jam

0,8 0,7

π → π*

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 290 340 390 440 490 540 590 640 690 740 790

Panjang gelombang (nm)

gelombang. Gambar 12. Kurva hubungan intensitas absorbansii terhadap panjang gelombang 1 jam

60000

2 jam 3 jam

Fluoresens (a.u)

50000 40000

π → π* 30000 20000 10000 0 435

485

535

585

635

685

735

Panjang gelombang (nm)

Gambar 13. Kurva hubungan intensitas fluoresens terhadap panjang gelombang.

Gambar 14. 14 Luminesensi cahaya biru C-dot dot (1, 2 , 3) jam.

16 Wilson et al. (1993) menjelaskan bahwa emisi yang dihasilkan fotoluminisens nanoparikel dari permukaan terpasivasi akibat adanya rekombinasi radiatif dari pasangan elektron – hole. Perbandingan antara permukaan-volume nanopartikel C-dot mempengaruhi partikel yang mengalami pasivasi pada permukaannya agar menghasilkan fotoluminisen warna biru yang kuat (Thongpool et al. 2012). Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Sun et al. (2006) menyatakan bahwa peristiwa fotoluminisens yang terjadi pada C-dot mengalami pasivasi pada permukaan yang disebabkan oleh adanya perangkap energi permukaan yang menyebabkan kestabilan emisi. Ketiga puncak panjang gelombang tersebut memperlihatkan bahwa tepi pita serapan bergeser ke wilayah panjang gelombang lebih panjang, sehingga elekton tereksitasi dari pita valensi menuju pita konduksi. Penelitian serupa yang dilakukan oleh Ajimsha et al. (2008) menampilkan hasil pergeseran puncak pajang gelombang berdasarkan perbedaan waktu penembakan ablasi laser terhadap sampel material. Metode ablasi laser yang dipublikasikan oleh Aneesh et al. (2009) untuk fabrikasi nanopartikel pada material ZnO menunjukkan panjang gelombang absorbansi 400 nm dan emisi 500 nm dengan menggunakan laser pulsa Nd:YAG (panjang gelombang 355 nm, frekuensi 10 Hz dan lebar pulsa 9 ns). Analisis Lebar Pita Energi Bandgap (Eg) Nanopartikel C-dot Transmitansi (T) merupakan perbandingan antara intensitas cahaya yang ditransmisikan (dilewatkan) oleh sampel dibandingkan dengan intensitas referensi. Analisa spektrum transmisi (T) terhadap panjang gelombang (λ) akan memberikan koefisien absorpsi (α) yang merupakan fungsi panjang gelombang. Dengan menggunakan persamaan 4), didapatkan kurva hubungan antara transmitansi terhadap panjang gelombang seperti diperlihatkan pada Gambar 13. 80

T1 T2 T3

Transmitansi (%)

60

40

20

0 275

325

375

425

475

525

575

625

675

Panjang gelombang (nm)

Gambar 15. Sifat optik transmitansi (T) terhadap panjang gelombang (λ).

17 Secara umum, semakin lama paparan ablasi laser menyebabkan transmitansi menjadi semakin membesar. Hal ini disebabkan semakin lama paparan energi ablasi laser berarti semakin sedikit molekul yang terlibat dalam penyerapan energi cahaya yang diberikan, sehingga semakin banyak fraksi energi yang bisa dilewatkan. Gambar 15 merupakan transmitansi sifat optik C-dot yang diukur berdasarkan panjang gelombang spektrosopi UV-Vis. 1 jam 2 jam 3 jam

Koefisien absorbansi (α) 104 cm-1

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 300

400

500

600

700

800

Panjang gelombang (nm)

Gambar 16. Kurva hubungan nilai koefisien absorbansi ( ) terhadap panjang gelombang (λ). 60

1 jam 2 jam 3 jam

(αhv) (108 cm-2 eV2)

50

40

30

20

10 2,84

0 1,5

2,5

3,2

3,42

3,5

hv (eV)

Gambar 17. Plot energi foton absorbansi (hv) terhadap (αhv)2 C-dot.

18 Plot nilai koefisien absorbansi ( ) terhadap panjang gelombang (λ) untuk semua sampel C-dot diperlihatkan pada Gambar 14. Hasil plot memperlihatkan bentuk transisi langsung karena nilai koefisien absorpsi ( ) lebih besar dari 104 dan jika kuran dari 104 maka merupakan transisi tidak langsung, sehingga nilai n yang digunakan adalah 1/2 (Tauc 1972). Daerah koefisien absorpsi ( ) pada kisaran ultraviolet (UV) bergeser pada setiap kenaikan perubahan waktu (1, 2, 3) jam. Perbedaan nilai tersebut menunjukkan adanya serapan optik pada panjang gelombang UV. Tepi pita serapan bergeser ke wilayah panjang gelombang lebih besar atau frekuensi yang lebih kecil. Pada saat C-dot menyerap energi ablasi laser lebih lama, maka energi bandgap (Eg) yang dimiliki akan semakin kecil. Energi celah pita (Eg) pada Gambar 17 ditentukan berdasarkan perpotongan kurva bagian linier dengan sumbu energi (hv). Nilai energi celah pita (Eg) masing-masing sampel berturut-turut adalah 3.42 eV (1 jam), 3.2 eV (2 jam) dan 2,84 eV (3 jam). Hasil plot dapat dilihat Gambar 15. merupakan fungsi (αhν)2 yang dikembangkan dengan metode Touc’s Plot memotong sumbu hν pada Eg. Energi celah pita optik (Eg) diperoleh dengan menarik ekstrapolasi pada daerah linear dari grafik hubungan E = hν dan (αhν)2 hingga memotong sumbu energi (E). Berdasarkan hasil tersebut dapat diketahui bahwa perubahan durasi (1, 2, 3) jam sintesis dengan metode ablasi laser dapat menyebabkan perubahan energi celah pita pada C-dot. Sehingga elektron tereksitasi dari pita valensi menuju pita konduksi. Nilai energi celah pita (Bandgap) sangat bergantung pada jenis transisi elektroniknya. Hal ini disebabkan oleh perubahan nilai quantum confinement yang meneyebabkan peningkatan energi kinetik pada medan kuantum yang diluminasi sehingga energi celah (Eg) berubah seiring dengan perubahan ukuran partikel. Peristiwa tersebut dikenal sebagai efek ukuran kuantum. Peningkatan durasi ablasi laser penyebabkan perubahan panjang puncak gelombang dan energi celah pita (Eg) C-dot. Semakin lama paparan durasi ablasi laser terhadap material karbon, maka energi gap (Eg) menjadi semakin berkurang. Nilai energi celah pita (Eg) tersebut tidak jauh berbeda dengan peneliti sebelumnya dengan menggunakan metode ablasi laser yaitu 2.4 eV, 2.5 eV, 2.6 eV (Anikin et al. 2002) dan 2.9 eV (Ajimsha et al. 2008). Analisis Fotostabilitas Fluoresens dan Pergeseran Stokes Nanopartikel C-dot Emisi fluoresensi merupakan akibat keseimbangan termal tingkat eksitasi, yaitu pada level energi vibrasi yang paling rendah. Pengukuran absorbansi dan fluoresensi setelah dilapisi (coating) dengan material PEG 400 telah menghasilakn nilai intesitas panjang gelombang yang tidak jauh berbeda sebelum dilapisi. Pada Gambar 18 dan 19 telah diplotkan nilai puncak panjang gelombang eksitasi dan emisi fluoresens C-dot sebelum dan setelah pelapisan (coating). Hasil absorpsi absorbansi telah mempresentasikan nilai panjang puncak gelombang berubah sebelum dan setelah dilapisi yaitu 320 nm menjadi 256 nm. Perubahan ini mengindikasikan bahwa molekul-molekul C-dot pada toluen lebih kuat intesitasnya menyerap sinar UV-Vis daripada molekul-molekul PEG 400.

19 Ketika C-dot yang telah dilapisi dengan material PEG 400 maka akan meyerap energi foton sehingga terjadi eksitasi ke level LUMO. Elektron kembali ke keadaan dasar sambil mengemisikan cahaya (flourosens). Nilai panjang gelombang emisi C-dot sebelum dilapisi berada pada panjang gelombang 497 nm dan setelah dilapisi berubah menjadi 510 nm. Hal ini telah mengindikasikan bahwa molekul-molekul PEG 400 lebih kuat menyerap laser (405±10) nm sebagai sumber cahaya daripada toluen yang merupakan pelarut dasar (toluen). 1

257

320

C-dot tanpa PEG C-dot dengan PEG

Absorbansi (a.u)

0,8

0,6

0,4

0,2

0 240 290 340 390 440 490 540 590 640 690 740 790

Panjang gelombang (nm)

Gambar 18. Kurva absorbansi C-dot sebelum dan setelah coating PEG.

1800

70000

497 510

C-dot dengan PEG

1600

60000

C-dot tanpa PEG 1400

Flourosens (a.u)

50000 1200 1000

40000

800

30000

600 20000 400 10000

200 0

0 400

450

500

550

600

650

700

750

800

Panjang gelombang (nm)

Gambar 19. Kurva fluoresens C-dot sebelum dan setelah coating PEG.

20 256

1

Eksitasi Emisi

513

1800 1500 1200

0,6 900 0,4

600

0,2

Fluoresens (a.u)

Absorban (a.u)

0,8

300 0

0 215 265 315 365 415 465 515 565 615 665 715 765

Panjang gelombang, λ (nm)

Gambar 20. Plot spektrum absorbansi dan fluoresens C-dot setelah coating PEG. 4.80

2.46

1

1600 Emisi

0,8

Eksitasi

1200

0,6

1000 800

0,4 600 400

Absorbans (a.u)

Fluorosens (a.u)

1400

0,2

200 0

0 1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

Energi (eV)

Gambar 21. Plot energi (hv) terhadap absorbansi dan fluoresens C-dot. Emisi C-dot maksimum ketika serapan foton bergeser ke panjang gelombang yang lebih besar atau energi yang lebih kecil (Gambar 21). Hal ini disebabkan oleh perbedaan keadaan molekul-molekul elektronik ketika diiluminasi foton. Spektrum serapan absorbansi dan emisi C-dot tersebut masingmasing pada puncak serapan 256 nm dan 513 nm (Gambar 20). Perbedaan tersebut menandakan bahwa puncak maksimum absorbansi akibat foton yang

21 diserap akan meyebabkan panjang gelombang yang diserap bergeser pada panjang gelombang yang lebih pendek atau energi yang lebih besar.

Gambar 22. 2 Mekanisme fluoresens C-dot.

Gambar 23. Pendaran warna biru C-dot C sebelum dan setelah coating PEG.

Gambar 24.

Luminisensi warna biru C-dot setelah coating,, (A) sebelum dan (B) setelah disinari lampu UV. UV

22 Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Sun et al. (2006), menyatakan bahwa peristiwa fotoluminisensi yang terjadi pada C-dot mengalami pasivasi pada permukaan yang disebabkan oleh adanya perangkap energi sehingga terjadi kestabilan emisi. Ketika C-dot kembali ke ground state (S0), kemudian memancarkan foton berenergi (hvEk) yaitu 4.80 eV, maka foton yang diemisikan (hvEm) memiliki energi yang lebih kecil yaitu 2.46 eV dan panjang gelombang yang lebih besar daripada foton yang diserap energi absorbansi (hvEk). Perbedaan energi eksitasi dan emisi (hvEk - hvEm) C-dot dapat diliat pada Gambar 21. Oleh sebab itu, molekul-molekul C-dot tereksitasi secara cepat (realaksasi) kelevel energi vibrasi yang paling rendah yaitu dari (S1’) ke S1 akibat disivasi energi C-dot tersebut (Gambar 22). Sehingga spekrtum emisi fluorosens tidak tergantung pada panjang puncak gelombang eksitasi. Emisi merupakan transfer molekul dari energi rendah ke energi yang lebih tinggi, yaitu dari HOMO ke LUMO yang selanjutnya jatuh pada level energi yang lebih rendah dan biasanya terjadi pada daerah triplet. Dalam analisis tingkat emisi nilai intensitas yang tinggi mengindikasikan banyaknya jumlah partikel yang jatuh ke level energi yang lebih rendah. Transisi elektronik C-dot terjadi karena transisi absorpsi tersebut dan lebar spektrum ditentukan oleh transisi elektronik dari suatu keadaan enegi ke keadaan yang lain. Peristiwa terebut terjadi karena perbedaan energi antara dua keadaan yang berdekatan karena adanya keadaan vibrasi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan keadaan elektroniknya. Pergeseran Stokes memperlihatkan energi dengan nilai transisi 2.34 eV. Nilai energi absorbsi pada puncak panjang gelombang maksimum 2.46 eV dan 4.80 eV untuk nilai spektrum emisi maksimum. Pergeseran Stokes ini terjadi karena struktur C-dot pada keadaan dasar (ground state) berbeda jika dibandingkan dengan pada keadaan tereksitasi. Nilai pergeseran puncak panjang gelombang tersebut manunjukkan bahwa C-dot mampu menyerap cahaya UV dan cahaya tampak (Visible) pada panjang gelombang elektromagnetik dan memancarkan kembali energi foton yang di serap. Hal ini mengindikasikan bahwa mikroskop konfokal laser yang dirancang dengang instrumen optik gelombang elektromagnetik dapat menstimulasi serapan foton ke C-dot sehingga dapat mengaktifkan senyawa molekul C-dot tersebut untuk aplikasi pencintraan atau imaging. Perbedan konsetrasi molekul diperlihatkan oleh Yang et al.(2009) pada pengukuran absorbansi (340-400) nm nanopartikel dengan menggunakan metode ablasi laser untuk sintesis C-dot. Sifat fotoluminisensi nanopartikel C-dot yang terjadi akibat eksitasi panjang gelombang UV-Vis sebesar 300 nm menjadi 480 nm pada panjang gelombang emisi (fluoresensi) dengan rata-rata diameter ukuran 20 nm. Hal ini terjadi karena adanya transisi elektron π - π* sehingga keadaan panjang gelombang emisi lebih stabil pada panjang gelombang fotoluminisensi 450 nm akibat eksitasi 380 nm. Metode sintesis tersebut menggunakan ablasi laser dengan panjang gelombang 532 nm (lebar pulsa 8 ns) (Li et al. 2010). Penelitian yang dilaporkan oleh (Sheila dan Gary. 2010) bahwa energi lumininisensi C-dot untuk aplikasi bio-imaging sebesar 0.5 eV menunujukkan nilai yang sesuai dengan emisi panjang gelombang mikroskop. Metode ablasi laser yang dilakukan oleh Anikin et al. (2002) untuk fabrikasi nanopartikel menghasilkan energi sebesar (2.4-2.6) eV. Penelitian juga dilakukan oleh Qin et al. (2011) menghasilkan energi nanopartikel (3.25-3.34) eV.

23 Karakteristik Gugus Fungsi Nanopartikel C-dot C dot Spektrum gugus fungsi dianalisis menggunakan FTIR. Hasil analisis gugus fungsi ditunjukkan pada Gambar 25. 100

120

100

Transmitan (%)

80

N-H (3441 (3441-3700) 80 60

Toluen 60

Nanopartikel karbon (C-dot) 40

40

C=O (1600–1770) 20

20

CH2 (1350–1450) (1350

O-H (3000-3600)

0

1300

1700

2100

2500

Bilangan gelombang

2900

3300

0

3700

(cm-1)

Gambar 25. Spektrum FTIR C-dot. C dot sampel 3 jam. Hasil Gambar 25 merupakan hasil pengukuran FTIR C-dot pengukuran FTIR C-dot dot memperlihatkan adanya indikasi kandungan gugus fungsi δ(CH2) pada serapan (1350–1450) (1350 cm-1, v(C=O) pada pita serapan (1600 (1600–1770) cm-1, v(NH) pada pita serapan (3100–3400) (3100 cm-1. Gugus O O–H pada C-dot merupakan ikatan hidroksil yang teridentifikasi pada pelarut toluen pada rentang (3000-3600) cm-1. Sifat hidrofisilitas dan kestabilan C-dot C dot dalam larutannya akan semakin meningkat jika terdapat gugus O-H O dan N-H (Pavia et al.. 2001). Terlihat pada bilangan gelombang 3024 cm-1 yang mengindikasikan senyawa O-H H terikat hidrogen terdeteksi oleh absorpsi sinar inframerah pada regang pita lebar dan kuat (3000-3500) (3000 cm-1 serta mengandung asam karboksilat. Gugus N-H H memiliki daerah penyerapan sinar inframerah pada daerah (3441 (3441-1 3700) cm . Terlihat erlihat bahwa daerah regang O-H O dan N-H H pada spektrum terdeteksi adanya asam karboksilat, sedangkan N-H N H merupakan senyawa amina. Berdasarkan arkan Gambar 25 diperoleh spektrum gugus fungsi senyawa kimia Cdot yang menunjukkan serapan CH2 pada regangan bilangan langan gelombang (1350 (13501450) cm-1 yang merupakan jenis senyawa alkana. Serapan inframerah untuk absorpsi si C=O berada pada pita regang (1600-1770) cm-1 yang merupakan senyawa asam karboksilat. Penelitian yang dilakukan Baruah et al. (2014) menggunakan bahan dasar serbuk Teh sebagai material karbon mempresentasikan hasil yang tidak jauh berbeda kandungan gugus gugus fungsi senyawa C-dot dengan menggunakan metode ablasi laser.

24 Karakteristik Morfologi dan Distribusi Diameter Nanopartikel C-dot Pola karakterisasi dengan menggunakan PSA menunjukkan partikel karbon telah terdistribusi merata pada ukuran 616.76 nm dengan melalui proses hamburan cahaya. Cahaya tersebut ditembakkan pada material karbon di dalam koloid yang telah dihomogenkan sehigga terdeteksi oleh detektor dan menghasilkan data ukuran partikel. Hasil karakterisasi material karbon dapat dilihat Tabel 2. Hal ini mengindikasikan bahwa ukuran tersebut masih dalam skala yang sangat besar (bulk). Tabel 2. Hasil Karakterisasi dengan Particle Size Analyzer (PSA). Parameter Pengukuran

Rata-rata

Diameter (10%) nm 562.49

Diameter (50%) nm 616.76

Diameter (90%) nm 708.13

Hasil spektra PSA pada Gambar 26 memperlihatkan bahwa partikel karbon yang di sintesis sebelum ditembak menggunakan laser ablasi rata-rata berukuran 616.76 nm. Penyebaran ukuran partikel karbon tersebut dihitung berdasarkan intensitas volume sampel karbon yang ditembakkan oleh laser pada alat PSA. Pada ukuran 616.76 nm dapat simpulkan bahwa ukuran partikel karbon tersebut masih sangat jauh lebih besar dari ukuran C-dot, sehingga perlu dilakukan metode laser ablasi untuk mensintesis material karbon tersebut menjadi nanopartikel Cdot yang berukuran dibawah 10 nm. 0,2 0,18

(c)

Intensitas (a.u)

0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 426,69 446,80 467,86 489,91 513,00 537,17 562,49 589,00 616,76 645,83 676,26 708,13 741,51 776,45 813,05 851,36 891,49

0

Diameter (nm)

Gambar 26. Pola distribusi ukuran material karbon dengan PSA. Morfologi C-dot dikarakterisasi dengan menggunakan Transmission Electron Microscope (TEM). Pengamatan dilakukan pada skala 100 nm, 50 nm, dan 20 nm. Pada dasarnya karakterisasi TEM untuk nanopartikel C-dot mendistribusikan diameter rata-rata kurang dari 50 nm dan memperlihatkan

25 struktur berbentuk bola-bola bola bola kecil yang hanya dapat dilihat dengan menggunakan skala perbesaran pada alat TEM.

Gambar 27.. (a, b, c) Morfologi dan (d) histogram ukuran C C-dot. Pengukuran skala 20 nm mempresentasikan jumlah jumlah nanopartikel C C-dot secara rata-rata rata berdiameter berdiamete (4-10) nm. Ukuran C-dot tersebut merupakan hasil analisa berdasarkan pengolahan data untuk satu objek posisi gamba gambar pada skala 20 nm.. Distribusi sampel yang paling dominan adalah 6 nm pada per persentase frekuensi paling besar. Citra TEM pada skala 50 nm tidak berbeda signifikan distribusi normal Gaussian pada skala 20 nm. Skala tersebut telah mempresentasikan nilai ni ukuran C-dot dot yang terdistribusi secara merata dibawa ukuran 10 nm. Skala kala 100 nm mempresentasikan citra TEM yang terakumulasi pada ukuran diameter C-dot C di atas 10 nm. Hal ini telah menunjukkan bahwa adanya perbedaan perbedaan untuk setiap analisis diameter nanopartikel C-dot dengan menggunakan TEM berdasarkan skala yang berbeda. Penelitian yang serupa dilakukan oleh Vinod dan Gopchandran (2014) dengan menggunakan panjang gelombang pulsa radiasi laser 1064 nm dan 355 nm memperlihatkan ukruan diameter yang sangat kecil (±0.229 nm) dengan

26 menggunakan HR-TEM. Berdasarkan hasil tersebut, C-dot merupakan nanopartikel yang berbentuk bola dan tersebar merata dengan ukuran diameter sebesar 2-7 nm (Prasannan & Imae. 2013). Identifikasi dan Analisis Fluoresens Nanopartikel C-dot pada Zebrafish Hasil image confocal 15 slice organ mata dan sirip ekor Zebrafish dengan perbesaran 10 x (sakal 100 µm) berdasarkan posisi x (vertikal) dan y (horizontal) objek pengamatan pada spot kamera mikroskop laser konfokal (CLSM). Gambar 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, dan 33 menunjukkan 15 slice image masing-masing pada pengamatan bagian organ mata dan sirip ekor Zebrafish. Teridentifikasi sebaran titik-titk warna biru yang merupakan fluoresens C-dot pada setiap slice yang di rekam secara horizontal dan vertikal. Injeksi Insang (I) dan Perut (II)

(a) 5,0

µx : 2.36 % σx : 1.3 %

Mata

4,5

Intensitas biru (%)

a.

N : 15

4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 28. (a) Intensitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi insang.

27

(a) 0,7

µx : 0.34 % σx : 0.12 %

Ekor

Intensitas biru (%)

0,6

N : 15

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 29. (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi insang.

(a)

28 12

µx: 6.33 % σx : 3.12 %

Mata

11

Intensitas biru (%)

10

N : 15

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Jumlah slice

(b) Gambar 30. (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi perut.

(a) 4,0

µx: 2.83 % σx: 0.36

Ekor

3,5

N : 15 Intensitas biru (%)

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 31. (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi perut.

29 Injeksi Punggung (III) dan Pangkal Ekor (IV)

(a) 4,0

µx : 2.09 % σx : 1.04 %

Mata

3,5

N : 15

3,0

Intensitas biru (%)

b.

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 32. (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata injeksi punggung.

(a)

30 µx : 0.0037 % σx : 0.0017 % N : 15

Ekor

Intensitas biru (%)

0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0,000 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 33. (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi punggung.

(a) µx : 0.0092 % σx : 0.0082 %

Mata 0,024

N : 15

Intensitas biru (%)

0,020 0,016 0,012 0,008 0,004 0,000 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Σ slice

(a) Gambar 34. (a) Intesitas dan (b) histogram pada mata setelah injeksi pangkal ekor.

31

(a) 0,24

µx : 0.17% σx : 0.032 % N : 15

Ekor

Intensitas biru (%)

0,20 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Σ slice

(b) Gambar 35. (a) Intesitas dan (b) histogram pada ekor setelah injeksi pangkal ekor. Rata-rata (µx) intensitas fluoresens C-dot pada organ mata lebih besar jika dibandingkan dengan ekor, yaitu pada Gambar 26 sebesar 2.36 % dan Gambar 28 sebesar 6.63 %, sedangkan pada ekor 0.34 % (Gambar 27) dan 2.83 % (Gambar 29). Pada bagian titik injeksi punggung dan pangkal ekor Zebrafish juga memperlihatkan nilai sebaran nanopartikel C-dot. Rata-rata (µx) intensitas fluoresens C-dot pada organ mata lebih besar jika dibandingkan dengan ekor. Gambar 30 untuk titik injeksi punggung mendistribusikan rata-rata intensitas fluoresens C-dot sebesar 2.09 % untuk pengamatan pada mata, sedangkan pada ekor sebesar 0.0037 % (Gambar 31). Injkesi pangkal ekor sangat jauh lebih kecil nilai intensita fluoresens yang terdistribusi pada mata, yaitu sebesar 0.0092 % (Gambar 32). Pada bagian ekor terdapat intensitas fluoresens C-dot sebesar 0.17 % (Gambar 33). Perbedaan tersebut juga memperlihatkan nilai standar deviasi (σx) berdasarkan rata-rata (µx) intesitas fluoresns C-dot yang terlihat masing-masing gambar dan titik injeksi yang berbeda. Injeksi insang dan perut mempresentasikan nilai sebaran nanopartikel C-dot yang berbeda pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish, sehingga menandakan nanopartikel C-dot menyebar secara tidak

32 merata pada organ mata dan sirip ekor yang disebabkan oleh sistem sirkulasi pembuluh darah organ tubuh Zebrafish. Tabel 3. Distribusi intensitas fluoresens C-dot pada Zebrafish.

Objek Pengamatan Mata Ekor

Insang 2.36 0.34

Intensitas fluoresens (%) µx Injeksi Perut Punggung Pangkal Ekor 6.63 2.09 0.0092 2.84 0.0037 0.17

Rata-rata (µx) intensitas fluoresens C-dot memperlihatkan nilai yang berbeda pada setiap titik injeksi yang berbeda . Intensitas rata-rata C-dot terbesar diperlihatkan pada bagian mata untuk titik injeksi perut sebesar 6.63 % dengan nilai standar deviasi (σx) 3.12 % (Gambar 28). Sedangkan Gambar 31 merupakan intesitas fluorensns C-dot yang paling kecil, yaitu 0.0037 % pada ekor dengan nilai standar deviasi (σx) 0.0017 %. Perbedaan intensitas fluoresens C-dot yang lain dapat dilihat pada Gambar 26, 27, 29, 30, 32, 33 dan tabel Tabel 3 untuk distribusi rata-rata penyebaran nanopartikel C-dot pada mata dan ekor Zebrafish. Niali rata-rata (µx) intensitas fluoresens pada organ mata dan ekor dapat juga dilihat Tabel 3. Distribusi fluoresens tersebut merupakan intensitas fluoresens nanopartikel C-dot yang terinternalisasi dalam sistem organ Zebrafish oleh perlakuan injeksi pada titik injeksi insang (I), injeksi perut (II), titik (III) punggung dan (IV) pangkal ekor. Intensitas warna biru pada masing-masing 15 slice menunjukkan nilai kuantitatif yang terukur dengan pola pixel image dan pixel warna biru. Sehingga masing-masing slice yang teridentifikasi warna biru akan memperlihatkan nilai yang terdistribusi pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish. Perbedaan titik injekesi tersebut menandakan adanya perbedaan intensitas fluoresens C-dot berdasarakan jumlah slice image yang terekam oleh mikroskop laser konfokal. Pola 15 slice dengan titik injeksi yang berbeda diperlihatkan pada Gambar 34 dan 35 dalam bentuk intensitas fluoresens C-dot pada rongga mata dan sirip ekor. Perbedaan injeksi menunjukkan nilai intensitas fluoresens yang berbeda pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish. Karakteristik distribusi nanoaprtikel C-dot pada organ mata dan sirip ekor Zebarfish berdasarkan identifikasi slice image mikroskop laser konfokal adalah: Organ Mata Nanoparikel C-dot yang teridentifikasi pada organ mata terlihat sangat jelas dan memiliki intensitas yang baik jika dibandingkan dengan sirip ekor. Gambar 28 oleh injeksi (II) perut, memperlihatkan intensitas warna biru nanopartikel Cdot sebesar 6.33 %. Sedangkan pada image yang lain berdasarkan titik injeksi yang berbeda juga terlihat nilai yang terakumulasi secara berurutan, yaitu 2.36 % untuk injeksi (I) insang, 2.09 % untuk injeksi (III) punggung dan 0.0092 % untuk injeksi (IV) pangkal ekor. Gambar 34 telah menunjukkan perbandingan intensitas

33 fluoresens C-dot berdasarkan image yang teridentifikasi. Karakteristik setiap slice juga memperlihatkan adanya perbedaan intensitas warna biru nanopartikel C-dot.

Gambar 36. Distribusi fluoresens C-dot berdasarakan posisi injeksi pada mata . Sirip Ekor Sirip ekor merupakan organ Zebrafish yang sangat tipis bentuk dan ukurannya. Hal tersebut terlihat ketika nanopartikel C-dot tidak maksimal terinteralisasi dalam organ tersebut. Gambar 29 pada injeksi (II) perut menunjukkan nilai 2.83 % yang mencirikan perbedaan yang lebih kecil pada organ mata. Pada injeksi yang lain juga memperlihatkan nilai intensitas yang sangat kecil, yaitu 0.34 % untuk injeksi (I) insang, 0.17 % unutk injeksi (IV) pangkal ekor dan 0.0037 % untuk injeksi (III) punggung. Hal tersebut juga terlihat pada Gambar 35 yang mempresentasikan 15 slice masing-masing titik injeksi yang berbeda dengan tingkat intensitas warna biru yang terdeteksi oleh mikroskop laser konfokal.

Gambar 37. Distribusi fluoresens C-dot berdasarakan posisi injeksi pada ekor.

34 Intensitas tersebut memperlihatkan adanya perbedaan molekul-molekul nanopartikel C-dot yang terikat oleh sistem sirkulasi darah Zebrafish. Sehingga jika di injeksi (II) bagian perut, maka molekul-molekul C-dot akan langsung dialirkan ke rongga bagian pengamatan (mata dan sirip ekor). Hal ini disebabkan oleh jantung yang berada di rongga bagian perut Zebrafish (Ignatius et al. 2009). Darah yang terikat oleh molekul-molekul nanopartikel C-dot akan dipompa keluar melalui aorta ventral menuju insang. Pada posisi kapiler insang, molekul-molekul C-dot yang terikat oleh darah akan mengalir ke aorta dorsal (bgian mata dan kepala) kemudian ke kapiler seluruh tubuh (bagian sirip ekor) dan terakhir molekul-molekul C-dot akan kembali ke bagian jantung. Peredaran darah ikan merupakan peredaran darah tunggal, sehingga dalam satu kali peredarannya maka darah melalui jantung satu kali (Neumann et al. 2009). Peneliti yang melakukan penelitian aplikasi nanopartikel C-dot untuk bioimaging telah dilakukan oleh Forno et al. (2013) yang menyimpulkan bahwa nanopartikel C-dot dapat terinternalisasi ke dalam otak dan bagian mata Zebrafish. Penelitian yang telah dilakukan Kang et al. (2015) mempresentasikan distribusi nanopartikel C-dot pada embrio dan larva Zebrafish. Penelitian tersebut menganalisis emisi pendaran cahaya (flourosens) yang mengindisikan bahwa Zebrafish berpotensi sebagai hewan model pada studi toksisitas dan bio-imaging. Salah satu juga keunikan Zebrafish adalah memiliki bentuk tubuh yang transparan sehingga bisa dimodelkan sebagai teknik pencitraan bio-imaging tomografi dan magnetik resonansi imaging (Lee et al. 2007). Beberapa penelitian sebelumnya menggunakan Zebrafish sebagai hewan model untuk aplikasi bio-imaging dari berbagai jenis material diantarannya adalah Ignatius dan Langenau (2011) menganalisis fluoresens imaging dengan teknik pelabelan pada sel kanker yang telah diinjekesikan ke dalam tubuh Zebrafish. Blackburn et al. (2011) juga mengamati intensitas fluoresens pada Zebrafish dewasa yang telah diinjeksikan oleh material berfluorensens sehingga terlihat pendaran warna untuk masing-masing material yang berbeda. Langenau et al. (2008) juga melakukan penelitian strategi injeksi pada Zebrafish untuk pemodelan citra fluoresens dengan menggunakan material Green Fluoresence Protein (GFP).

4 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Nanopartikel C-dot oleh bahan organik dari alam (Teh) dapat digunakan sebagai material bio-imaging yang memiliki nilai energi dan panjang gelombag emisi bersesuaian dengan filter Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) sehingga pendaran fluoresens pada organ mata dan sirip ekor Zebrafish dapat terdeteksi dengan nilai intensitas warna biru yang berbeda. Peningkatan energi Bandgap terjadi akibat perbedaan durasi sintesis ablasi laser yang mengakibatkan perubahan ukuran nanopartikel C-dot. Hal ini merupakan salah satu karakteristik material sehingga digunakan sebagai dye dalam aplikasi bio-imaging.

35 Saran Karakteristik aplikasi bio-imaging dengan menggunakan material organik dari alam perlu diteliti lanjut dengan menggunakan optimasi dan sintesis yang lebih simpel sehingga tidak perlu dilakukan tahap uji fotostabilitas fluoresens kembali. Selain itu, proses pengamatan pendaran nanopartikel C-dot pada hewan uji dapat dilakukan dengan menggunakan material anorganik sebagai perbandingan untuk aplikasi bio-imaging.

DAFTAR PUSTAKA Amenta J S. 1970. A rapid extraction and quantification of total lipids and lipid fractions in blood and feces. Clin Chem. 14(4): 399-346. Aloukus P, Papagiannouili, Bourlinos A B, Zboril R, Couris S. 2014. Third-Order Nonlinear Optical Response and Optical Limiting of Colloidal Carbon Dots. Optics Expres. Vol.22, No. 10. doi:10. 1364/OE.22.012013. Altaf M, Chaudhry M A, Maria Z. 2003. Characterization of ZnO Thin Films Grow by Chemical Bath Deposition. Journal of Basrah Researches. Vol. 37. No. 3A. Ahda S dan Mardiyanto. 2008. Karakterisasi lapis tipis silicon amorf terhidrogenasi untuk menentukan energi celah pita optik (Eg). Jurnal Sains Material Indonesia. 260-264. Ajimsha R. S, Anoop G, Aravind A, Jayaraj M K. 2008. Luminescence from Surfactant-Free ZnO Quantum Dots Prepared by Laser Ablation in Liquid. Electrochemical and Solid State Letters. 11 2 K1-K17. doi: 10.1149/1.2820767. Aneesh P M, Arivind A, Reshmi R, Ajimsha R S, Jayaraj M K. 2009. Defendence of Size of Liquid Phase Pulsed Laser Ablated ZnO Nanoparticle on pH. 759-763. Anikin K V, Melnik N N, Simakin AV,hafeev G A, Voronov V V, Vitukhnovsky A G. 2002. Formation of ZnSe and CdS Quantum Dots via Laser Ablation in Liquids. Chemical Physics Letters 366. 357–360 Attwood D and Floence A. T. 2008. Fast Track, Physical Pharmascy. Cornwall: Pharmaceutical Press. Baruah U, Gogoi N, Konwar A, Manash M J, Chowdhury D, Majumdar G. 2014. Carbon Dot Base Sensing of Dopamine and Ascorbic Acid. Jurnal of Nanoparticle Volume 2014. Http://dx.org/10.1155/2014/178518. Baker SN, Baker GA. 2010. Luminescent Carbon Nano Dots: Emergent Nano lights. Angew. Chem. Int. Ed. 49:6726–6744. doi: 10.1002/anie.200906623. Blackburn J S, Liu S, Raimondi A R, Ignatius M S, Salthouse C D, Langenau D M. 2011. High Throughput Imaging of Adult Fluorescent Zebrafish with an LED Fluorescence Macroscope. Nat Protoc. 6(2): 229–241. doi:10.1038/nprot.2010.170. Delgado D U, Navarro O G N, Santana A E R, Skala M C, Walsh A J, Jo J A. 2015. Blind Deconvolution Estimation of Fluorescence Measurements

36 Through Quadratic Programming. Journal of Biomedical Optics 20 (7), 075010. doi: 10.1117/1.JBO.20.7.075010. Forno G O D, Kist L W, Azevedo M B, Fritsch, R S, Brandão Pereira T C B, Britto R S, Guterres S S, Guerreiro I C K, Bonan C D, Monserrat J M, Bogo M R 2013. Intraperitoneal Exposure to Nano/Microparticles of Fullerene (C60) Increases Acetylcholinesterase Activity and Lipid Peroxidation in Adult Zebrafish (Danio rerio) Brain. BioMed Research International. Volume : 2013. doi: dx.doi.org/10.1155/2013/623789. Gongcalves H dan Esteves da S J C G. 2010. Flourescent Carbon Dots Capped with PEG 200 and Mercaptosuccinic Acid. J Flouresc. 20:1023-1028. doi: 10.1007s10895-010-0652-y. Ganjali M, Vahdatkhah P, Marashi S M B. 2015. Synthesis of Ni Nanoparticles by Pulsed Laser Ablation Method inLiquid Phase. Procedia Materials Science. 11. 359 – 363. Goh E J,Kim K S, Kim Y R, Jung H S, Beack S, Kong W H,Scarcelli G, Yun S H ,Hahn S K. 2012. Bioimaging of Hyarulonic Acid Derivatives Using Nanosized Carbon Dots. Bio-macromolecules. 13, 2554−2561. doi: org/10.1021/bm300796q. Harinaldi. 2005. Prinsip-Prinsip Statistik untuk Sains dan Teknik. Penerbit Erlangga. Hemmer E, Yamano T, Kishimoto H, Venkatachalam N, Hyodo H, Kohei Soga k. 2013. Cytotoxic Aspects of Gadolinium Oxide Nanostructures for Up Conversion and NIR Bioimaging. Acta Biomaterialia 9. 4734–4743. doi:org/10.1016/j.actbio.2012.08.045. Hu R, Law W C, Lin G, Ye L, Liu J, Reynolds J L, Yong K T. 2011. PEGylated Phospholipid Micelle-Encapsulated Near-Infrared PbS Quantum Dots for in Vitro and in Vivo Bioimaging. Theranostics. 2012; 2(7): 723–733. doi: 10.7150/thno.4275. Huang Q, Hu S, Zhang H, Chen J, He J, Li F, Weng W, Ni J, Bao X, Lin X. 2013. Carbon Dots and Chitosan Composite Film Based Biosensor for the Sensitive and Selective Determination of Dopamine. The Royal Society of Chemistry. 138, 5417–5423. doi: 10.1039/c3an00510k. Ignatius M Sdan Langenaul D M. 2009. Zebrafish as a Model for Cancer Self Renewal. Mary Ann Liebert, Inc. doi: 10.1089 zeb.2009.0610. Ignatius M S dan Langenau D M. 2011. Fluorescent Imaging of Cancer in Zebrafish. Methods Cell Biol. 105: 437–459. doi:10.1016/B978-0-12381320-6.00019-9. Joseph R. L. 2006. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Springer Science Business Media. LLC. Jiang J, He Y, Li S, Cui H. 2012. Amino Acids as the Source for Producing Carbon Nano dots: Microwave Assisted One Step Synthesis, Intrinsic Photoluminescence Property and Intense Chemiluminescence Enhancement. Chem. Commun. 48:9634-9636.doi: 10.1039/c2cc34612e. Kang Y F, Li Y H, Fang Y W, Xu Y, Wei X M,Yin X B. 2015. Carbon Quantum Dots forZebrafish Fluorescence Imaging. Scientific Reports. 5: 11835 doi: 10.1038/srep11835. Kinkel M D , Eames S C, Philipson L H, Prince V E. 2010. Intraperitoneal Injection into Adult Zebrafish. J. Vis. Exp.(42), e2126, doi:10.3791/2126.

37 Kil D, Suh Y, Jang H, Lee J, Song C, Kim W. 2005. Nanosize Particles of ZrVFe Alloy by Pulsed Laser Ablation in Ethanol. Materials Transactions, Vol. 46, No. 11. pp. 2509 to 2513. Krane, K S. 1992. Fisika Modern. UI-Press. Langenau D M, Keefe M D, Storer N Y, Jette C A, Smith A C H, Ceol C J, Bourque C, Look A T, Zon L I. 2008. Co-injection Strategies to Modify Radiation Sensitivity and TumorInitiation in Transgenic Zebrafish. Oncogene. 27(30): 4242–4248. Lee K J, Nallathamby P D, Browning L M,Osgood C J, Xu X H N. 2007. In VivoImaging of Transport and Biocompatibility of Single SilverNanoparticles in Early Development of Zebrafish Embryos. ACS Nano.1(2): 133–143. doi:10.1021/nn700048y. Liu C, Zhang P, Zhai X, Tian F, Li W, Yang J, Liu Y, Hongbo Wang, Wang W, Liu W. 2012. Nano-Carrier for Gene Delivery and Bioimaging Based on Carbon Dots with PEI-Passivation Enhanced Fluorescence. Biomaterials 33. 3604e3613. doi:10.1016/j.biomaterials.2012.01.052. Li X, Wang H, Shimizu Y, Pyatenko A, Kawaguchi K, Koshizaki N. 2010. Preparation of Carbon Quantum Dots with Tunable Photoluminescence by Rapid Laser Passivation in Ordinary Organic Solvents. Chem. Commun, 47, 932–934. doi: 10.1039/c0cc03552a. Neumann J C, Dovey J S, Chandler G L, Carbajal L, Amatruda J F. 2009. Identification of a Heritable Model of Testicular Germ Cell Tumor in the Zebrafish. Volume 6, Number 4, 2009. Mary Ann Liebert, Inc. doi: 10.1089. zeb.2009.0613. Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS. 2001. Introduction to Spectroscopy. Washington (US): Thomson Learning, Inc. Pawley, J. B, Ed. 2006. Hand book of Biological Confocal Microscopy (3rd ed). Spinger Berlin.

Prasannan A, Imae T. 2013. One-Pot Synthesis of Fluorescent Carbon Dots from OrangeWastePeels.Ind.Eng.Chem.Res.52:15673−15678.doi:org/10.1021/ie4 02421s. Qu S, Wang X, Lu Q, Liu X, Wang L. 2012. A biocompatible fluorescent ink based on water-soluble luminescent carbon nanodots. Angew. Chem. 124:1– 5.doi:10.1002/ange.201206791. Qin W Jing, Sun J, Yang J, Du X W. 2011. Control of Cu Doping and Optical Properties of ZnO Quantum Dots by Laser Ablation of Composite Targets. Materials Chemistry and Physics 130. 425–430. Semaltianos N G, Perrie W, Sharp M, Williams C J, Edwardson S P, Dearden G, Watkins K G. 2007. Nanoparticle Generation by Femto Secon Laser Ablation. ICALEO Nanomanufacturing Conference Proceedings. 114-118. Streicher HZ, Gabow PA, Moss AH, Kono D, Kaehny WD 1981. Syndromes of toluene sniffing in adults. Ann. Intern. Med. 94 (6): 758–62. Sheila N B dan Gary A B. 2010. Luminescent Carbon Nanodots: Emergent Nanolights. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 6726 – 6744. Sun Y P, Zhou B, Lin Y, Wang W, Fernando K A S, Pathak P, Meziani M J, Harruff B A, Wang X, Wang H, Luo P G, Yang H, Kose M E, Chen B, Veca L M, Xie S Y. 2006. Quantum-Sized Carbon Dots for Bright and Colorful Photoluminescence. J. AM. CHEM. SOC. doi: 10.1021/ja062677d.

38 Thongpool V, Asanithi P, Limsuwan P. 2012. Synthesis of Carbon Particles Using Laser Ablation in Ethanol. Procedia Engineering 32. 1054 – 1060. Touc J. 1972. States In The Gap. J non crystal Sol. 8(10): 569-585. Tortora G J. 2001. Microbiology. An Introduction. Addison Wesley Longman Inc. USA.

Yang S T, Cao L, Luo P G P, Lu F, Wang X, Wang H, Meziani M J, Liu Y, Qi G, Sun Y P. 2009. Carbon Dots for Optical Imaging in vivo. J Am Chem Soc. 131(32): 11308–11309. doi: 10.1021/ja904843x. Vinsiah R, Suharman A, Desi. 2014. Pembuatan Karbon Aktif dari Cangkang Kulit Buah Karet (Hevea brasilliensis). Pendidikan Kimia universitas Sriwijaya. Halaman 189-199. Vinod M dan Gopchandran K G. 2014. Au, Ag and Au: Ag Colloidal Nanoparticles Synthesized by Pulsed laser Ablation as SERS substrates. Progress in Natural Science: Materials International 24 (2014) 569–578. Wang D, Qian J, Qin W2, Qin A3, Tang B Z, He S. 2014. Biocompatible and Photostable AIE Dotswith Red Emission for In Vivo Two-Photon Bioimaging. Scientific Reports. 4: 4279. doi: 10.1038/srep 04279. Wilson WL, Szajowski PF, Brus LE. 1993. Quantum confinement in size-selected, surface-oxidized silicon nanocrystals. Science. 262:1242-1244. William T dan Silfvast. 2004. Laser Fundamentals. Secon Edition. Cambridge University Fress. Willard H.H. 1998. Instrumental Methods of Analysis. Wadsworth Publshing Company: Belmont, California, Amerika Serikat, Ed. 7.

39

LAMPIRAN Lampiran 1 Mulai

Sintesis dengan metode ablasi laser Karakterisasi dengan lampu UV, spektroskopi UV-Vis dan spektrofotometer fluoresens

Nanopartikel C-dot

Karakterisasi TEM dan FTIR untuk sampel yang intensitas fotoluminesens lebih besar

Pelapisan (Coating) C-dot dengan PEG 400

Karakterisasi dengan lampu UV, spektrofotometer fluoresens dan spektrofotometer UV-Vis.

Sirip ekor

Uji bio-imaging pada Zebrafish

4 ekor Zebrafish pada titik injeksi yang berbeda (punggung, insang, punggung dan pangkal ekor

Analisis 15 slice image confocal

Stop

Bagan alir penelitian

Mata

40 Lampiran 2

A) Proses pembuatan material karbon.

B) Gambar alat instrumen nstrumen ablasi laser (Q Q Switch Nd YAG Laser Model Q Smart 850). Pembuatan material karbon dan sistem peralatan ablasi laser.

41 Lampiran 3 d (nm) 426,69

Intensitas (a.u) 0

446,8

0,01

467,86

0,02

489,91

0,06

513

0,15

537,17

0,3

562,49

0,52

589

0,74

616,76

0,86

645,83

0,82

676,26

0,64

708,13

0,41

741,51

0,22

776,45

0,1

813,05

0,03

851,36

0,01

891,49

0

A) Data pengukuran diameter material karbon.

B) Plot histogram ukuran material karbon. Data pengukuran dan plot kurva Particle Size Analyzer (PSA).

42 Lampiran 4

A) Foto oto pengukuran absorbansi dan fluoresens.

B) Sumber cahaya absorbansi (lampu halogen) dan fluoresens (laser 405) 405). Instrumen pengukuran absorbansi dan fluoresens C-dot. dot.

43 Lampiran 5 0 jam λ Abs (nm) (a.u)

1 jam λ Abs (nm) (a.u)

2 jam λ Abs (nm) (a.u)

3 jam λ Abs (nm) (a.u)

179,29

0

179,29

0

179,29

0

179,29

0

179,51

0

179,51

0

179,51

0

179,51

0

179,73

0

179,73

0

179,73

0

179,73

0

179,94

0

179,94

0

179,94

0

179,94

0

180,16

0

180,16

1,237

180,16

0

180,16

-0,141

180,38

0

180,38

0

180,38

0

180,38

-1,118

180,59

-0,399

180,59

0

180,59

-0,984

180,59

0

180,81

0

180,81

0,329

180,81

0,624

180,81

-0,217

181,02

-0,077

181,02

-0,128

181,02

-0,462

181,02

-0,302

181,24

0

181,24

0

181,24

-0,532

181,24

-0,516

181,46

0,072

181,46

0,409

181,46

0

181,46

0

181,67

0,412

181,67

0,314

181,67

0

181,67

0,591

181,89

-0,164

181,89

-0,009

181,89

0,065

181,89

-0,244

182,11

-0,762

182,11

0

182,11

0

182,11

-0,311

182,32

-0,875

182,32

-0,618

182,32

-0,728

182,32

-0,572

182,54

0,267

182,54

0,968

182,54

0

182,54

0,479

182,76

0,194

182,76

0,311

182,76

-0,085

182,76

2,164

182,97

-0,019

182,97

1,161

182,97

0,229

182,97

0,65

183,19

-0,439

183,19

-0,214

183,19

-0,803

183,19

-0,254

A) Data pengukuran absorbansi (1, 2, 3) jam. 2,5 2 Absorbansi (a.u)

1,5 1 0 jam

0,5 0 -0,5 0

1 jam 200

400

600

800

1000

-1

2 jam 3 jam

-1,5 -2 -2,5

Panjang gelombang (nm)

B) Plot kurva analisis absorbansi. Data dan pengukuran panjang gelombang absorbansi C-dot.

44 Lampiran 6 0 jam

1 jam

2 jam

3 jam

λ (nm) 345,76

FL (a.u) -203,23

λ (nm) 345,76

FL (a.u) -146,91

λ (nm) 345,76

FL (a.u) -180,78

λ (nm) 345,76

FL (a.u) -209,11

345,97

-203,23

345,97

-146,91

345,97

-180,78

345,97

-209,11

346,19

-203,23

346,19

-146,91

346,19

-180,78

346,19

-209,11

346,4

-210,81

346,4

-166,98

346,4

-160,71

346,4

-193,34

346,62

-210,6

346,62

-150,8

346,62

-197,37

346,62

-175,11

346,83

89,22

346,83

64,44

346,83

86,68

346,83

104,84

347,05

85,94

347,05

55,63

347,05

65,8

347,05

78,02

347,26

138,17

347,26

134,68

347,26

126,62

347,26

131,47

347,48

95,16

347,48

68,94

347,48

105,12

347,48

102,39

347,69

85,12

347,69

92,7

347,69

103,89

347,69

141,5

347,91

74,06

347,91

65,46

347,91

80,75

347,91

91,12

348,12

64,64

348,12

45,6

348,12

65,59

348,12

61,63

348,34

137,14

348,34

93,73

348,34

87,5

348,34

108,94

348,55

43,96

348,55

36,79

348,55

66,82

348,55

41,97

348,76

111,95

348,76

94,13

348,76

90,17

348,76

115,49

348,98

89,42

348,98

56,45

348,98

58,22

348,98

52,21

349,19

197,56

349,19

151,89

349,19

174,34

349,19

187,79

A) Data pengukuran fluoresens (1, 2, 3) jam. 70000 60000

Fluoresens (a.u)

50000 0 jam 40000

1 jam

30000

2 jam

20000

3 jam

10000 0 0 -10000

200

400

600

800

1000

1200

Pajnjang gelombang (nm)

B) Plot kurva analisis. Data dan pengukuran panjang gelombang fluoresens C-dot.

45 Lampiran 7 1 jam

2 jam

3 jam

λ (nm) 179,29

Transmitan (%) -263,085

λ (nm) 179,29

Transmitan (%) -19,955

λ (nm) 179,29

Transmitan (%) -9,615

179,51

-263,085

179,51

-19,955

179,51

-9,615

179,73

-263,085

179,73

-19,955

179,73

-9,615

179,94

-81,937

179,94

-61,401

179,94

-17,041

180,16

-45,91

180,16

73,413

180,16

-87,569

180,38

-9186,765

180,38

3878,431

180,38

-7161,765

180,59

-1293,466

180,59

-1806,061

180,59

-321,023

180,81

273,559

180,81

0,124

180,81

-30,204

181,02

52,766

181,02

120,007

181,02

-154,162

181,24

469,417

181,24

420,761

181,24

413,772

181,46

17,622

181,46

115,335

181,46

36,428

181,67

39,52

181,67

64,787

181,67

91,441

181,89

248,383

181,89

191,98

181,89

94,054

182,11

-44,63

182,11

69,438

182,11

146,074

182,32

592,374

182,32

210,698

182,32

612,069

182,54

41,722

182,54

26,893

182,54

9,093

182,76

47,103

182,76

108,512

182,76

55,716

182,97

28,761

182,97

-21,646

182,97

44,73

A) Data kurva transmitansi (1, 2, 3) jam.

100 80

Transmitansi (%)

60 40 20

1 jam

0 -20 0

200

400

600

800

1000

2 jam 3 jam

-40 -60 -80 -100

Panjang gelombang (nm)

B) Kurva analisis transmitansi (1, 2, 3) jam.

Data dan pengukuran panjang gelombang transmitansi C-dot.

46 Lampiran 8 λ (nm) 179,51

Abs (a.u) 0,00

d (cm) 1,00

hv (eV) 6,91

α (104 cm-1) 0,00

αhv

(αhv)2

0,00

0,00

179,73

0,00

1,00

6,91

0,00

0,00

0,00

179,94

0,00

1,00

6,90

0,00

0,00

0,00

180,16

1,24

1,00

6,89

2,85

19,63

385,24

180,38

0,00

1,00

6,88

0,00

0,00

0,00

180,59

0,00

1,00

6,87

0,00

0,00

0,00

180,81

0,33

1,00

6,86

0,76

5,20

27,06

181,02

-0,13

1,00

6,86

-0,29

-2,02

4,09

181,24

0,00

1,00

6,85

0,00

0,00

0,00

181,46

0,41

1,00

6,84

0,94

6,44

41,51

181,67

0,31

1,00

6,83

0,72

4,94

24,41

181,89

-0,01

1,00

6,82

-0,02

-0,14

0,02

182,11

0,00

1,00

6,82

0,00

0,00

0,00

A) Hasil energi celah pia (Eg). 70

1 jam

(αhv) (108 cm-2 eV2)

60 50 40 30 20 10

3.42 eV 0

2,00

3,00 hv (eV)

4,00

B) Kurva analisis energi gap (Eg). Keterangan ;

Rumus:

α: koefisien absorbansi (cm-1) h: konstanta Planck (6.62 x 10-34 J.s) v: frekuensi (1/ λ) c: 3 x 108 m/s E = hv Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 1 jam.

47 Lampiran 9 λ (nm) 179,29

Abs (a.u) 0,00

d (cm) 1,00

hv (eV) 6,92

α (10 cm-1 ) 0,00

αhv

(αhv)2

0,00

0,00

179,51

0,00

1,00

6,91

0,00

0,00

0,00

179,73

0,00

1,00

6,91

0,00

0,00

0,00

179,94

0,00

1,00

6,90

0,00

0,00

0,00

180,16

0,00

1,00

6,89

0,00

0,00

0,00

180,38

0,00

1,00

6,88

0,00

0,00

0,00

180,59

-0,98

1,00

6,87

-2,27

-15,58

242,61

180,81

0,62

1,00

6,86

1,44

9,87

97,33

181,02

-0,46

1,00

6,86

-1,06

-7,30

53,23

181,24

-0,53

1,00

6,85

-1,23

-8,39

70,41

181,46

0,00

1,00

6,84

0,00

0,00

0,00

181,67

0,00

1,00

6,83

0,00

0,00

0,00

181,89

0,07

1,00

6,82

0,15

1,02

1,04

4

A) Hasil energi celah pita (Eg). 60

2 jam

(αhv) (10-8 cm-2 eV2 )

50 40

30 20 10 3.2 eV 0 2,00

3,00

4,00

hv (eV)

B) Kurva analisis energi gap (Eg). Keterangan ;

Rumus:

α: koefisien absorbansi (cm-1) h: konstanta Planck (6.62 x 10-34 J.s) v: frekuensi (1/ λ) c: 3 x 108 m/s E = hv Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 2 jam.

48 Lampiran 10 λ (nm) 179,29

Abs (a.u) 0

d (cm) 1,00

hv (eV) 6,92

α (104 cm-1 ) 0,00

αhv

(αhv)2

0,00

0,00

179,51

0

1,00

6,91

0,00

0,00

0,00

179,73

0

1,00

6,91

0,00

0,00

0,00

179,94

0

1,00

6,90

0,00

0,00

0,00

180,16

-0,141

1,00

6,89

-0,32

-2,24

5,01

180,38

-1,118

1,00

6,88

-2,57

-17,72

313,92

180,59

0

1,00

6,87

0,00

0,00

0,00

180,81

-0,217

1,00

6,86

-0,50

-3,43

11,77

181,02

-0,302

1,00

6,86

-0,70

-4,77

22,74

181,24

-0,516

1,00

6,85

-1,19

-8,14

66,24

181,46

0

1,00

6,84

0,00

0,00

0,00

181,67

0,591

1,00

6,83

1,36

9,30

86,48

181,89

-0,244

1,00

6,82

-0,56

-3,83

14,71

182,11

-0,311

1,00

6,82

-0,72

-4,88

23,83

A)

Hasil energi celah pita (Eg) .

70

3 jam (αhv) (10^8 cm^-1 eV^2)

60 50 40 30 20 10

2.84 eV

0 1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

hv (eV)

B) Kurva analisis energi gap (Eg). Keterangan ;

Rumus:

α: koefisien absorbansi (cm-1) h: konstanta Planck (6.62 x 10-34 J.s) v: frekuensi (1/ λ) c: 3 x 108 m/s E = hv Perhitungan nilai energi Bandgap (Eg) sampel 3 jam.

49 Lampiran 11

179,29

Koefisien Absorpsi (104 cm-1 ) 1 jam 0,00

179,29

Koefisien Absorpsi (104 cm-1 ) 2 jam 0,00

179,29

Koefisien Absorpsi (104 cm-1 ) 3 jam 0,00

179,51

0,00

179,51

0,00

179,51

0,00

179,73

0,00

179,73

0,00

179,73

0,00

179,94

0,00

179,94

0,00

179,94

0,00

180,16

2,85

180,16

0,00

180,16

-0,32

180,38

0,00

180,38

0,00

180,38

-2,57

180,59

0,00

180,59

-2,27

180,59

0,00

λ (nm) 1 jam

λ (nm) 2 jam

λ (nm) 3 jam

180,81

0,76

180,81

1,44

180,81

-0,50

181,02

-0,29

181,02

-1,06

181,02

-0,70

181,24

0,00

181,24

-1,23

181,24

-1,19

181,46

0,94

181,46

0,00

181,46

0,00

181,67

0,72

181,67

0,00

181,67

1,36

181,89

-0,02

181,89

0,15

181,89

-0,56

182,11

0,00

182,11

0,00

182,11

-0,72

182,32

-1,42

182,32

-1,68

182,32

-1,32

182,54

2,23

182,54

0,00

182,54

1,10

182,76

0,72

182,76

-0,20

182,76

4,98

182,97

2,67

182,97

0,53

182,97

1,50

183,19

-0,49

183,19

-1,85

183,19

-0,58

A) Data koefisien absorbansi. 6,00

Koefisien Absorpsi (104 cm-1)

4,00 2,00 1 jam

0,00 0

200

400

600

800

1000

2 jam 3 jam

-2,00 -4,00 -6,00

Panjang gelombang (nm)

B) Kurva analisis koefisien absorpsi (1, 2, 3) jam.

Hasil perhitungan dan kurva analisis koefisien absorpsi C-dot.

50 Lampiran 12

Struktur morfol morfologi C-dot pada skala (500, 100, 50, 20) nm.

51 Lampiran 13 20 nm

50 nm

Area (nm) 1.00E+00

r2

r

d

4

2.03

3.00E+00

12

1.00E+00

100 nm

r2

r

d

4.06

Area (nm) 1.00E+00

r2

r

d

4.06

Area (nm) 1.00E+00

4

2.03

4

2.03

4.06

3.52

7.04

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

4

2.03

4.06

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.20E+01

4

7.04

14.08

4.00E+00

1

4.06

8.13

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

2.00E+00

8

2.87

5.74

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

2.00E+00

8

2.87

5.74

3.00E+00

1

3.52

7.04

2.00E+00

8

2.87

5.74

3.00E+00

1

3.52

7.04

1.00E+00

4

2.03

4.06

4.00E+00

17

4.06

8.13

5.00E+00

2

4.54

9.09

6.00E+00

2

4.97

9.95

1.00E+00

4

2.03

4.06

5.00E+00

2

4.54

9.09

6.00E+00

2

4.97

9.95

1.80E+01

74

8.62

17.24

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.50E+01

6

7.87

15.74

8.00E+00

33

5.74

11.49

1.00E+00

4

2.03

4.06

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.00E+00

4

2.03

4.06

2.00E+00

8

2.87

5.74

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

1.00E+00

4

2.03

4.06

5.00E+00

2

4.54

9.09

4.00E+00

17

4.06

8.13

1.00E+00

4

6.42

12.85

1.00E+00

4

2.03

4.06

Rumus:

A=πr2 r = (A/π d=2xr

Keterangan; r: jari-jari (nm) d: diameter (nm) A: luas area (nm) π: 3.14

Data pengukuran diameter (nm) C-dot.

52 Lampiran 14 Toluen

C-dot

Bilangan gelombang (cm-1 ) 594,03

Transmitansi (%) 100,00

Bilangan gelombang (cm-1 ) 594,03

Transmitansi (%) 100,00

601,75

100,25

601,75

100,46

609,46

101,59

609,46

101,31

617,18

102,00

617,18

100,33

624,89

100,60

624,89

989,44

632,61

988,82

632,61

987,77

640,32

977,35

640,32

984,43

648,03

968,71

648,03

971,23

655,75

958,27

655,75

949,43

663,46

944,63

663,46

893,32

671,18

926,82

671,18

771,75

678,89

900,65

678,89

605,63

686,61

800,06

686,61

340,53

694,32

721,71

694,32

165,51

702,04

792,28

702,04

323,62

709,75

861,45

709,75

471,88

717,47

753,52

717,47

299,57

725,18

535,91

725,18

707,01

A) Data pengukuran FTIR toluen dan C-dot.

B) Kurva analisis FTIR Data dan kurva hasil pengukuran FTIR sampel (3 jam) C-dot.

53 Lampiran 15 Absorbansi sebelum

Fluoresens setelah

sebelum

setelah

λ (nm)

abs (a.u)

λ (nm)

abs (a.u)

λ (nm)

fl (a.u)

λ (nm)

fl (a.u)

243,78

-0,441

243,78

0,794

456,37

49464,77

456,37

596,4

243,99

-0,444

243,99

0,791

456,58

49611,53

456,58

601,21

244,21

-0,445

244,21

0,795

456,79

49754,98

456,79

605,25

244,42

-0,452

244,42

0,801

457

49894,38

457

609,45

244,63

-0,455

244,63

0,805

457,21

50029,81

457,21

613,56

244,85

-0,456

244,85

0,806

457,42

50168,48

457,42

617,72

245,06

-0,457

245,06

0,807

457,63

50311,38

457,63

621,4

245,27

-0,457

245,27

0,809

457,83

50443,3

457,83

625,78

245,49

-0,461

245,49

0,808

458,04

50570,53

458,04

629,08

245,7

-0,464

245,7

0,812

458,25

50702,89

458,25

633,29

245,91

-0,465

245,91

0,815

458,46

50826,12

458,46

637,49

246,13

-0,464

246,13

0,818

458,67

50958,43

458,67

641,58

246,34

-0,474

246,34

0,826

458,88

51078,14

458,88

646,2

246,55

-0,47

246,55

0,826

459,09

51202,01

459,09

650,58

246,76

-0,463

246,76

0,825

459,3

51324,32

459,3

654,58

246,98

-0,466

246,98

0,827

459,5

51445,56

459,5

658,57

247,19

-0,474

247,19

0,83

459,71

51572,13

459,71

663,03

247,4

-0,462

247,4

0,83

459,92

51697,07

459,92

667,1

247,62

-0,472

247,62

0,838

460,13

51820,71

460,13

672,24

247,83

-0,474

247,83

0,838

460,34

51942,17

460,34

676,56

248,04

-0,472

248,04

0,841

460,55

52062,36

460,55

680,87

248,26

-0,474

248,26

0,849

460,76

52178,84

460,76

685,7

248,47

-0,476

248,47

0,853

460,97

52292,64

460,97

690,33

248,68

-0,478

248,68

0,859

461,17

52418,71

461,17

694,25

248,9

-0,466

248,9

0,868

461,38

52540,4

461,38

699,26

249,11

-0,463

249,11

0,872

461,59

52658,12

461,59

703,9

249,32

-0,471

249,32

0,873

461,8

52777,47

461,8

708,16

249,54

-0,474

249,54

0,868

462,01

52885,05

462,01

713,14

249,75

-0,475

249,75

0,873

462,22

53001,36

462,22

718,15

249,96

-0,479

249,96

0,879

462,43

53125,62

462,43

722,81

250,18

-0,484

250,18

0,887

462,63

53244,63

462,63

727,12

250,39

-0,483

250,39

0,888

462,84

53355,49

462,84

732,08

250,6

-0,488

250,6

0,889

463,05

53469,68

463,05

736,9

Hasil pengukuran absorbansi dan fluoresens sebelum dan setelah coating C-dot.

54 Lampiran 16 1,5

Absorbansi (a.u)

1

0,5 sebelum coating

0 0

500

1000

setelah coating

-0,5

-1 Panjang gelombang (nm)

-1,5

A) Kurva analisis absorbansi.

70000

1800 setelah coating

1600

60000 sebelum coating

Fluoresens (a.u)

1400

50000

1200 1000

40000

800

30000

600

20000

400 10000

200 0 0

200

400

600

800

1000

0 1200

Panjang gelombang (nm)

B) Kurva analisis fluoresens. Kurva analisis absorbansi dan fluoresens setelah coating C-dot.

55 Lampiran 17 Eksitasi

Emisi

λ (nm)

abs (a.u)

hv (eV)

λ (nm)

fl (a.u)

hv (eV)

179,51

0,00

6,92

425,74

369,82

2,92

179,73

0,00

6,91

425,95

366,64

2,92

179,94

0,00

6,90

426,16

363,06

2,92

180,16

0,00

6,90

426,38

359,29

2,91

180,38

-0,76

6,89

426,59

355,47

2,91

180,59

0,00

6,88

426,80

352,08

2,91

180,81

0,00

6,87

427,01

347,25

2,91

181,02

-0,14

6,86

427,22

343,34

2,91

181,24

0,01

6,85

427,43

339,20

2,91

181,46

-0,54

6,85

427,64

335,22

2,91

181,67

0,00

6,84

427,85

331,63

2,90

181,89

-0,36

6,83

428,06

327,97

2,90

182,11

-1,67

6,82

428,27

323,60

2,90

182,32

0,00

6,81

428,48

319,17

2,90

182,54

0,00

6,81

428,69

314,71

2,90

182,76

-0,31

6,80

428,90

310,66

2,90

182,97

0,00

6,79

429,11

306,00

2,90

183,19

-0,14

6,78

429,32

302,24

2,89

183,40

0,26

6,77

429,53

298,48

2,89

183,62

-0,35

6,77

429,74

295,20

2,89

183,84

-0,38

6,76

429,95

291,48

2,89

184,05

0,00

6,75

430,16

287,32

2,89

184,27

0,00

6,74

430,37

284,17

2,89

184,49

-0,26

6,73

430,58

281,96

2,89

184,70

0,00

6,73

430,80

279,38

2,88

184,92

0,00

6,72

431,01

277,78

2,88

185,13

-0,48

6,71

431,22

276,59

2,88

185,35

0,00

6,70

431,43

276,68

2,88

185,57

0,00

6,69

431,64

277,67

2,88

185,78

0,00

6,69

431,85

279,47

2,88

186,00

0,00

6,68

432,06

281,45

2,88

186,22

0,00

6,67

432,27

282,96

2,87

186,43

0,00

6,66

432,48

284,84

2,87

186,65

0,00

6,66

432,69

286,90

2,87

186,86

-0,37

6,65

432,90

288,52

2,87

Hasil perhiungan energi (hv) C-dot setelah coating.

56 Lampiran 18 1650

Emisi

Fluorosens (a.u)

1450 1250 1050 850 650 450 250

2.46 eV

50 1,50

2,00

2,50

3,00

Energi (eV)

A) Kurva analisis energi (hv) eksitasi.

0,95

Eksitasi

Absorbansi (a.u)

0,85 0,75 0,65 0,55 0,45 0,35 0,25 0,15

4.80

0,05 2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Energi (eV)

B) Kurva analisis energi (hv) emisi.

Kurva analisis energi (hv) C-dot setelah coating.

57 Lampiran 19.

A) Instrumen dan set up alat filter dye pada mikroskop konfokal laser.

B) Gambar peratalatan dan Laboratorium Bioimaging Universitas Indonesia.

Gambar dan komponen alat CLSM (Confocal (Confocal Laser Scanning Microscopy Microscopy).

58 Lampiran 20

Rumus : 1) Rata-rata rata (Mean) σx = 2) µx = Keterangan: σx: Rata-rata µx: Standar deviasi n: Jumlah data Σx:: Jumlah tiap data

Bagan alir dan rumus akumulasi rata-rata rata warna biru nanopartikel C C-dot.

59 Lampiran 21 No

Identifikasi biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

1,2

-1,1

1,3

2

2,3

-0,1

0,0

3

3,8

1,4

2,1

4

5,0

2,7

7,0

5

4,3

2,0

4,0

6

3,3

0,9

0,8

7

2,3

0,0

0,0

8

1,7

-0,7

0,5

9

1,3

-1,1

1,2

10

1,6

-0,7

0,5

11

1,8

-0,6

0,4

12

1,3

-1,0

1,1

13

1,1

-1,2

1,5

14

1,1

-1,3

1,7

15

1,1

-1,3

1,7

n=15

Σ=33,1

Σx2 = 23,8

σx = 2,26 µx = 1,3 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada mata. Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi insang.

60 Lampiran 22 No

Persentase biru(%)

(x-µx)

(x-µx)2

1

0,000

-0,009

0,000082

2

0,002

-0,008

0,000058

3

0,002

-0,007

0,000049

4

0,001

-0,008

0,000071

5

0,001

-0,008

0,000068

6

0,004

-0,006

0,000031

7

0,006

-0,003

0,000008

8

0,015

0,006

0,000036

9

0,018

0,009

0,000079

10

0,019

0,009

0,000088

11

0,024

0,015

0,000216

12

0,021

0,011

0,000128

13

0,013

0,004

0,000017

14

0,009

-0,001

0,000000

15

0,004

-0,005

0,000023

n = 15

Σx = 0,138

Σx2 = 0,001

σx = 0,0092 µx = 0,0084 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada mata. Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi pangkal ekor.

61 Lampiran 23 No

Persentase Biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

1,19

-5,14

26,46

2

1,96

-4,37

19,12

3

3,27

-3,06

9,34

4

4,82

-1,51

2,29

5

6,19

-0,14

0,02

6

7,70

1,37

1,88

7

9,19

2,86

8,18

8

10,85

4,52

20,40

9

11,24

4,91

24,13

10

9,63

3,30

10,89

11

7,39

1,06

1,12

12

6,96

0,63

0,39

13

5,16

-1,17

1,37

14

6,34

0,01

0,00

15

3,09

-3,24

10,50

n = 15

Σ = 95

Σx2 = 136,10

σx = 6,33 µx = 3,12 A) Data hasil identifikasi.

B) C) D) E) B ) Gambar identifikasi warna biru pada mata. Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi perut.

62 Lampiran 24 No

Peresentase biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

1,0

-1,2

1,5

2

1,1

-1,1

1,2

3

1,2

-1,0

1,1

4

1,3

-1,0

0,9

5

1,7

-0,6

0,3

6

2,4

0,2

0,0

7

3,2

0,9

0,9

8

3,6

1,3

1,8

9

3,5

1,3

1,7

10

3,3

1,1

1,2

11

3,0

0,7

0,5

12

2,5

0,3

0,1

13

1,9

-0,4

0,1

14

1,2

-1,1

1,2

15

0,6

-1,7

2,8

n = 15

Σx = 31,42

Σx2 = 15,4

σx = 2,09 µx = 1,04 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada mata. Data dan identifikasi warna biru mata oleh injeksi punggung punggung.

63 Lampiran 25 No

Peresentase biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

0,30

-0,04

0,0014

2

0,53

0,19

0,0355

3

0,65

0,31

0,0940

4

0,49

0,15

0,0229

5

0,39

0,05

0,0021

6

0,30

-0,04

0,0013

7

0,25

-0,09

0,0081

8

0,21

-0,13

0,0175

9

0,23

-0,11

0,0111

10

0,31

-0,03

0,0009

11

0,32

-0,02

0,0004

12

0,28

-0,06

0,0037

13

0,28

-0,06

0,0037

14

0,29

-0,05

0,0025

15

0,33

-0,01

0,0001

n=15

σx = 0.34

Σx = 5,1621

Σx2 = 0,2051

µx = 0.12 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi dentifikasi warna biru padaekor padaekor. Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi insang.

64 Lampiran 26 No

Peresentase biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

0,1603

-0,0163

0,0003

2

0,1886

0,0120

0,0001

3

0,2025

0,0259

0,0007

4

0,2197

0,0431

0,0019

5

0,2148

0,0382

0,0015

6

0,2150

0,0384

0,0015

7

0,2017

0,0251

0,0006

8

0,1964

0,0198

0,0004

9

0,1762

-0,0004

0,0000

10

0,1656

-0,0110

0,0001

11

0,1650

-0,0116

0,0001

12

0,1606

-0,0160

0,0003

13

0,1381

-0,0385

0,0015

14

0,1272

-0,0494

0,0024

15

0,1172

-0,0594

0,0035

n = 15

Σx = 2,6489

σx = 0.17

Σx2 = 0,0149

µx = 0.032 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada ekor. Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi pangkal ekor.

65 Lampiran 27 No

Peresentase biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

2,0692

-0,7608

0,5788

2

2,2675

-0,5625

0,3164

3

2,4591

-0,3709

0,1376

4

2,4953

-0,3347

0,1120

5

2,6308

-0,1992

0,0397

6

2,7964

-0,0336

0,0011

7

3,0886

0,2586

0,0669

8

3,1973

0,3673

0,1349

9

3,1450

0,3150

0,0992

10

3,0586

0,2286

0,0523

11

3,0659

0,2359

0,0556

12

2,9939

0,1639

0,0269

13

3,0236

0,1936

0,0375

14

3,0627

0,2327

0,0541

15

3,1709

0,3409

0,1162

n = 15

Σx = 42,5248

σx = 2.83

Σx2 = 1,8292

µx = 0.36 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada ekor. Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi perut.

66 Lampiran 28 No

Peresentase biru (%), x

(x-µx)

(x-µx)2

1

0,0003125

-0,0034329

1,178E-05

2

0

0

0

3

0

0

0

4

0

0

0

5

0

0

0

6

0,0004688

0,0004688

2,197E-07

7

0,0028

0,0028

7,84E-06

8

0,0044

0,0044

1,936E-05

9

0,007

0,007

0,000049

10

0,0103

0,0103

0,0001061

11

0,0098

0,0098

9,604E-05

12

0,0084

0,0084

7,056E-05

13

0,0058

0,0058

3,364E-05

14

0,0053

0,0053

2,809E-05

15

0,0016

0,0016

2,56E-06

n = 15

Σx = 0,0561813

σx = 0.0037

Σx2 = 0,0004252

µx = 0.0017 A) Data hasil identifikasi.

B) Gambar identifikasi warna biru pada ekor. Data dan identifikasi warna biru ekor oleh injeksi punggung..

67 RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Desa Prajamaju Kecematan Dua Boccoe Kabupaten Bone, Sulawesi Selatan pada tanggal 24 April 1986 yang merupakan anak ke dua dari tiga bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh mulai tahun 2007 samapi 2012 di Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin. Pada tahun 2014, penulis diterima sebagai mahasiswa Program Magister Biofisika di Institut Pertanian Bogor (IPB) dan menyelesaikan studi pada tahun 2017. Beasiswa Yayasan Kalla diperoleh selama 3 Semester dengan rincian biaya SPP. Penulis telah melakukan penelitian ini atas kerja sama dengan Pusat Penelitian Fisika (LIPI) PUSPITEK.