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...