Azwardi2209204009

Pembimbing: Dr. Muhammad Rivai, ST,MT.

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011

Latar Belakang

Perumusan Masalah

Bagaimana mendesain SAW agar dapatberfungsi sebagai sebuah biosensor

Immobilisasi dan Penggunaan enzim glucose yang dilapiskan dipermukaan sensor SAW. mendeteksi sampel analit glucose

Bagaimana menggunakan rangkaianpengkondisi sinyal dan mikrokontrolermengolah data dari sensor

Kebutuhan akan sensor Implementasi Perangkat SAW

Tujuan dan manfaat penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah merealisasikanpembuatan biosensor yang berbasis SAW untukmengukur konsentrasi sampel larutan glukosa. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai dasarpenelitian untuk membuat biosensor glukosa yang bisa dikembangkan ke tahap selanjutnya

Kajian Pustaka dan Dasar TeoriKonsep Dasar BiosensorBiosensor dapat didefinisikan sebagai perangkat analitis terpaduunit biologis atau sistem biologis berasal dari elemen rekognisisensitif yang terintegrasi atau berhubungan dengan sistemtranduser.

Guilherme N.M. Ferreira1, Ana-Carina da-Silva and Brigitte Tome´ Trends in Biotechnology Vol.27 No.12

Acoustic Wave SensorsTheory, Design, and Physico-ChemicalApplications

D. S. Ballantine, Jr. S. J. Martin, A. J. Ricco

G. C. Frye, R. M. White , E. T. Zellers, H. Wohltjen

Gbr. Elemen suatu Biosensor

Gbr. Skema Umum Biosensor

Gbr. Spesifitas enzim

Gbr. Rangkaian Osilator SAW(María-Isabel Rocha-Gaso et al 2009)

Gbr. Surface Acoustic Wave (SAW) Devices by Colin K. Campbell, Ph.D.,D.Sc.

Gbr. Perangkat SAW

Gbr. Biological layer pada Permukaan SAW

Perencanaan Sistem

Osilator Mixer Filter FrekCounter

Multiplexer

Mikrokontroler

Osilator

Sensor SAW Ref

Sensor SAW 1

Gbr. Blok Diagram Sistem

Prosedur Percobaan Mempersiapkan Larutan Enzim Glucose Oxydase from

Aspergyllus Niger G6891 1000 unit powder 0.2 mg/mLdengan Reagent Sodium asetat buffer ph 5.1 50mM.

Mempersiapkan larutan glukosa D(+)-Glucose C6 H12O6 H2O MR= 198,17 gram/mol. Dengan berbagai konsentrasi

Mempersiapkan uap Glutaraldehyde from Sigma Aldrich dengan cara memanaskan 10mL Glutaraldehyde

Melakukan proses pelapisan Enzim Glucose Oxidasedipermukaan sensor SAW

Gbr. Skematik Dual Line SAW(David S Ballantine Jr, Hank Wolthjen)

Melakukan proses Immobilisasi Enzim Glucose Oxidasedengan cara mengalirkan Uap Glutaraldehyde dipermukaan sensor SAW untuk mendapatkan membranpelapis enzim

Membran pelapis enzim akan menciptakan ikatan matriksCrosslinking antara Enzim Glucose Oxidase dengansampel analit glucose yang akan diujikan

Gambar 1-6: Skema imobilisasi enzim menggunakan suatu crosslinker(Sheetal Paliwal, 2008)

Larutan kimia yang paling umum digunakan Crosslinking untukimmobilisasi enzim adalah gluteraldehyde. Kelompok aldehidahadir pada gluteraldehyde bereaksi kovalen dengan gugus aminopada enzim untuk membentuk hubungan imina stabil.

Crosslinking Glutaraldehyde

Memastikan masing-masing blok rangkaian sudahterkoneksi satu dengan yang lainnya sesuai denganperencanaan rangkaian.

Memastikan peralatan sudah terkoneksi dengankomputer sebagai media penampil data daripengujian

Sebelum pengujian sampel dipastikan output sensordalam keadaan stabil

Gbr. Model Pengujian Sampel pada Sensor SAW untuk sampel Lyquid (Harding et al 1997)

Gbr. Dasar Rangkaian Osilator SAW

Skematik Percobaan

Gbr. Skematik Percobaan (E. Berkenpas et al 2003)

Gbr. Plastic Cell Sensor SAW

Model Pengujian Sampel Secara Keseluruhan

Cara Kerja Eksperimen

Eksperimen dalam tesis ini dilakukan untuk mengukur danmengestimasi konsentrasi analit sampel glukosa yang diberikan pada sensor SAW. Pertama kali dilakukan adalahmelapisi sensor SAW dengan enzim glucose oxidase kemudiandikeringkan dengan uap glutaraldehyde selama lebih kuranglima belas menit. Proses pengeringan dengan uapglutaraldehyde ini untuk menciptakan ikatan matrikscrosslinking antara enzim glucose oxidase dengan uapglutaraldehyde (Jun Kondoh et al. 1994, Sheetal Paliwal 2008). Mempersiapkan analit sampel glukosa dengan konsentrasiterlarut 25%, 35%, 50%. Sampel analit glukosa akan ditaruhpada plastic cell, konstruksi plastic cell dibuat menyatu dengandivais SAW (G.L Harding et al 1997).

Pengujian Rangkaian

Gbr. Sinyal output sensor SAW setelahdikuatkan

Gbr. sinyal output dari rangkaian mixer

Data hasil Percobaan Konsentrasi Glukosa 25%

Baseline (0-6543)

Data Hasil Percobaan Konsentrasi Glukosa 35%

Baseline (0-7841)

Data hasil Percobaan Konsentrasi Glukosa 50%

Baseline (0-6591)

Menurut D Rivera et al 2003 Langkah-langkah analisa data Menentukan sekumpulan data yang merupakan baseline dan respon sensor ( baseline data adalah data yang cenderung terus mengalami peningkatan, sedangkan data respons sensor adalah data yang tiba-tiba menurun akibat adanya reaksi biokimia dipermukaan sensorMengabsolutkan data frekuensi baik baseline maupun respon hal ini dilakukan agar data dapat ditansformasikan ke dalam bentuk logaritma (log)Menerapkan transformasi logaritma pada frekuensi baseline dan respons (langkah 2). Manfaat dilakukannya transformasi logaritma ialah meminimalisir nilai varians dan dapat menormalkan data tanpa menghilangkan sifat asli data.Untuk mengetahui data yang bersifat outlier ( data yg keluar dari spek) digunakan metode quality control dengan menggunakan control chart (dengan bantuan software minitab).Dengan control chart dapat diketahui data mana yang keluar dari spek (ouitlier) dan data tersebut dibuang agar tidak mengganggu proses dan merusak kesimpulanMenghitung rata-rata dari baseline dan rata-rata dari respon untuk mengetahui nilai ∆ f

Hasil Percobaan

Berikut rangkuman dari uji ketiga sampel analit glukosa

Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 25% =1,4611Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 35% =7,4977Didapat nilai ∆f untuk konsentrasi glukosa 50% =10.5481

%= x 100

Barchart dan scatterplot hasil percobaan

50.00%35.00%25.00%

12

10

8

6

4

2

0

Konsentrasi Glukosa

De

lta

(f)

/f

x 1

00

%

10.5481

7.4977

1.4611

50.00%45.00%40.00%35.00%30.00%25.00%

10

8

6

4

2

Konsentrasi GlukosaD

elt

a (

f)/

f x 1

00

%

10.5481

7.4977

1.4611

Tabel Data

Kadar Glukosa Percobaan ∆f⁄f (%)

25%

1 1.4611

2 27.3181744

3 -13.7267298

4 -9.933167979

35%

1 7.4977

2 7.266628392

3 96.0759542

4 -0.3512532

50%

1 10.5481

2 12.65843017

3 -4.037501083

4 2.696450118

KesimpulanPada penelitian ini telah berhasil dilakukan implementasi komponen

tapis analog berbasis surface acoustic wave sebagai biosensor glukosapada sistem pendeteksi konsentrasi glukosa. Perbedaan tingkat

konsentrasi sampel analit glukosa menyebabkan perubahan frekuensiyang khas untuk setiap tingkatan konsentrasi sampel yang diujikan

Saran Untuk pengembangan lebih lanjut, hal-hal yang perlu penelitian lebih

lanjut atau perbaikan antara lain:Dalam mendesain rangkaian osilator hendaknya diperhatikan adanya

interferensi frekuensi dari luar sistem.Sensor SAW hendaknya dicari yang mempunyai frekuensi sama antara

satu dengan lainnya.

Terima kasih