Verifikasi dan Validasi Metoda di Laboratorium

Verifikasi merupakan suatu uji kinerja metode standar. Verifikasi ini dilakukan terhadap suatu metode standar sebelum diterapkan di laboratorium. Verifikasi sebuah metode bermaksud untuk membuktikan bahwa laboratorium yang bersangkutan mampu melakukan pengujian dengan metode tersebut dengan hasil yang valid. Disamping itu verifikasi juga bertujuan untuk membuktikan bahwa laboratorium memiliki data kinerja. Hal ini dikarenakan laboratorium yang berbeda memiliki kondisi dan kompetensi personil serta kemampuan peralatan yang berbeda. Sehingga, kinerja antara satu laboratorium dengan laboratorium lainnya tidaklah sama.

Didalam verifikasi metode, kinerja yang akan diuji adalah keselektifan seperti uji akurasi (ketepatan) dan presisi (kecermatan). Dua hal ini merupakan hal yang paling minimal harus dilakukan dalam verifikasi sebuah metode. Suatu metoda yang presisi (cermat) belum menjadi jaminan bahwa metode tersebut dikatakan tepat (akurat). Begitu juga sebaliknya, suatu metode yang tepat (akurat) belum tentu presisi.

Hubungan antara akurasi dan presisi dalam uji metode dapat terjadi dalam empat hal:
1. Akurasi dan presisi sama-sama rendah
2. Presisi tinggi, akurasi rendah
3. Presisi rendah, akurasi tinggi
4. Akurasi dan Presisi tinggi.

Jika diimajinasikan kedalam dunia nyata, akurasi dan presisi digambarkan dengan anak-anak panah yang dilepaskan dari busur dan sasaran tembak. Dikatakan akurat dan presisi atau cermat dan tepat, jika anak panah yang dilepaskan dari busur tepat mengenai pusat sasaran panah yang dituju. Ketika anak panah kedua dilepaskan, maka harus tepat mengenai pusat sasaran, dan seterusnya. Artinya, setiap kali pengulangan berada pada sasaran yang hendak dituju.

Meskipun demikian, akurasi tidaklah sama dengan presisi dan tidak sama dengan reliabilitas/keandalan suatu data. Akurasi diartikan sebagai kedekatan hasil analisa terhadap nilai yang sebenarnya. Presisi diartikan sebagai kedekatan antara sekumpulan hasil analisa. Sedangkan reliabilitas data adalah gabungan antara presisi dan akurasi. Dengan kata lain, akurasi bertujuan untuk mendapatkan suatu nilai yang benar. Presisi bertujuan untuk mendapatkan nilai yang sama. Sedangkan reliabilitas data adalah untuk mendapatkan nilai yang benar dan sama.

Reliabilatas data (keandalan suatu data) merupakan syarat mutlak yang harus dimiliki oleh suatu laboratorium analisa. Suatu laboratorium yang berkualitas harus dapat mengeluarkan data-data yang andal dan dapat dipercaya (memiliki akurasi dan presisi tinggi). Dalam skala industri, laboratorium bertugas sebagai “pabrik” yang memproduksi data, kemudian data ini akan diteruskan kepada pihak proses yang memproduksi barang yang sebenarnya. Dan tentu saja mereka akan memproduksi barang sesuai dengan data-data yang dikeluarkan laboratorium. Apa jadinya jika formula dan analisa yang dikeluarkan laboratorium (misalnya farmasi) salah ? Bisa jadi obat yang akan diproduksi akan tidak sesuai dengan fungsinya.

Validasi Metode

Berdasarkan SNI 19-17025-2000, validasi adalah konfirmasi suatu metode melalui pengujian dan pengadaan bukti bahwa syarat-syarat tertentu dari suatu metode telah dipenuhi.

Validasi perlu dilakukan oleh laboratorium terhadap :
1. Metode non standar
2. Metode yang dikembangkan sendiri
3. Metode standar yang digunakan diluar lingkup yang dimaksud
4. Metode standar yang dimodifikasi
5. Metode standar untuk menegaskan dan mengkonfirmasikan bahwa metode tersebut sesuai dengan penggunaannya.

Dalam melakukan validasi metode parameter yang harus diuji meliputi :
 

1. Limit of detection (LOD)

Limit of detection merupakan batas deteksi yang bisa diuji pada konsentrasi paling rendah.

2. Limit of Quantitation


Limit of quantitation merupakan konsentarsi terendah dari analit yang dapat ditentukan dengan akurasi yang dapat diterima.

3. Working Range

Working range merupakan rentang kerja, mulai dari batas terendah sampai batas tertinggi.

4. Linear Range

Linear range merupakan rentang linear dalam rentang kerja.

5. Sensitivitas/ Kepekaan

Sensitivitas merupakan kemampuan untuk mengukur analit dengan akurat tanpa adanya gangguan dari komponen matriks dalam sampel.

6. Ketahanan Metode

Ketahanan metode merupakan ukuran agi suatu metode dalam mempertahankan kinerja dimana pengaturan kondisi analisa tidak se-sempurna seperti yang ditetapkan didalam metode yang digunakan.
 

1. AkurasiAkurasi diartikan sebagai kedekatan hasil analisa terhadap nilai yang sebenarnya. Akurasi menggambarkan kesalahan sistematik atau bias.

2. Presisi

Presisi diartikan sebagai kedekatan antara sekumpulan hasil analisa. Presisi menggambarkan kesalahan acak.
Sedangkan dalam verifikasi tidak selengkap dalam melakukan validasi, parameter minimal yang diuji adalah akurasi dan presisi.

Selengkapnya...

Validasi Metode Analisis

Validasi metode analisis bertujuan untuk memastikan dan mengkonfirmasi bahwa metode analisis tersebut sudah sesuai untuk peruntukannya. Validasi biasanya diperuntukkan untuk metode analisa yang baru dibuat dan dikembangkan. Sedangkan untuk metode yang memang telah tersedia dan baku (misal dari AOAC, ASTM, dan lainnya), namun metode tersebut baru pertama kali akan digunakan di laboratorium tertentu, biasanya tidak perlu dilakukan validasi, namun hanya verifikasi. Tahapan verifikasi mirip dengan validasi hanya saja parameter yang dilakukan tidak selengkap validasi.

Beberapa parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi metode analisis adalah sebagai berikut:

1. Accuracy (Kecermatan)

Accuracy adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analis dengan kadar analit yang sebenarnya. Accuracy dinyatakan sebagai persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. Accuracy dapat ditentukan melalui dua cara, yaitu metode simulasi (spiked-placebo recovery) atau metode penambahan baku (standard addition method).

Dalam metode simulasi, sejumlah analit bahan murni ditambahkan ke dalam plasebo (semua campuran reagent yang digunakan minus analit), lalu campuran tersebut dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan kadar standar yang ditambahkan (kadar yang sebenarnya). Recovery dapat ditentukan dengan cara membuat sampel plasebo (eksepien obat, cairan biologis) kemudian ditambah analit dengan konsentrasi tertentu (biasanya 80% sampai 120% dari kadar analit yang diperkirakan), kemudian dianalisis dengan metode yang akan divalidasi. Tetapi bila tidak memungkinkan membuat sampel plasebo karena matriksnya tidak diketahui seperti obat-obatan paten, atau karena analitnya berupa suatu senyawa endogen misalnya metabolit sekunder pada kultur kalus, maka dapat dipakai metode adisi.

Dalam metode adisi (penambahan baku), sampel dianalisis lalu sejumlah tertentu analit yang diperiksa (pure analit/standar) ditambahkan ke dalam sampel, dicampur dan dianalisis lagi. Selisih kedua hasil dibandingkan dengan kadar yang sebenarnya (hasil yang diharapkan).

Pada metode penambahan baku, pengukuran blanko tidak diperlukan lagi. Metode ini tidak dapat digunakan jika penambahan analit dapat mengganggu pengukuran, misalnya analit yang ditambahkan menyebabkan kekurangan pereaksi, mengubah pH atau kapasitas dapar, dll.

Dalam kedua metode tersebut, recovery dinyatakan sebagai rasio antara hasil yang diperoleh dengan hasil yang sebenarnya. Biasanya persyaratan untuk recovery adalah tidak boleh lebih dari 5%.

2. Precision (keseksamaan)

Precision adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur diterapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil dari campuran yang homogen.

Presicion diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variasi). Precision dapat dinyatakan sebagai repeatability (keterulangan) atau reproducibility (ketertiruan).

Repeatability adalah keseksamaan metode jika dilakukan berulang kali oleh

analis yang sama pada kondisi sama dan dalam interval waktu yang pendek. Repeatability dinilai melalui pelaksanaan penetapan terpisah lengkap terhadap sampel-sampel identik yang terpisah dari batch yang sama, jadi memberikan ukuran keseksamaan pada kondisi yang normal.

Reproducibility adalah keseksamaan metode jika dikerjakan pada kondisi yang berbeda. Biasanya analisis dilakukan dalam laboratorium-laboratorium yang berbeda menggunakan peralatan, pereaksi, pelarut, dan analis yang berbeda pula. Analisis dilakukan terhadap sampel-sampel yang diduga identik yang dicuplik dari batch yang sama. Reproducibility dapat juga dilakukan dalam laboratorium yang sama dengan menggunakan peralatan, pereaksi, dan analis yang berbeda.

Kriteria seksama diberikan jika metode memberikan simpangan baku relatif (RSD) atau koefisien variasi (CV) 2% atau kurang. Akan tetapi kriteria ini sangat fleksibel tergantung pada konsentrasi analit yang diperiksa, jumlah sampel, dan kondisi laboratorium. Dari penelitian dijumpai bahwa koefisien variasi meningkat dengan menurunnya kadar analit yang dianalisis.

Ditemukan bahwa koefisien variasi meningkat seiring dengan menurunnya konsentrasi analit. Pada kadar 1% atau lebih, standar deviasi relatif antara laboratorium adalah sekitar 2,5% ada pada satu per seribu adalah 5%. Pada kadar satu per sejuta (ppm) RSDnya adalah 16%, dan pada kadar part per bilion (ppb) adalah 32%. Pada metode yang sangat kritis, secara umum diterima bahwa RSD harus lebih dari 2%.

Percobaan keseksamaan dilakukan terhadap paling sedikit enam replika sampel yang diambil dari campuran sampel dengan matriks yang homogen. Sebaiknya keseksamaan

ditentukan terhadap sampel sebenarnya yaitu berupa campuran dengan bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo) untuk melihat pengaruh matriks pembawa terhadap keseksamaan ini. Demikian juga harus disiapkan sampel untuk menganalisis pengaruh pengotor dan hasil degradasi terhadap keseksamaan ini.

3. Selektivitas (Spesifisitas)

Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang hanya mengukur zat tertentu saja secara cermat dan seksama dengan adanya komponen lain yang mungkin ada dalam matriks sampel. Selektivitas seringkali dapat dinyatakan sebagai derajat penyimpangan (degree of bias) metode yang dilakukan terhadap sampel yang mengandung bahan yang ditambahkan berupa cemaran, hasil urai, senyawa sejenis, senyawa asing lainnya, dan dibandingkan terhadap hasil analisis sampel yang tidak mengandung bahan lain yang ditambahkan.

Selektivitas metode ditentukan dengan membandingkan hasil analisis sampel yang mengandung cemaran, hasil urai, senyawa sejenis, senyawa asing lainnya atau pembawa plasebo dengan hasil analisis sampel tanpa penambahan bahan-bahan tadi.

Penyimpangan hasil jika ada merupakan selisih dari hasil uji keduanya. Jika cemaran dan hasil urai tidak dapat diidentifikasi atau tidak dapat diperoleh, maka selektivitas dapat ditunjukkan dengan cara menganalisis sampel yang mengandung cemaran atau hasil uji urai dengan metode yang hendak diuji lalu dibandingkan dengan metode lain untuk pengujian kemurnian seperti kromatografi, analisis kelarutan fase, dan Differential Scanning Calorimetry. Derajat kesesuaian kedua hasil analisis tersebut merupakan ukuran selektivitas. Pada metode analisis yang melibatkan kromatografi, selektivitas ditentukan melalui perhitungan daya resolusinya (Rs).

4. Linearitas dan Rentang

Linearitas adalah kemampuan metode analisis memberikan respon proporsional terhadap konsentrasi analit dalam sampel. Rentang metode adalah pernyataan batas terendah dan tertinggi analit yang sudah ditunjukkan dapat ditetapkan dengan kecermatan, keseksamaan, dan linearitas yang dapat diterima.

Linearitas biasanya dinyatakan dalam istilah variansi sekitar arah garis regresi yang dihitung berdasarkan persamaan matematik data yang diperoleh dari hasil uji analit dalam sampel dengan berbagai konsentrasi analit. Perlakuan matematik dalam pengujian linearitas adalah melalui persamaan garis lurus dengan metode kuadrat terkecil antara hasil analisis terhadap konsentrasi analit.

Dalam beberapa kasus, untuk memperoleh hubungan proporsional antara hasil pengukuran dengan konsentrasi analit, data yang diperoleh diolah melalui transformasi matematik dulu sebelum dibuat analisis regresinya.

Dalam praktek, digunakan satu seri larutan yang berbeda konsentrasinya antara 50 – 150% kadar analit dalam sampel. Di dalam pustaka, sering ditemukan rentang konsentrasi yang digunakan antara 0 – 200%. Jumlah sampel yang dianalisis sekurang-kurangnya delapan buah sampel blanko.

Sebagai parameter adanya hubungan linier digunakan koefisien korelasi r pada analisis regresi linier Y = a + bX. Hubungan linier yang r = +1 atau –1 bergantung pada arah garis. Sedangkan nilai a menunjukkan kepekaan analisis terutama instrumen yang digunakan. Parameter lain yang harus dihitung adalah simpangan baku residual (Sy). Dengan menggunakan kalkulator atau perangkat lunak komputer, semua perhitungan matematik tersebut dapat diukur

5. Batas Deteksi (Limit of Detection) dan Batas Kuantitasi (Limit of Quatification)

Batas deteksi adalah jumlah terkecil analit dalam sampel yang dapat dideteksi yang masih memberikan respon signifikan dibandingkan dengan blangko. Batas deteksi merupakan parameter uji batas. Batas kuantitasi merupakan parameter pada analisis renik dan diartikan sebagai kuantitas terkecil analit dalam sampel yang masih dapat memenuhi kriteria cermat dan seksama.

Penentuan batas deteksi suatu metode berbeda-beda tergantung pada metode analisis itu menggunakan instrumen atau tidak. Pada analisis yang tidak menggunakan instrumen batas tersebut ditentukan dengan mendeteksi analit dalam sampel pada pengenceran bertingkat. Pada analisis instrumen batas deteksi dapat dihitung dengan mengukur respon blangko beberapa kali lalu dihitung simpangan baku respon blangko dan formula di bawah ini dapat digunakan untuk perhitungan

Q = (k x Sb)/Sl

Q = LOD (batas deteksi) atau LOQ (batas kuantitasi)

k = 3 untuk batas deteksi atau 10 untuk batas kuantitasi

Sb = simpangan baku respon analitik dari blangko

Sl = arah garis linear (kepekaan arah) dari kurva antara respon terhadap konsentrasi = slope (b pada persamaan garis y = a+bx)

Batas deteksi dan kuantitasi dapat dihitung secara statistik melalui garis regresi linier dari kurva kalibrasi. Nilai pengukuran akan sama dengan nilai b pada persamaan garis linier y = a + bx, sedangkan simpangan baku blanko sama dengan simpangan baku residual (Sy/x.)

a. Batas deteksi (LoD)

Karena k = 3, Simpangan baku (Sb) = Sy/x, maka:

LoD = (3 Sy/x)/ Sl

b. Batas kuantitasi (LoQ)

Karena k = 10, Simpangan baku (Sb) = Sy/x, maka:

LoQ = (10 Sy/x)/Sl

Cara lain untuk menentukan batas deteksi dan kuantitasi adalah melalui penentuan rasio S/N (signal to noise ratio). Nilai simpangan baku blanko ditentukan dengan cara menghitung tinggi derau pada pengukuran blanko sebanyak 20 kali pada titik analit memberikan respon. Simpangan baku blanko juga dihitung dari tinggi derau puncak ke puncak, jika diambil dari tinggi puncak derau atas dan bawah (Np-p) maka s0 = Np-p/5 sedangkan kalau dari puncak derau bawah saja (puncak negatif) maka s0 = Np/2, selanjutnya perhitungan seperti tersebut di atas.

6. Ketangguhan metode (ruggedness)

Ketangguhan metode adalah derajat ketertiruan hasil uji yang diperoleh dari analisis sampel yang sama dalam berbagai kondisi uji normal, seperti laboratorium, analisis, instrumen, bahan pereaksi, suhu, hari yang berbeda, dll. Ketangguhan biasanya dinyatakan sebagai tidak adanya pengaruh perbedaan operasi atau lingkungan kerja pada hasil uji. Ketangguhan metode merupakan ukuran ketertiruan pada kondisi operasi normal antara lab dan antar analis.

Ketangguhan metode ditentukan dengan menganalisis beningan suatu lot sampel yang homogen dalam lab yang berbeda oleh analis yang berbeda menggunakan kondisi operasi yang berbeda, dan lingkungan yang berbeda tetapi menggunakan prosedur dan parameter uji yang sama.

Derajat ketertiruan hasil uji kemudian ditentukan sebagai fungsi dari variabel penentuan. Ketertiruan dapat dibandingkan terhadap keseksamaan penentuan di bawah kondisi normal untuk mendapatkan ukuran ketangguhan metode. Perhitungannya dilakukan secara statistik menggunakan ANOVA pada kajian kolaboratif yang disusun oleh Youden dan Stainer.

7. Kekuatan (Robustness)

Untuk memvalidasi kekuatan suatu metode perlu dibuat perubahan metodologi yang kecil dan terus menerus dan mengevaluasi respon analitik dan efek presisi dan akurasi. Sebagai contoh, perubahan yang dibutuhkan untuk menunjukkan kekuatan prosedur HPLC dapat mencakup (tapi tidak dibatasi) perubahan komposisi organik fase gerak (1%), pH fase gerak (± 0,2 unit), dan perubahan temperatur kolom (± 2 – 3° C).

Perubahan lainnya dapat dilakukan bila sesuai dengan laboratorium. Identifikasi sekurang-kurangnya 3 faktor analisis yang dapat mempengaruhi hasil bila diganti atau diubah. Faktor risinal ini dapat diidentifikasi sebagai A, B, dan C. Perubahan nilai faktor-faktor ini dapat diidentifikasi dengan a, b, dan c. Lakukan analisis pada kondisi yang telah disebutkan pada pemeriksaan ketangguhan.

Nilai Penetapan faktor eksperimental

#1 #2 #3 #4

A atau a A A a a

B atau b B b B b

C atau c C c c C

Untuk menentukan efek perubahan A, banding rata-rata hasil (#1 + #2)/2 dengan (#3 + 4)/2, Untuk efek perubahan B, bandingkan (#1 + #3)/2 dengan (#2 +#4)/2 dan seterusnya.

Selengkapnya...

Tenaga surya membunuh bakteri dalam air

Ilmuwan telah mengembangkan teknik-teknik dekontaminasi air dengan tenaga surya dalam upaya untuk mengurangi penyebaran penyakit-penyakit asal air di negara-negara berkembang.

Disinfeksi air dengan tenaga surya merupakan sebuah cara yang sederhana untuk membunuh bakteri dalam air. Metode ini digunakan oleh rumahtangga-rumahtangga di negara-negara berkembang dimana ketersediaan air minum yang aman cukup langka. Mereka mengisi botol-botol plastik dengan air dan menjemurnya di bawah sinar matahari, dimana radiasi UV dan suhu air yang meningkat membunuh bakteri dalam enam jam. Tetapi metode ini memerlukan sinar matahari yang kuat dan volume air yang bisa disterilkan terbatas.

Sinar matahari digunakan untuk disinfeksi air dalam botol-botol plastik tetapi jumlah air yang bisa disterilkan terbatas.

Kevin McGuigan dari The Royal College of Surgeons di Irlandia, Dublin, dan rekan-rekannya menyelidiki disinfeksi air yang terkontaminasi Escherichia coli dengan menggunakan tenaga surya dalam reaktor-reaktor aliran volume besar. Sebuah pompa mensirkulasi air antara sebuah tangki penampung dan sebuah tabung kaca yang dikelilingi oleh penangkap sinar matahari yang memfokuskan energi matahari ke dalam tabung. Mereka menemukan bahwa penonaktifan E. coli tergantung pada total dosis sinar matahari bukan pada intensitas cahayanya. Mereka juga menunjukkan bahwa reaktor-reaktor ini bisa menjadi tidak efektif karena bakteri mendapatkan dosis radiasi yang tidak kontinyu ketika bakteri-bakteri tersebut mengalir antara tangki penampung yang tidak terkena cahaya dengan tabung yang terkena cahaya. Jika bakteri tidak dinonaktifkan secara sempurna oleh sinar matahari, maka keadaan tidak terkena cahaya akan memberi waktu bagi bakteri-bakteri ini untuk pulih dari kerusakan akibat radiasi, sehingga menjadikan mereka lebih resisten ketika disinari ulang.

“Bagi saya, signifikansi utama dari penelitian ini adalah bahwa metode-metode ini bisa menjadi efektif, tetapi penghitungan ulang aliran dalam reaktor disinfeksi surya harus dirancang dengan cermat untuk menghindari kemungkinan terbentuknya sub-populasi patogen resisten yang tetap bertahan akibat keterpaparan sinar matahari yang tidak lengkap,” kata McGuigan.

“Penelitian ini merupakan sebuah kontribusi penting yang menunjukkan kelebihan dan kekurangan potensial dari disinfeksi dengan sinar matahari, tergantung pada tipe reaktor cahaya surya dan cara operasi,” tanggap Cesar Pulgarin, seorang ahli di bidang proses dekontaminasi biologis di Swiss Federal Institute of Technology di Lausanne, Switzerland. “Ini juga merupakan upaya pertama untuk menilai dosis UV minimum yang diperlukan untuk penonaktifan bakteri secara sempurna dengan disinfeksi tenaga surya.”

WHO memperkirakan bahwa lebih dari satu milyar orang kekurangan akses terhadap air minum yang aman, yang menghasilkan jutaan kematian setiap tahun akibat penyakit-penyakit terkait air seperti diare. McGuigan mengatakan dia berencana memperkenalkan teknologi reaktor alir ini di negara-negara berkembang, dimana dia berharap ini bisa memberikan bantuan darurat bagi komunitas-komunitas yang dilanda kelaparan, banjir, dan peperangan.

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

Selengkapnya...

Spektrofotometri

Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube.

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri.

Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda.

Absorbsi sinar oleh larutan mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu :

A = log ( Io / It ) = a b c

Keterangan :

Io = Intensitas sinar datang

It = Intensitas sinar yang diteruskan

a = Absorptivitas

b = Panjang sel/kuvet

c = konsentrasi (g/l)

A = Absorban

Spektrofotometri merupakan bagian dari fotometri dan dapat dibedakan dari filter fotometri sebagai berikut :

1. Daerah jangkauan spektrum

Filter fotometri hanya dapat digunakan untuk mengukur serapan sinar tampak (400-750 nm). Sedangkan spektrofotometer dapat mengukur serapan di daerah tampak, UV (200-380 nm) maupun IR (> 750 nm).

2. Sumber sinar

Sesuai dengan daerah jangkauan spektrumnya maka spektrofotometer menggunakan sumber sinar yang berbeda pada masing-masing daerah (sinar tampak, UV, IR). Sedangkan sumber sinar filter fotometer hanya untuk daerah tampak.

3. Monokromator

Filter fotometere menggunakan filter sebagai monokrmator. Tetapi pada spektro digunakan kisi atau prisma yang daya resolusinya lebih baik.

4. Detektor

- Filter fotometer menggunakan detektor fotosel

- Spektrofotometer menggunakan tabung penggandaan foton atau fototube.

Komponen utama dari spektrofotometer yaitu :

1. Sumber cahaya

Untuk radisi kontinue :

A. Untuk daerah UV dan daerah tampak :

- Lampu wolfram (lampu pijar) menghasilkan spektrum kontiniu pada gelombang 320-2500 nm.

- Lampu hidrogen atau deutrium (160-375 nm)

- Lampu gas xenon (250-600 nm)

B. Untuk daerah IR

Ada tiga macam sumber sinar yang dapat digunakan :

- Lampu Nerst,dibuat dari campuran zirkonium oxida (38%) Itrium oxida (38%) dan erbiumoxida (3%)

- Lampu globar dibuat dari silisium Carbida (SiC).

- Lampu Nkrom terdiri dari pita nikel krom dengan panjang gelombang 0,4 – 20 nm

- Spektrum radiasi garis UV atau tampak :

- Lampu uap (lampu Natrium, Lampu Raksa)

- Lampu katoda cekung/lampu katoda berongga

- Lampu pembawa muatan dan elektroda (elektrodeless dhischarge lamp)

- Laser

2. Pengatur Intensitas

Berfungsi untuk mengatur intensitas sinar yang dihasilkan oleh sumber cahaya agar sinar yang masuk tetap konstan.

3. Monokromator

Berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran

Macam-macam monokromator :

- Prisma

- kaca untuk daerah sinar tampak

- kuarsa untuk daerah UV

- Rock salt (kristal garam) untuk daerah IR

- Kisi difraksi

Keuntungan menggunakan kisi :

- Dispersi sinar merata

- Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama

- Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum

4. Kuvet

Pada pengukuran di daerah sinar tampak digunakan kuvet kaca dan daerah UV digunakan kuvet kuarsa serta kristal garam untuk daerah IR.

5. Detektor

Fungsinya untuk merubah sinar menjadi energi listrik yang sebanding dengan besaran yang dapat diukur.

Syarat-syarat ideal sebuah detektor :

- Kepekan yang tinggi

- Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi

- Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.

- Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.

- Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

Macam-macam detektor :

- Detektor foto (Photo detector)

- Photocell

- Phototube

- Hantaran foto

- Dioda foto

- Detektor panas

6. Penguat (amplifier)

Berfungsi untuk memperbesar arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh indikator.

7. Indikator

Dapat berupa :

- Recorder

- Komputer

Selengkapnya...

Sensor pestisida dari kertas

Beberapa peneliti telah mengembangkan sebuah sensor berbasis kertas yang berubah warna secara otomatis untuk mendeteksi pestisida-pestisida organofosfat dan inhibitor acetylcholinesterase (AChE) lainnya dalam sampel makanan dan minuman. John Brennan dan rekan-rekannya di McMaster University Canada telah membuat suatu peranti bebas-reagen sederhana yang mendeteksi pestisida dalam jumlah nanomolar dalam waktu lima menit pada sampel-sampel seperti susu dan selada.

Kertas merupakan material yang sangat menarik untuk peranti analitik karena relatif murah, melimpah, dan dapat memindahkan fluida dengan kerja kapiler tanpa kekuatan eksternal. Fokus terbaru terhadap platform-platform diagnostik berbasis perubahan warna dan berbasis-kertas telah muncul karena platform-platform semacam ini bisa digunakan pada lokasi dimana sumberdaya yang ada terbatas.

Tim Brennan menggunakan AChE sebagai sebuah reporter karena dihambat oleh pestisida seperti organofosfat dan karbamat. “Organofosfat masih digunakan di negara-negara berkembang untuk penyemprotan tanaman-tanaman pertanian,” papar Brennan. “Sensor yang berbasis AChE memiliki potensi untuk pemeriksaan cepat organofosfat di lapangan.”

Perubahan warna yang didapatkan dengan menggunakan sensor berbasis kertas jelas merupakan bukti konsep penelitian diatas, dan terjadi dalam hitungan detik.

Print inkjet Piezoelektrik digunakan untuk mendeposisikan reagen-reagen pada dasar berbasis kertas untuk penyiapan penggunaan, sehingga reagen-reagen tambahan tidak diperlukan pada saat analisis. AChE dan sebuah substrat yang berubah warna, indofenil asetat (IPA), dijebak dalam dua zona terpisah pada potongan kertas 1 x 10 cm dengan menggunakan tautan-tautan silika yang berasal dari sol-gel biokompatibel, dengan enzim yang terjebak dalam zona pengindera dan IPA yang tersimpan dalam zona substrat.

Untuk menguji sebuah sampel, ujung sensor kertas ditempatkan dalam larutan sampel, yang mengalir melalui kerja kapiler ke zona pengindera dimana ia dibiarkan berikunbasi. Selanjutnya, ujung lainnya dari sensor dicelupkan kedalam air suling sehingga aliran dalam arah berlawanan menekan IPA dari zona substrat ke area pengindera. Disana, AChE menghidrolisis IPA, membentuk perubahan warna dari kuning ke biru. Intensitas warna biru yang diamati (baik dengan mata telanjang atau dengan kamera digital) berbanding terbalik dengan jumlah pestisida yang terdapat dalam sampel. Brennan mengatakan pendekatan aliran dua-arah ini sangat meningkatkan batas deteksi karena memungkinkan analit-analit berinkubasi dalam zona pengindera AChE sebelum IPA datang.

Tim peneliti ini menguji metode pada bahan makanan sesungguhnya seperti susu dan jus apel yang telah dibubuhi dengan pestisida dan ditemukan bahwa sensor berbasis kertas efektif dalam mendeteksi kontaminan. Ketika mereka menguji hapusan yang diambil dari apel yang disemprot dengan pestisida, hasil uji berbasis kertas sebanding dengan metode spektrometri massa konvensional.

“Uji kompetitif dimana analit berkurang, dan bukan meningkat, sinyal lazimnya masih kurang dieksplorasi untuk uji-uji berbasis kertas dibanding uji langsung,” kata Samuel Sia dari jurusan teknik biomedik Columbia University, US.

Para peneliti mengharapkan agar pendekatan mereka bisa digunakan untuk screening unsur-unsur runut dari pestisida dalam lingkungan dan sampel-smpel makanan di lapangan. Akan tetapi, walaupun peranti ini memiliki masa aktif yang sekurang-kurangnya satu bulan jika disimpan pada 4oC, Sia menekankan bahwa ini masih bisa menjadi batu sandungan pada beberapa situasi, karena penyimpanan pada 4oC “tidak layak pada kebanyakan tempat yang jaraknya jauh”.

Adapted from: chemistryworld Selengkapnya...

Menjadikan ikan berfluoresensi untuk pendeteksian merkuri

Ilmuwan di Korea Selatan telah mengembangkan sebuah penyelidik (probe) baru untuk logam merkuri yang bisa digunakan untuk pencitraan organ-organ makhluk hidup.

Merkuri merupakan salah satu polutan yang sangat toksik dan umum ditemui. Tetapi meskipun beberapa penyelidik fluoresensi telah ada untuk logam merkuri namun kebanyakan hanya mendeteksi bentuk anorganik dari logam ini; ada beberapa laporan tentang penyelidik untuk spesies merkuri organik seperti metilmerkuri. Meskipun demikian, unsur ini umum ditemukan dalam bentuk organik, yang lebih toksik dibanding merkuri anorganik karena lipofilisitasnya memungkinkan mereka melintasi membran-membran biologis. Konsekuensinya, cara-cara baru untuk mendeteksi spesies-spesies merkuri ini, khususnya pada organisme, sangat penting.

Sekarang, Kyo Han Ahn dari Pohang University of Science and Technology, Injae Shin dari Yonsei University dan rekan-rekannya telah memenuhi permintaan ini. Mereka telah mengembangkan penyelidik sederhana yang bereaksi baik dengan merkuri organik maupun anorganik menghasilkan sebuah produk fluoresen. Mereka telah menggunakan penyelidik (probe) ini untuk memantau spesies merkuri pada sel-sel mamalia dan organ-organ ikan zebra yang diinkubasi dengan merkuri organik.

Penyelidik (probe) yang dikembangkan Ahn dan Shin bereaksi dengan merkuri untuk melepaskan suatu senyawa fluroesen

Meskipun penyelidik-penyelidik sebelumnya untuk merkuri anorganik menggunakan ligan-ligan yang berbasis sulfur, pendekatan Ahn dan Shin memanfaatkan kimia yang berbeda, seperti dijelaskan oleh Amirla de Silva, seorang ahli di bidang sensor fluoresen di Queen’s University, Belfast, Inggris. “Ahn dan rekan-rekannya terinspirasi dari bidang reaksi oksimerkuri. Ini merupakan sebuah kemajuan konseptual yang menarik.” De Silva menambahkan bahwa karena reaksi antara penyelidik (probe) dan merkuri berlangsung ireversibel, maka penyelidik tersebut pada dasarnya adalah sebuah kemodosimeter – atau reagen – bukan sebuah sensor. “Meskipun demikian, sebuah kemodesimeter untuk metilmerkuri merupakan sebuah tahapan penting dalam memungkinkan pemantauan racun yang berbahaya ini.”

Ahn sepakat dan mengatakan penyelidik tersebut dapat menjadi bagian penelitian keracunan merkuri. “Sekarang kita sudah memiliki penyelidik molekuler yang bisa digunakan untuk meneliti dan menelusuri metilmerkuri toksik pada spesies hidup. Dengan menggunakan penyelidik ini, kita bisa meneliti distribusi dan perjalanan metilmerkuri dalam organisme,” paparnya.

Tahapan selanjutnya adalah membuat penyelidik yang lebih sensitif. “Salah satu isu yang paling menantang dalam pendeteksian merkuri adalah bagaimana membedakan merkuri anorganik dari metilmerkuri,” kata Ahn. “Kami belum sampai pada penyelidik seperti itu tetapi kami sedang berupaya keras untuk menemukannya suatu hari nanti.”

Disadur dari: Chemistry World

Selengkapnya...

Meng-Close Up Molekul

Dengan mengurung sebuah molekul organik berukuran kecil didalam sebuah karbon nanotube para peneliti di Jepang dengan menggunakan mikroskop elektron (TEM) telah berhasil mengamati pergerakan molekul dalam resolusi mendekati skala atomik.

Gambar TEM (atas) dan model molekul (bawah) menunjukkan konformasi dari carborane memperlihatkan dua rantai alkil didalam karbon nanotube. Atom boron berwarna merah jambu, hidrohen putih, karbon abu- abu. Sumber: Kazutomo Suenaga, Hiroyuki Isobe, and Eiichi Nakamura

“Yang kami lakukan seperti menjebak kumbang didalam botol kaca untuk melihat bagaimana sayapnya bergerak” kata Eiichi Nakamura, seorang professor kimia di Universitas Tokyo yang memimpin tim penemu. Didalam kondisi kedap udara, molekul kecil cenderung untuk bergerak sangat cepat tetapi dengan menjebak mereka kedalam sebuah nanotube akan memperlambat gerakan mereka sehingga dapat diamati.

Nakamura dan timnya mempelajari beberapa molekul termasuk ortho-carborane yang memiliki dua rantai alkil bersebelahan dengan jumlah karbon 22. Mereka menguapkan molekul organik tersebut dan membiarkan mereka mendifusi kedalam nanotube dalam kondisi kedap udara. Dengan meradiasi nanotube dengan electron dalam interval 2 detik, para peneliti berhasil menangkap pergerakan molekul dalam rekaman video. Rekaman ini mengungkap pergerakan molekul sepanjang nanotube sekaligus mengalami perubahan konformasi. Dalam rekaman terlihat sesekali ekor dari rantai alkil menempel beberapa saat pada dinding karbon nanotube. “Anda juga akan bisa mengamati pemanjangan dari ekor alkil tersebut” kata Roald Hoffmann dari Universitas Cornell.

“Ini adalah visualisasi langsung yang paling berhasil dari pergerakan molekul didalam sebuah tabung nano” kata Hoffmann lebih lanjut dan memuji langkah ini sebagai langkah yang sangat cerdas.

Sumber: http://pubs.acs.org

Selengkapnya...

“Hidung” elektronik bisa membantu memahami cara kerja indera penciuman

Peneliti di Korea telah menggabungkan reseptor-reseptor penciuman manusia dengan nanoteknologi untuk membuat sebuah “hidung bio-elektronik” jenis baru yang mereka harapkan dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang indera penciuman manusia.

Tai Hyun Park dan Jyongsik Jang dari Seoul National University menggabungkan keahlian tim peneliti mereka di bidang bioteknologi dan peranti polimer penghantar, dengan menempelkan protein-protein reseptor penciuman (hOR) pada tabung-nano polimer penghantar. Mereka kemudian melekatkan tabung-tabung nano ini ke sebuah array mikroelektroda untuk membuat transistor efek-medan, yang kemudian memungkinkan perubahan sinyal listrik yang terjadi ketika molekul-molekul bau terikat ke protein reseptor yang akan dideteksi.

Park mengatakan sistem ini bisa mendeteksi bau sangat baik. “Protein tersebut memiliki gugus-gugus amina pada permukaannya dan polimer-polimer penghantar difungsikan dengan asam karboksilat, sehingga kami bisa mengikat protein ke tabung-nano secara kovalen dengan sebuah ikatan peptida,” paparnya. “Ikatan kovalen ini berarti bahwa apabila molekul target terikat ke reseptor, sinyal akan ditransfer sangat efektif ke tabung-nano.”

Reseptor yang digunakan pada piranti ini diketahui sangat baik dalam mengikat amil butirat, sebuah ester dengan aroma buah nanas atau buah aprikot yagn digunakan sebagai aditif makanan. Tim ini menemukan bahwa mereka bisa dengan mudah mendeteksi konsentrasi amil butirat yang sangat rendah (femtomolar), tetapi ester-ester terkait (butil- dan heksil-butirat) yang berbeda satu atom karbon dengan senyawa target, tidak menghasilkan respons pada konsentrasi 10 milyar kali lebih tinggi.

“Sensitifitas dan selektifitas peranti ini sangat baik,” komentar Park, “yang menandakan bahwa protein masih berfungsi baik dan tidak dipengaruhi total dengan melekat ke tabung-nano. Kami belum mengetahui pengaruh apa yang dimiliki oleh pengikatan tersebut terhadap pembentukan protein, tetapi kami bisa memahami bahwa pengikatan itu masih berfungsi!”

Walaupun peranti ini memiliki pengaplikasian yang jelas dalam mendeteksi molekul-molekul spesifik, Park menjelaskan bahwa mereka ingin menggunakannya untuk memahami secara lebih baik bagaimana indera penciuman manusia bekerja: “Terdapat sekitar 370 hingga 380 reseptor-reseptor olfaktory berbeda, tetapi banyak diantaranya yang tidak selektif untuk senyawa-senyawa tunggal dan kita tidak tahu apa target dari beberapa diantaranya. Kami ingin mengklonkan berbagai reseptor berbeda dan menempatkannya pada peranti-peranti seperti ini, dan kemudian membuat peranti-peranti dengan kombinasi reseptor-reseptor berbeda, untuk mencoba dan mendeteksi bau-bau yang lebih kompleks dan memahami bagaimana kami membedakannya.”

Reseptor penciuman manusia dilekatkan ke sebuah tabung-nano polimer penghantar yang diletakkan pada dua elektroda.

Jasmina Vidic, dari National Institute of Agricultural Research di Jouy-en-Josas, Perancis, meneliti piranti-piranti hidung bio-elektronik yang melibatkan protein-protein reseptor yang diletakkan dalam dwi-lapis lipid mirip membran sel. “Ini merupakan pertama kalinya saya melihat polimer-polimer penghantar digunakan untuk mengimobilisasi reseptor-reseptor penciuman,” komentar Vidic, “dan karena polimer-polimer ini berikatan kovalen dengan ikatan-ikatan amida mereka sangat stabil. Fakta bahwa polimer-polimer ini bisa secara selektif mendeteksi ligan target berarti bahwa reseptor-reseptor kemungkinan masih dalam bentuk yang baik setelah melekat ke peranti tersebut, yang mana sangat menjanjikan.

Disadur dari: Chemistry World

Selengkapnya...

Telah diciptakan lampu pijar terkecil didunia

Pertama kalinya atas jasa seorang Thomas Alva Edison pada tahun 1879 yang telah menemukan lampu listrik. Kini, dalam rentang waktu yang begitu lama. Kurang lebih 130 tahun, telah diciptakan lampu pijar terkecil didunia oleh sebuah tim dari Institut NanoSystems Calyfornia UCLA.

Dengan menyatukan dua hal pokok dari teori fisika yang bertentangan, yakni termodinamika dan mekanika quantum, sebuah tim dari UCLA (Departemen Fisika dan Astronomi) yang terdiri dari Chris Regan, Yuwei Fan, Scott Singer dan Ray Bergstorm akhirnya menciptakan sebuah lampu pijar terkecil dari penelitian mereka dengan menyatukan termodinamika dan mekanika kuantum.

Lampu pijar ini memanfaatkan kawat pijar yang terbuat dari karbon single nanotube yang hanya selebar 100 atom. Dengan kasat mata, kawat pijar tak terlihat sama sekali ketika lampu dimatikan, tetapi tampak bagaikan titik cahaya kecil ketika lampu dinyalakan.

Kurang dari 20 juta atom, kawat pijar tabung nano cukup besar keduanya untuk menerapkan asumsi statistik dari termodinamika dan cukup kecil untuk mempertimbangkan sebagai sebuah molekular itulah yang disebut sistem mekanik kuantum.

Karena radiasi black-body dan skala ukuran (nano) adalah perbatasan antara kedua teori, kita berpikir hal ini adalah sebuah perjanjian sistem untuk diselidiki,” Regan mengatakan, “Tabung nano karbon yang digunakan sebagai lampu kawat pijar ideal untuk tujuan mereka karena kecil dan stabilitas temperatur yang luar biasa.”

Tabung-tabung nano Karbon yang ditemukan pada tahun 1991, menggunakan karbon dalam satu bola lampu bukanlah satu ide baru. Thomas Alva Edison pada bola lampu aslinya pun menggunakan kawat pijar karbon. Penelitian yang dilakukan oleh tim UCLA tersebut persis seperti Edison, kecuali kawat pijar mereka adalah 100,000 kali lebih sempit dan 10,000 kali lebih pendek, untuk satu total volume hanya satu dari 1 millyar pada Edison.

Selengkapnya...

SOFCs Untuk Teknologi Energi Yang Efisien

“Sel Bahan Bakar Oksida Padat” atau nama kerennya adalah “Solid Oxide Fuel Cells (selanjutnya dalam tulisan ini disingkat sebagai: SOFCs) memiliki potensial yang besar untuk dimanfaatkan dalam berbagai macam aplikasi baik yang bersifat stasioner maupun yang bersifat bergerak. Aplikasi stasioner dapat dipakai mulai dari pemenuhan kebutuhan residensil sampai pembangunan pembangkit tenaga listrik. Sedangkan aplikasi yang sifatnya bergerak, teknoligi ini dapat dipakai pada kapal laut, kapal ruang angkasa, dan juga otomotif.

SOFCs adalah sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik dari oksidasi bahan bakar (bahan bakar yang diperguanakan dapat berupa hidrokarbon maupun gas hydrogen). Reaksi antara bahan bakar dengan gas oksigen melibatkan serah terima electron sehingga dihasilkan arus listrik. Bila bahan bakar yang dipergunakan adalah gas hydrogen maka hasil samping reaksi ini adalah air, sehingga sumber energi dari SOFCs adalah energi yang ramah lingkungan oleh sebab itu SOFCs sekarang menjadi bahan penelitian yang berkembang untuk tujuan komersial.

Setiap satu sel SOFCs atau disebut juga sebagai modul terdiri 4 bagian utama yaitu anoda, elektrolit, katoda dan interkonektor. Interkonektor berada diantara anoda-elektrolit-katoda dan berfungsi untuk menghubungkan satu sel SOFCs dengan sel SOFCs yang lain sehingga energi listrik yang dihasilkan oleh setiap sel dapat digabungkan.

Untuk menghasilkan energi listrik dalam jumlah besar maka modul dirangkai satu sama lain dalam satu seri rangkain. Jadi rangkain keseluruhan SOFCs memiliki urutan sebagai berikut: Interkonektor-anoda-elektrolit-katoda-interkonektor-anoda-elektrolit-katoda-interkonektor dan seterusnya. Diantara modul harus terdapat pemisah (kita sebut sebagai: seals) untuk memastikan tidak ada udara dan bahan bakar yang akan tercampur, bila hal ini terjadi maka akan mengurangi efisiensi dari sel bahan bakar SOFCs dan dapat mengakibatkan terjadinya reaksi pembakaran di dalam modul.

Peizhen (Kathy) Lu, asisten professor bidang ilmu bahan dan teknik material di Virginia Tech. menyatakan bahwa, “seals adalah permasalahan terbesar yang harus dihadapi dalam pengembangan SOFCs secara komersial” dan seals ini menjadi salah satu kelemahan SOFCs yang harus segera dihadapi agar teknologi SOFCs ini dapat dikomersilkan.

Untungnya setelah melakukan riset yang panjang Lu berhasil menemukan suatu material berbahan dasar kaca yang dapat dijadikan sebagai seals potensial. Seals dari material kaca ini memiliki kekuatan dan daya tahan yang panjang untuk dipakai dalam rangkaian SOFCs. Tak ayal lagi dengan penemuan ini maka Departemen Energi Amerika Serikat tak segan-segan menggelontorkan dana sekitar $365,000 untuk mengembangkan riset Lu.

Lu menyatakan bahwa agar SOFCs dapat beroperasi maka diperlukan sumber bahan bakar. Salah satu sumber bahan bakar yang menjanjikan menurutnya adalah gas hydrogen, disebabkan gas hydrogen adalah sumber energi yang paling bersih dan ramah lingkungan yang pernah ada. Permasalahannya, gas hydrogen yang terdapat dialam jumlahnya terbatas.

“Kita harus mencari cara untuk mendapatkan sumber gas hydrogen” , kata Lu. Salah satu alternatif menurutnya adalah dengan menggunakan proses yang disebut sebagai “solid oxide elecrolyzer cell process”. Dengan proses ini gas buang berupa air dari SOFCs dapat diproses lagi untuk dihasilkan gas hydrogen dan oksigen. Gas hydrogen kemudian dapat digunakan lagi ke SOFCs dan gas oksigenya dapat dipakai untuk proses oksidasi gas hydrogen.

“Ketertarikan penelitian kami ada pada permasalahan yang timbul pada penggunaan material pada kondisi kritis untuk dapat menghasilkan energi listrik dan cara-cara untuk menghasilkan gas hydrogen dalam jumlah banyak dengan harga murah”, kata Lu yang juga merupakan seorang ahli dalam bidang desain material dan sintesis material.

Kata Miller yang merupakan Manager Lisensi Hak Intelektual Virginia Tech menyatakan,” Seal kaca yang telah ditemukan tersebut bebas dari barium oksida, kalsium oksida, magnesium, dan alkali oksida yang lain, sebagai tambahan seals tersebut hanya mengandung boron oksida dalam jumlah yang sangat sedikit sekali dan bahkan bisa diabaikan”.

Hal ini sangat penting mengingat sifat seals yang dipergunakan harus secara mekanis dan kimiawi kompatibel dengan berbagai macam oksida dan komponen logam sel bahan bakar mengingat penggunaan SOFCs selalu berulang dan melibatkan perubahan temperature dari temperature kamar ke temperature yang tinggi pada saat beroperasi yaitu sekitar 1,800 degrees F (1,000 C).

Referensi:

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090521184437.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Solid_oxide_fuel_cell

http://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_fuel_cell

Selengkapnya...

Sel Bahan Bakar, Solusi Energi Masa Depan

Sejak ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Jerman, Christian Friedrich Schönbein pada tahun 1838, sel bahan bakar telah berkembang dan menjadi salah satu sumber energi alternatif. Para ahli kimia dari General Electric mengembangkan sel bahan bakar sebagai pembangkit listrik yang dimulai pada tahun 1955. Pada tahun 1958, sel bahan bakar untuk pembangkit listrik secara komersial dikembangkan pertama kalinya. Pengembangan terus berlanjut hingga pada tahun 2009 ini diprediksikan akan dapat menghasilkan keluaran listrik hingga 400 KW.

Sel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan energi listrik secara elektrokimia. Seperti halnya sel elektrokimia, sel bahan bakar memiliki anoda dan katoda. Pada anoda terdapat bahan bakar gas hidrogen. Sedangkan pada katoda terdapat gas oksigen yang digunakan sebagai oksidator. Hidrogen yang berasal dari anoda diubah menjadi ion hidrogen dan elektron. Pada katoda, oksigen direduksi dengan adanya elektron. Perbedaan potensial yang terjadi pada anoda dan katoda inilah yang menghasilkan arus listrik.

Sel bahan bakar telah menjadi salah satu fokus penelitian di negara- negara industri dengan kelebihan-kelebihan yang dimiliki. Dengan meningkatnya isu pemanasan global oleh gas rumah kaca, sel bahan bakar menawarkan energi ramah lingkungan yang tidak mengemisi gas CO2 sebagai penyumbang utama efek rumah kaca. Efesiensi sel bahan bakar secara teoritis dapat mencapai 100% adalah salah satu kelebihan yang tidak dapat dimiliki oleh pembangkit listrik dengan bahan bakar gas, minyak bumi dan batu bara yang menggunakan prinsip mesin Carnot. Dan yang paling terpenting adalah sumber bahan bakar yang melimpah, yaitu hidrogen. Dengan luas lautan mencapai dua pertiga permukaan bumi, air adalah salah satu sumber hidrogen yang tak terbatas.

Superioritas dari sel bahan bakar juga harus dibayar mahal dengan perlunya penelitian intensif guna mencapai pembangkit listrik yang murah, ramah lingkungan dan dapat diperbaharui. Pada tahun 2005, Amerika Serikat menganggarkan US$3,7 milliar untuk riset dan pengembangan sel bahan bakar dan hidrogen. Sel bahan bakar ini memerlukan material elektrokatalis sebagai anoda dan katoda yang dapat mengkatalisa reaksi oksidasi hidrogen dan reduksi oksigen. Saat ini, elektrokatalis yang superior adalah platina, logam yang sangat mahal dan langka jumlahnya sehingga banyak penelitian ditujukan untuk mencari material lain selain logam platina. Sumber hidrogen yang berasal dari air juga merupakan masalah yang saat ini dihadapi. Mahalnya proses elektrokatalisa air untuk mendapatkan hidrogen juga merupakan kendala pemasaran sel bahan bakar saat ini, sehingga belum dapat bersaing dengan bahan bakar minyak bumi.

Berkurangnya sumber daya minyak bumi dan tuntutan untuk mengurangi gas rumah kaca menjadikan sel bahan bakar ini suatu solusi guna mencegah krisis energi dan lingkungan. Dengan berkembangnya hasil penelitian, harga energi sel bahan bakar ini akan bisa ditekan dan akan menjadi salah satu sumber energi alternatif utama dimasa yang akan datang.

Selengkapnya...

Mengubah Urin Menjadi Bahan Bakar Hidrogen

Peneliti dari Amerika telah mengembangkan cara yang efisien untuk memproduksi gas hidrogen dari urin – tentu saja hal ini menjadi salah satu alternative untuk sumber bahan bakar mobil dimasa depan melainkan juga menjadi cara untuk memperdayagunakan limbah yang dihasilkan oleh manusia.

Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari lingkuangan karena yang keluar hanya uap air. Akan tetapi salah satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas biaya produksi gas hydrogen.

Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber untuk menghasilkan gas hydrogen.

Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea. Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37 Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23 volt.

Selama proses yang terjadi urea teradsorbsi pada elektroda nikel, yang kemudian mengalirkan electron yang kemudian molekul urea terurai. Gas hydrogen murni terbentuk pada katoda, gas nitrogen dan sedikit gas oksigen dan hydrogen terbentuk di anoda. Gas karbondioksida juga dihasilkan pada saat elektrolisis akan tetapi gas ini tidak bercampur dengan gas yang dihasilkan pada anoda dan katoda disebabkan gas ini bereaksi dengan KOH membentuk kalium karbonat. “Perlu waktu bagi kami untuk menggunakan rine manusia sebagai percobaan sehingga kami bisa mempubilkasikan penelitian kami ini”, kata Botte.

Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.

Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.

Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa datang.

Sumber : http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/July/02070902.asp

sumber gambar: http://www.sxc.hu

Selengkapnya...

Katalis Homogen Yang Unik, Terpisah Sendiri Setelah Reaksi

Apa itu katalis homogen ? Bila kita menggunakan larutan asam untuk katalisasi esterifikasi maka larutan tadi tentu saja akan bercampur sempurna dengan senyawa reaktan dan produknya. tSecara umum, katalis homogen adalah senyawa yang memiliki fase sama dengan reaktan ketika reaksi kimia berlangsung. Sebenarnya banyak sekali penggunaan katalis homogen dalam industri, mulai dari yang konvensional, murah meriah semacam katalis asam atau basa hingga senyawa-senyawa organometalik yang mahal. Selektifitas hasil reaksi dan kondisi reaksi yang lembut adalah pertimbangan utama pemilihan katalis homogen.

Persoalan utama yang sering dijumpai dalam industri maupun sintesa kimia menggunakan katalis homogen adalah sulitnya melakukan pemisahan katalis dari produk. Metode yang jamak digunakan adalah destilasi atau mengubah kepolaran dan hal tersebut menyita material maupun energi cukup besar.

Impian para ilmuwan katalis dan industrialis adalah mendapatkan katalis homogen yang memenuhi syarat-syarat ekonomis dan mudah dipisahkan setelah reaksi berlangsung sehingga dapat segera dipakai lagi. Pada bulan Agustus 2003, ilmuwan dari laboratorium nasional Brookhaven, R. Morris dan Vladimir Dioumaev memperlihatkan semacam katalis homogen yang bisa mengendap setelah reaksi hidrosililasi senyawa keton selesai berlangsung. Senyawa kation kompleks tungsten yang memiliki ikatan koordinasi lemah terhadap anion merupakan pemecahan persoalan dalam reaksi tersebut.

Logika prosesnya sebenarnya sederhana yaitu, sebelum terjadi reaksi, katalis dan reaktan benar-benar larut sempurna karena memiliki kepolaran yang sama. Namun, seiring proses berjalan, ternyata produk yang dihasilkan memiliki kepolaran berbeda dan akibatnya adalah terpisahnya katalis dari produk dengan sendirinya. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah terbentuknya dua fasa yaitu produk dan katalis yang membentuk material semacam minyak.

Memang teknologi ini belum bisa digeneralisir karena reaksi hidrosililasi keton adalah reaksi yang spesifik dan tidak digunakannya pelarut apapun pada reaksi tersebut. Namun ini benar-benar penemuan baru dan menggembirakan karena terbuka kesempatan melakukan penelitian lebih lanjut, khususnya bidang katalis homogen.

Selengkapnya...

Gabriel, Kau merepotkan saja !?..

Mengapa temperature beku dan titik didih air pada skala Fahrenheit memiliki angka aneh 32 derajat dan 212 derajat?

Untuk kejadian sehari-hari macam membeku dan mendidihnya air, kedua angka tersebut memang aneh, bahkan bagi mereka yang biasa menggunakannya. Angka-angka tersebut terlanjur demikian karena seorang pembuat botol dan fisikawan amatir Jerman bernama Gabriel Fahrenheit (1868-1736) membuat beberapa keputusan buruk.

Peralatan untuk mengukur temperature sudah ada sejak 1592,walaupun belum seorang pun tahu definisi temperature, dan tidak seorang pun mencoba memasang angka-angka pada alat ukur itu.

Maka di tahun 1714 Fahrenheit membuat tabung kaca berisi benang air raksa yang sangat tipis. Ia memilih benda cair itu karena cantik, mengkilap, dan mudah dilihat sewaktu naik dan turun akibat pemuaian atau penyusutan karena mengalami pemanasan dan pendinginan. Akan tetapi thermometer Fahrenheit seperti alat sejenis terdahulu tanpa angka, dan terpikirlah olehnya untuk memasang angka-angka pada alatnya, maksudnya supaya orang-orang lebih mudah membuat perbandingan.

Maka Fahrenheit mulai merancang seperangkat alat untuk dituliskan pada tabung kacanya. Namun,susunannya harus sedemikian sehingga air raksa akan naik ke angka yang sama pada semua thermometer ketika berada pada temperature yang sama. Dan disinilah Gabriel mulai berulah. Para sejarahwan mungkin masih berdebat soal jalan pikirannya sesungguhnya, namun cerita berikut mungkin masuk akal.

Pertama, ia berpendapat bahwa karena sebuah lingkaran penuh memiliki 360 tahap yang disebut derajat, alangkah baiknya jika thermometer pun memiliki 360 tahap-sekalian menyebutnya derajat-untuk rentang antara temperature air beku dan temperature air didih. Akan tetapi 360 akan menyebabkan tiap derajatnya terlalu kecil, maka sebagai ganti ia memilih 180.

Kini mantaplah satu derajatnya, yakni tepat 1/180 jarak tabung antara tanda air membeku dan tanda air mendidih, selanjutnnya ia masih bingung tentang angka yang dipakai. Nol dan 180? 180 dan 360? Atau 32,212?(bukankah 212-32=180?).

Maka, ia memasukkan thermometer nya ke dalam sebuah campuran paling dingin yang dapat dibuatnya-sebuah campuran antara es dan suatu bahan kimia yang disibutnya ammonium chloride-dan disebutnya termperatur itu “nol”.(Gawat, dalam hal ini Anda terlalu arogan,Gabriel!! Begitu yakinkah Anda bahwa orang lain tidak akan mampu membuat temperature hamper 460 derajat di bawah temperature Anda.)

Ketika ia mengukur temperature nya tubuh dia sendiri, termometernya naik sampai 100 angka. (Baiklah, tepatnya 98.6 tapi jangan lupa menyimak kenapa angkanya demikian.) itulah salah satu kelebihan Fahrenheit ; sebagai manusia ia ingin agar temperature tubuh manusia mencatat angka 100 pada skala thermometer.

Sesudah itu, ia memasukkan termometernya ke dalam campuran es dan air, dan menemukan air raksa di dalamnya 32 derajat lebih tinggi daripada temperature nol campuran dinginnya. Maka, itu sebabnya titik beku air menjadi 32 derajat pada skala Fahrenheit. Akhirnya, jika temperature air mendidih harus 180 derajat lebih tinggi dari itu, berarti ia mendapat 32 angka + 180, atau 212. Sampai disini dulu cerita tentang Gabriel Fahrenheit.

Enam tahun setelah tubuh Fahrenheit menjadi sama dengan sekelilingnya, seorang astronom Swedia bernama Anders Celsius (1701-1744) mengusulkan skala centigrade untuk temperature, yang sekarang kita sebut skala Celcius. Centigrade artinya 100 derajat; ia menetapkan ukuran derajat sedemikian sehingga antara titik beku dan titik didih air terdapat 100 derajat, bukan 180 derajat. Selanjutnya ia mendefinisikan “temperature nol”nya pada titik beku air, sebagai titik acuan yang dapat diolah dengan mudah. Maka ia menetapkan titik didih air jatuh pada temperature 100 derajat.(Yang menarik,dengan alasan yang hanya diketahui para astronom Swedia, Celsius mula-mula menetapkan 100 untuk titik beku dan nol untuk titik didih, tetapi sepeninggal orang membalik ketetapan tersebut.

Lalu, bagaimana dengan angka 98.6 yang oleh sebagian orang disebut sebagai temperature tubuh manusia “normal”? Itu jangan dianggap serius. Suhu manusia berubah-ubah sedikit tergantung waktu dalam sehari, atau dalam sebulan(untuk wanita), juga karena metabolisme. Akan tetapi suhu manusia memang rata-rata berkisar pada 37 derajat Celsius pada kebanyakan orang, maka dokter menyebutnya “normal”. Coba berapa harga Fahrenheit untuk 37 derajat Celsius? Betul, 98.6 derajat, angka yang kelihatan keren daripada angka bulatnya..

Bicara soal konversi, saya tidak pernah bosan untuk mengumumkan sebuah cara mudah untuk mengonversi temperature. Saya tidak tahu mengapa guru-guru terus menerus mengajarkan rumus-rumus yang rumit itu di sekolah, dengan angka 32, kurung-kurung dan pecahan yang tidak tetap,padahal ada cara yang lebih jauh dan lebih sederhana namun akurat.

Bagini caranya :

Untuk mengubah Celsius ke Fahrenheit, tambahkan 40 kalikan dengan 1,8 kemudian kurangi dengan 40.

Untuk mengubah Fahrenheit ke Celsius,tambahkan 40 bagi dengan 1,8 kemudian kurangi 40

Hanya begitu saja. Rumus di atas mujarab karena (a) 40 derajat di bawah nol pada kedua skala mempunyai temperature yang sama dan (b) satu derajat Celsius 1,8 kali besar daripada satu derajat Fahrenheit. (180:100=1,8).

Ada satu hal yang sering dilupakan : thermometer sesungguhnya hanya mengukur temperature mereka sendiri.

Coba renungkan. Sebuah thermometer dingin menghasilkan bacaan temperature rendah; sebuah thermometer panas menghasilkan bacaan temperature tinggi. Sebuah thermometer tidak memberikan bacaan temperature sebuah benda sampai kita menempelkannya di benda itu dan menjadi hangat, atau menjadi dingin, sampai sama dengan temperature benda bersangkutan. Itu sebabnya kita harus menunggu sampai temperature demam dihangatkan oleh tubuh kita sebelum memberikan bacaan yang benar.

Perlu di ingat! Termometer suhu badan bukan mengukur temperature tubuh melainkan mengukur temperaturnya sendiri.

Selengkapnya...

Menyelidiki Asal Usul Sklerosis Multipel

Para ilmuwan Max Planck Institute of Neurobiology bersama dengan sebuah tim riset internasional lainnya telah menemukan titik terang yang dapat menjelaskan penyebab kemunculan dan perkembangan sklerosis multipel (MS) di dalam tubuh. Dari penelitian terbaru mereka, dilaporkan adanya peranan sel B dalam perkembangan spontan penyakit tersebut. Selain itu, sel-sel T yang agresif dalam sklerosis ternyata diaktivasi oleh beberapa macam protein. Untuk lebih memahami fenomena ini, mereka melakukan simulasi terhadap hewan percobaan yang memiliki pola infeksi MS serupa dengan manusia.

MS telah lama dikenal sebagai suatu masalah besar bagi dokter dan pasien. Penyakit inflamasi sistem saraf pusat ini sangat umum terjadi di wilayah Amerika bagian utara, dan biasanya menyerang individu-individu usia muda. Beberapa pasien dapat mengalami cacat yang permanen akibat MS. Oleh karena itu, penelitian mengenai MS telah dilakukan secara konsisten selama bertahun-tahun, tetapi selama ini belum ada yang berhasil mengungkap mekanisme perkembangannya.

Sebenarnya ada banyak bukti yang mendukung teori bahwa MS distimulasi oleh reaksi autoimun, atau bekerjanya sistem imunitas menjadi senjata makan tuan bagi tubuh manusia itu sendiri, khususnya pada bagian otak. Pengobatan dan terapi yang tersedia bagi pasien dapat menekan efek negatif dari sel-sel imun, serta memperlambat pekembangan penyakit tersebut. Meskipun demikan, survei membuktikan bahwa semakin efektif pengobatan yang digunakan, maka efek sampingnya pun akan semakin besar. Hal inilah yang mendesak para peneliti biomedis untuk mengembangkan obat baru yang dapat membedakan sel-sel imun target dengan sel imun lainnya yang tidak terlibat. Proses tersebut membutuhkan pemahaman yang lebih dalam mengenai MS itu sendiri.

Setelah dijalani, ternyata riset MS tidak semudah teorinya. Masalah ini terletak pada pusat infeksi penyakit ini yang berada di sel-sel otak yang sangat sensitif sehingga hampir mustahil untuk diobservasi tanpa membahayakan keselamatan pasien. Oleh karenanya, studi MS sangat tergantung pada permodelan menggunakan hewan laboratorium, seperti yang dilakukan oleh tim Max Planck dkk. Tikus-tikus biakan mereka menunjukkan pola perkembangan MS yang identik dengan manusia. Permodelan terbaru ini juga menampilkan perkembangan penyakit yang spontan dengan adanya injeksi berisi jaringan otak. Sampai tahap ini, mereka menemukan bahwa dibutuhkan sel imun yang lebih banyak dari dugaan semula untuk menimbulkan reaksi spontan tersebut.

Sejauh peranan sel T dan sel B dalam perkembangan MS, hasil studi sebelumnya gagal untuk menjelaskan peranan dari sel B.. Permodelan MS pada tikus mengungkapkan bahwa sel T akan lebih aktif dalam mengatasi infeksi, sementara sel B sifatnya hanya sebagai subordinat. Selanjutnya, sel T akan menyerang jaringan otak, namun hal ini saja belum cukup untuk menimbulkan penyakit. Tikus-tikus tersebut tetap sehat bahkan setelah sel-sel B mereka diambil. Eksperimen ini menunjukkan adanya suatu interaksi antara sel B dangan sel T yang menyebabkan berkembangnya MS di dalam tubuh.

Fakta mengejutkan lainnya adalah ketidaklaziman dalam pola serangan sel-sel T. Biasanya, sel-sel T yang autoreaktif akan mengenali dan menyerang protein MOG yang terdapat pada permukaan sel-sel otak. Ternyata tikus-tikus yang tidak memiliki MOG pun dapat diserang oleh sel T. Dalam hal ini, tim ilmuwan tersebut menyimpulkan bahwa sel-sel T yang mengenali protein MOG juga dapat bereaksi dengan protein lain di dalam otak.

Kemungkinan fakta inilah yang menyebabkan tingginya tingkat keagresifan sel-sel T pada pasien MS. Langkah selanjutnya yang saat ini sedang dilaksanakan adalah mengidentifikasi sel-sel T yang ’spesial’ tersebut di dalam tubuh. Mereka berharap hasilnya kelak dapat menjadi basis dari pengembangan obat MS yang lebih efektif dan aman.

Selengkapnya...

Kemajuan Neuroscience Membuka Kemungkinan Edit Memori

Neuroscience, sebuah cabang biokimia yang mulai naik daun, kini menjadi magnet bagi miliaran dana riset tiap tahunnya. National Institutes of Health tahun lalu menghabiskan $5,2 miliar, atau mendekati 20% dari total dana yang mereka miliki untuk membiayai proyek-proyek yang terkait dengan studi otak dan memori.

Jadi apa sebenarnya inti dari neuroscience? Tidak lain adalah untuk mencari tahu bagaimana sebenarnya sekelompok jaringan atau molekul dapat menyimpan sesuatu yang ‘abstrak’, seperti ingatan, kenangan masa lalu, hal-hal yang disukai dan dibenci oleh seseorang, serta emosi. Ide mengenai ingatan yang membekas di otak telah diungkapkan dalam Plato’s Theaetetus (dialog-dialog Plato mengenai asal usul ilmu pengetahuan) dengan analogi ingatan bagai stempel lilin. Pada tahun 1904, akademisi Jerman, Richard Semon, mengistilahkan substansi penyimpan memori sebagai ‘engram’.

Pada dasarnya, engram adalah sel-sel otak yang diaktivasi oleh suatu pengalaman, sama seperti sel-sel T dalam sistem imunitas spesifik. Dengan pengalaman tersebut, sel-sel otak yang telah teraktivasi akan segera bersikap waspada akan pengalaman serupa. Sel-sel ini juga berkoordinasi dengan sekelompok sel-sel lainnya sehingga pengalaman tersebut dapat terekam dengan detil, mulai dari rasa, suara, visualisasi, serta aroma. Ingatan yang tersimpan dalam otak akan lebih efektif dan kuat melalui kerja sama yang solid antara sel-sel tersebut.

Pada tahun 1999, dalam jurnal Nature Neuroscience, Dr. Jeff W. Lichtman dan Joshua R. Sanes dari Harvard mencatat sebanyak 117 molekul yang berperan dalam pembentukan hubungan antarsel untuk menyimpan ingatan. Proses penyimpanan tersebut dinamakan potensiasi jangka panjang. Namun, kedua peneliti menyimpulkan bahwa tidak ada satupun dari seluruh molekul ini yang berperan dalam pembentukan ingatan itu sendiri.

Setelah membaca laporan tersebut, Dr. Sacktor dari Brooklyn mencoba untuk fokus pada suatu molekul yang dinamakan PKMzeta. Ia dan rekan-rekannya menemukan bahwa molekul ini hadir dan diaktivasi di dalam sel tepat pada saat sel tersebut dihubungi oleh neuron. Bahkan, PKMzeta akan membentuk suatu kumpulan yang permanen di dalam sel, seperti sentriol.

Temuan ini dibawa oleh Dr. Sacktor pada rekannya, Dr. Fenton, seorang peneliti ingatan spasial pada tikus dan mencit. Dr. Fenton mencoba sebuah obat bernama ZIP yang dapat menghalangi kerja PKMzeta. Setelah serangkaian eksperimen yang diwarnai trial and error, serta dengan bantuan dari konsorsium peneliti memori, muncullah sebuah titik terang. Yadin Dudai dan timnya dari Weizmann Institute of Science di Israel menemukan bahwa satu dosis ZIP mampu membuat tikus eksperimen lupa akan rasa tidak enak pada makanan yang mereka cicipi tiga bulan sebelumnya. Sejauh ini, riset mereka baru diujicobakan pada hewan. Meski demikian, mereka yakin bahwa hasil yang sama dapat dicapai juga pada manusia.

Meski mendapat sambutan yang sangat hangat dari ahli neuroscience, hasil penelitian ini memicu perdebatan bioetika. Pepatah yang berbunyi: “Pengalaman adalah guru terbaik” menjadi argumentasi dari proses edit ingatan. Hal ini ditekankan pada orang-orang yang memiliki catatan kejahatan. Jika ingatan mereka mengenai kejahatan mereka dihapus, apa gunanya diterapkan sistem hukum? Tetapi sama dengan ilmu biokimia lainnya, pro dan kontra tersebut justru menjadi publikasi tersendiri bagi neuroscience. Para ilmuwan berharap dapat ditemukan jalan tengah dari masalah ini karena dibalik segala isu etika, neuroscience juga berpotensi untuk menyelamatkan begitu banyak nyawa.

Selengkapnya...

Kekurangan Gizi di Otak secara perlahan akan memicu Alzheimer

Kekurangan gizi pada otak dalam jangka panjang adalah satu dari faktor biokimia yang menyebabkan beberapa bentuk Alzhemier, demikia menurut kajian baru yang bertujuan untuk memecahkankan misteri dari asal-usul penyakit tersebut.

Penyakit tersebut akan dimulai pada umur 60, dan resiko meningkat dengan umur. Robert Vassar dari Universitas Northwestern, pengarang utama kajian, menemukan bahwa ketika otak tidak memiliki cukup glukosa, yang bisa terjadi ketika penyakit kardiovaskular membatasi aliran darah dari arteri ke otak. Ini adalah proses yang akan menstimulasi produksi agregat protein yang berpotensi menjadi penyebab Alzheimer.

Setelah bekerja dengan otak manusia dan tikus, Vassar menemukan bahwa protein utama di otak terganggu ketika pasokan energi ke otak berkurang. Protein tersebut, yang disebut sebagai eIF2alpha, meningkatkan produksi enzim, yang pada akhirnya meproduksi agregat protein. ‘Penemuan ini signifikan, sebab ia menganjurkan bahwa meningkatkan aliran darah ke otak dapat menjadi pendekatan terapetik efektif untuk mencegah dan merawat Alzheimer’, Demikian kata Vassar.

Cara terbaik untuk meningkatkan aliran darah ke otak, dan mengurangi resiko untuk terkena alzheimer adalah mengurangi asupan kolestrol, mengatur tekanan darah tinggi, dan olah raga, terutama pada usia paruh baya. ‘Jika dimulai dari sejak awal, maka penyakit ini dapat dihindari.’ kata Vassar. Untuk orang yang sudah mendapatkan gejala, vasodilator (pelebaran pembuluh darah), dapat meningkatkan asupan oksigen dan glukosa ke otak, demikian tambahan dari dia. Kajian ini sudah dipublikasi pada jurnal Neuron.

Kontrol apa yang dimakan

Ketika berbicara pencegahan Alzheimer, memakan permen bukanlah solusi untuk meningkatkan aliran glukosa darah ke otak, demikian kata Vassar. Berkurangnya aliran darah ke otak terjadi dengan berjalannya proses penuaan, dan secara perlahan menyebabkan otak kekurangan glukosa. Ini adalah fenomena penuaan secara umum, kata Vassar. Juga, penurunan aliran darah diasosiasikan dengan atherosclerosis, atau pengerasan arteri, dan hipertensi, juga tekanan darah tinggi.

‘Kita harus meningkatkan kesehatan kardiovaskular, bukan mengasup gula berlebihan’, kata Vassar. ‘Apa yang didapat dari kajian epidemiologi adalah olah raga saat paruh baya adalah salah satu strategi pencegahan terbaik terhadap penyakit Alzheimer, maka orang harus tetap aktif secara fisik, dan mereka harus menjaga diet dan mengurangi asupan kolestrol, sebab kolestrol berkontribusi pada artherosclerosis’. Menurut Vassar, adalah mungkin mendesain obat untuk memblok protein elF2alfa yang memulai formasi agregat protein, yang dinamakan plak amiloid.

Penemuan awal

Sepuluh tahun yang lalu, Vassar menemukan enzim, BACE1, yang bertanggung jawab untuk membuat agregat protein lengket yang terbentuk diluar neuron, dan mengganggu kemampuan mereka untuk mengirim pesan. Namun penyebab tingginya tingkat protein pada orang dengan penyakit tersebut sama sekali tidak diketahui. Kajian Vassar yang terbaru juga menunjukkan bahwa kekurangan energi di otak dapat memacu proses pembentukan plak di Alzheimer. Vassar berkata bahwa kerjaan dia menunjukkan bahwa penyakit Alzheimer dapat diakibatkan dari beberapa tipe kekurangan energi yang terjadi pada stroke. Sel otak bereaksi dengan meningkatkan BACE1, yang dapat menjadi respon protektif jangka pendek, namun merusak di jangka panjang.

“Stroke adalah penahan yang mencegah aliran darah dan memproduksi kematian sel pada saat yang akut dan dramatis”, kata Vassar. “Apa yang kita bicarakan disini adalah proses lamban yang terjadi bertahun-tahun, dimana orang memiliki kecenderungan rendah terhadap penyakit kardiovaskular atau artherosclerosisi. Ia sangat tidak terasa, namun memiliki efek jangka panjang, sebab ia memproduksi reduksi kronis pada aliran darah.’ Vassar juga menekankan, bahwa jika orang sudah mencapai umur tertentu, sebagian akan mendapatkan peningkatan level enzim yang menyebabkan plak tersebut.

Selengkapnya...

Dentigerumycin: Senyawa Antibiotik mediator dari Simbiosis antara Semut, Bakteri dan Parasit Fungi

Mendengar kata simbiosis, pasti kita akan mengingat materi pelajaran Biologi pada saat SMP dulu. Secara umum simbiosis didefinisikan sebagai interaksi antara dua spesies/organisme berbeda, dan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian, yaitu mutualisme (interaksi saling menguntungkan), komensalisme (interaksi satu organisme diuntungkan dan yang lainnya tidak terpengaruhi), dan parasitisme (interaksi yang saling merugikan). Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai hubungan saling menguntungkan atau mutualisme sebagai bentuk pertahanan terhadap parasit.

Mutualisme atau hubungan saling menguntungkan antara dua spesies adalah fenomena yang paling menarik jika ditinjau secara kimia organik. Salah satu fenomena yang telah diamati adalah hubungan antara koloni semut Apterostigma dentigerum yang dikoleksi dari Gamboa, Panama dan bakteri Pseudonocardia sp. Semut yang dikoleksi di Panama ini, menghasilkan senyawa antibiotik depsipeptida, dentigerumycin sebagai bentuk pertahanan terhadap fungi parasit (Escovopsis sp.) yang juga menempel pada tubuhnya.

Pada permukaan tubuh semut A. dentigerum diperoleh bakteri Pseudonocardia sp. dan fungi parasit Escovopsis sp. Penumbuhan (cultivation) Pseudonocardia sp pada medium bakteri yang sesuai menghasilkan bahan ekstrak penghasil senyawa antibiotik sebagai komponen utama. Dengan metode kromatografi, dentigerumycin diperoleh sebagai bubuk putih, senyawa optis aktif [α]D24 -15°.

Dentigerumycin, dinamai setelah nama koloni semut A. dentigerum mempunyai rumus molekul C40H67N9O13 terdiri dari enam asam amino dan satu polyketide substruktur. Sebagaimana terlihat pada struktur kimia dentigerumycin, keenam asam amino itu adalah dua asam piperazat (Pip-1 dan 2), asam g-hidroksipiperazat, b-hidroksileusin, N-hidroksialanin, dan alanin. Penentuan struktur kimia dentigerumycin berdasarkan gabungan spektrum NMR, masa, infra merah, Circular Dichroism (CD) dan transformasi reaksi kimia seperti Mosher Analyis termodifikasi, hidrolisis peptida dengan Marfey reagen. Struktur dentigerumycin mengandung rantai samping polyketide dan asam amino yang unik dan jarang ditemukan pada natural product seperti asam piperazat, asam γ-hidroksipiperazat, β-hidroksileusin, dan N-hidroksialanin.

Bioaktivitasnya dikonfirmasi dengan menggunakan fungi parasit Escovopsis sp. yang menunjukkan daya hambat yang cukup signifikan dengan nilai Minimum Inhibitory Concentration (MIC) 2.8 μM. Dentigerumycin juga menghambat fungi patogen Candida albican resistan terhadap amphotechrin dengan nilai MIC 1.1 μM.

Sebagai penutup, senyawa antibiotik dentigerumycin ditentukan strukturnya sebagai depsipeptide dengan menggunakan gabungan spektroskopi dan transformasi kimia terbukti sebagai komponen utama dari bakteri Pseudonocardia sp yang berfungsi menghambat pertumbuhan fungi parasit Escovopsis sp yang juga hidup pada permukaan tubuh koloni semut A. dentigerum.

Tulisan disadur dari artikel: Oh, D.-C; Poulsen, M.; Currie, C. R.; Clardy, J. Nat. Chem. Biol, 2009, 5, 391-393.

Selengkapnya...