Kelompok 7 - Biosensor - Kelas A Kebidanan [PDF]

Citation preview

TUGAS KELOMPOK TEKNOLOGI PELAYANAN KEBIDANAN RANCANG BANGUN PROTOTYPE ALAT BERBASIS BIOSENSOR DALAM DUNIA KESEHATAN



Tugas ini diajukan untuk sebagai salah satu syarat mengikuti Mata kuliah Teknologi dalam Pelayanan Kebidanan yang diampu oleh Dr. Melyana Nurul Widyawati, S.Si.T., M.Kes



DISUSUN OLEH : KELOMPOK 7 P1337424721004 FITRI ANNISA NUUR MAHMUDAH P1337424721005 BILQIS AR-ROHMAN P3337424721014 HULFA AHADIAN OKTAVIANI P1337424721023 LILIK ASMAWATI



PROGRAM STUDI MAGISTER TERAPAN KEBIDANAN PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER TERAPAN KESEHATAN POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SEMARANG 2022 i



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan tugas Mata Kuliah Teknologi Pelayanan Kebidanan. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita tentang "Rancang Bangun Prototype Alat Berbasis Biosensor dalam Dunia Kesehatan”. Tujuan dari pembuatan tugas ini adalah untuk memenuhi kewajiban mata kuliah Teknologi Pelanan Kebidanan yang diampu oleh Dr. Melyana Nurul Widyawati, S.Si.T.,M.Kes Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa didalam penyusunan/ pembuatan tugas ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan tugas yang kami buat demi masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun. Semoga tugas makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Harapan kami tugas yang telah disusun ini dapat memenuhi kewajiban dalam mata kuliah Teknologi dalam Pelayanan Kebidanan dan tugas makalah ini berguna bagi yang membacanya. Terima kasih.



Semarang, 10 Februari 2022



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR........................................................................................... i DAFTAR ISI..........................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN......................................................................................1 1.1 Latar Belakang..................................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................3 1.3 Tujuan Penulisan..............................................................................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................4 2.1 Definisi Prototype ...........................................................................................4 2.1.1 Tahapan Prototyping................................................................................4 2.1.2 Keunggulan..............................................................................................5 2.1.3 Kelemahan...............................................................................................5 2.1.4 Contoh Prototyping dalam era Modern..................................................6 2.2



Definisi Biomarker.........................................................................................6 2.2.1 Prinsip kerja biosensor............................................................................7 2.2.2 Jenis-jenis biosensor...............................................................................8 2.2.3 Aplikasi Biosensor................................................................................13



2.3 Definisi Biomarker..........................................................................................14 2.3.1 Keuntungan Biomarker.........................................................................14 2.3.2 Aplikasi Biomarker...............................................................................15 BAB III PENUTUP.............................................................................................18 3.1 Kesimpulan.....................................................................................................18 3.2 Saran...............................................................................................................19 DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................20



i



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Perkembangan ilmu pegetahuan dan teknologi telah mengalami peningkatan yang sangat pesat. Keadaan ini berimbas pada semua bidang kehidupan manusia. Salah satunya adalah bidang industri. Berbagai macam bidang industri berkembang pesat sesuai dengan tuntutan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sedemikian maju baik industri berat maupun industri ringan. Berbagai masalah dapat dijadikan implementasi dari ilmu dan teknologi, salah satunya adalah sensor. Sensor adalah bagian penting dari peralatan elektronik dan digunakan pada industri sebagai pengatur produk, mesin ataupun aktivitas manusia, termasuk untuk mengatur keamanan. Dengan komponen elektronika ini, pengaturan kerja sistem menghasilkan keluaran sesuai dengan yang diharapkan. Dimasa mendatang, sensor cerdas akan menjadi trend dan dapat diandalkan untuk penggunaan di industri dan untuk kontrol kualitas (Sukendar, dkk,. 2013). Jika seseorang memikirkan sebuah Software atau perangkat lunak dilihat dari fungsi-Nya adalah bentuk media pendukung dalam kegiatan kerja dan aktifitas lainNya, software tidak di ciptakan secara sembarangan berdasarkan keinginan diri sendiri atau pengembang-Nya itu sendiri, tetapi software di ciptakan agar supaya memudahkan kegiatan berdasarkan spesifikasi yang user atau pelanggan harapkan. Spesifikasi user akan terpenuhi jika software yang diharapkan sesuai seperti permasalahan-Nya, tetapi sebalik-Nya jika software tersebut tidak sesuai maka user akan merasa kecewa. Disini terlihat bahwa salah satu faktor penting-Nya kesuksesan sebuah proyek software adalah komunikasi antara pelanggan dan pengembang sangatlah penting untuk suksesi-Nya sebuah perangkat lunak Sensor sampai saat ini masih merupakan suatu topik yang sangat luas dan melibatkan berbagai disiplin ilmu, di mana perkembangan teknologi sensor mengikuti kemajuan teknologi mikroelektronika. Sedangkan untuk aplikasi dari teknologi sensor dapat ditemui dalam banyak peralatan konsumen, otomotif, laboratorium, pengelolaan lingkungan, konservasi energi, pabrikasi, industri, kedokteran, pertambangan, pertanian, dan sebagainya. Aplikasi sistem sensor ini masih dan akan terus berkembang sesuai dengan kebutuhan. Namun, sensor- sensor yang ada saat ini dipasaran hampir i



semuanya berupa produksi impor. Secara umum sensor dibedakan menjadi dua jenis yaitu sensor fisika dan sensor kimia. Sensor fisika lebih kepada kemampuannya untuk mendeteksi kondisi besaran fisika seperti tekanan, gaya, tinggi permukaan air laut, kecepatan angin, dan sebagainya. Sedangkan sensor kimia merupakan alat yang mampu mendeteksi fenomena kimia seperti komposisi gas, kadar keasaman, susunan zat suatu bahan makanan, dan sebagainya. Termasuk ke dalam sensor kimia ini adalah biosensor. Makalah ini dibuat untuk mengetahui lebih lanjut mengenai biosensor. Biomarker



adalah



parameter



yang



dapat



digunakan



untuk



mengukur



perkembangan penyakit atau efek pengobatan. Parameter bisa bahan kimia, fisik atau biologis. Dalam hal molekul biomarker adalah "bagian dari penanda yang mungkin ditemukan menggunakan genomik, teknologi proteomik atau teknologi pencitraan Biomarkers memainkan peran utama dalam biologi obat. Biomarker membawa hal-hal masa depan di tangan kita dengan membantu dalam diagnosis dini, pencegahan penyakit, target obat identifikasi, respon obat berdasarkan penyakit. Beberapa biomarker telah diidentifikasi untuk banyak penyakit seperti LDL serum untuk kolesterol, tekanan darah, gen P53 dan MMPs untuk kanker dan sebagainya. Berdasarkan biomarker gen ditemukan menjadi efektif dan diterima penanda di dunia ilmiah ini. Biomarkers dapat berupa sel-sel spesifik, molekul, atau gen, produk gen, enzim, atau hormon. Sebagai contoh, suhu tubuh adalah biomarker yang dikenal baik untuk demam. Tekanan darah digunakan untuk menentukan risiko stroke. Hal ini juga banyak diketahui bahwa kolesterol adalah nilai-nilai dan risiko indikator biomarker untuk penyakit koroner dan pembuluh darah, dan protein C-reaktif (CRP) adalah penanda peradangan. Beberapa penanda biologis paparan polusi udara, seperti DNA atau protein adduct, dapat spesifik. DNA aduk, adisi hemoglobin, dan lainnya langsung berubah protein menunjukkan baik keberadaan substansi xenobiotik maupun interaksi dengan makromolekul penting atau pengganti makromolekul. Dari paparan diatas sudah seharus-Nya agar menghindari kesalahpahaman dari hasil komunikasi antara pelanggan dan pengembang, lalu kemudian memberikan solusi agar menemukan spesifikasi yang benar dari permintaan pelanggan tersebut, salah satu metode yang melibatkan antara pelanggan dan pengembang dengan baik adalah dengan menggunakan metode prototyping, dengan metode tersebut pelanggan akan terlibat



i



lebih aktif dalam komunikasi yang baik sehinggan kedepan memunculkan perangkat lunak yang ideal. Dengan kata lain adalah Prototipe dapat memecahkan masalah ini untuk tipe-tipe tertentu dalam sistem. Karena kesalahpahaman antara user dan analis akan mengakibatkan perubahan yang berarti atau sistem tidak akan pernah sempurna dalam pelaksanaan-Nya atau sekaligus perangkat lunak akan ditolak oleh user. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa itu Prototype 2. Apa itu Biosensor 3. Apa itu Biomarker?



1.3 Tujuan 1. Mengetahui defenisi Prototype 2. Mengetahui defenisi Biosensor 3. Mengetahui defenisi Biomarker



i



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Definisi Prototype Prototype merupakan salah satu metode pengembangan perangat lunak yang banyak digunakan. Dengan metode prototyping ini pengembang dan pelanggan dapat saling berinteraksi selama proses pembuatan sistem.Sering terjadi seorang pelanggan hanya mendefinisikan secara umum apa yang dikehendakinya tanpa menyebutkan secara detal output apa saja yang dibutuhkan, pemrosesan dan data-data apa saja yang dibutuhkan. Sebaliknya disisi pengembang kurang memperhatikan efesiensi algoritma, kemampuan sistem operasi dan interface yang menghubungkan manusia dan komputer. Untuk mengatasi ketidakserasian antara pelanggan dan pengembang , maka harus dibutuhakan kerjasama yang baik diantara keduanya sehingga pengembang akan mengetahui



dengan



benar



apa



yang



diinginkan



pelanggan



dengan



tidak



mengesampingkan segi-segi teknis dan pelanggan akan mengetahui proses-proses dalm menyelasaikan system yang diinginkan. Dengan demikian akan menghasilkan sistem sesuai dengan jadwal waktu penyelesaian yang telah ditentukan. Kunci agar model prototype ini berhasil dengan baik adalah dengan mendefinisikan aturan-aturan main pada saat awal, yaitu pelanggan dan pengembang harus setuju bahwa prototype dibangun untuk mendefinisikan kebutuhan.Prototype akan dihilangkan sebagian atau seluruhnya dan perangkat lunak aktual aktual direkayasa dengan kualitas dan implementasi yang sudah ditentukan. 2.1.1 Tahapan - Tahapan Prototyping 1. Pengumpulan kebutuhan. Pelanggan dan pengembang bersama-sama mendefinisikan format seluruh perangkat lunak, mengidentifikasikan semua kebutuhan, dan garis besar sistem yang akan dibuat. 2. Membangun prototyping.



i



Membangun prototyping dengan membuat perancangan sementara yang berfokus pada penyajian kepada pelanggan (misalnya dengan membuat input dan format output). 3. Evaluasi protoptyping. Evaluasi ini dilakukan oleh pelanggan apakah prototyping yang sudah dibangun sudah sesuai dengan keinginann pelanggan. Jika sudah sesuai maka langkah 4 akan diambil. Jika tidak prototyping direvisi dengan mengulangu langkah 1, 2, dan 3. 4. Mengkodekan system. Dalam tahap ini prototyping yang sudah di sepakati diterjemahkan ke dalam bahasa pemrograman yang sesuai. 5. Menguji system. Setelah sistem sudah menjadi suatu perangkat lunak yang siap pakai, harus dites dahulu sebelum digunakan. Pengujian ini dilakukan dengan White Box, Black Box, Basis Path, pengujian arsitektur dan lain-lain. 6. Evaluasi Sistem. Pelanggan mengevaluasi apakah sistem yang sudah jadi sudah sesuai dengan yang diharapkan . Jika ya, langkah 7 dilakukan; jika tidak, ulangi langkah 4 dan 5. 7. Menggunakan system. perangkat lunak yang telah diuji dan diterima pelanggan siap untuk digunakan. 2.1.2 Keunggulan dan Kelemahan dari Prototyping Keunggulan prototyping adalah: 1) Adanya komunikasi yang baik antara pengembang dan pelanggan 2) Pengembang dapat bekerja lebih baik dalam menentukan kebutuhan pelanggan 3) Pelanggan berperan aktif dalam pengembangan system 4) Lebih menghemat waktu dalam pengembangan system 5) Penerapan menjadi lebih mudah karena pemakai mengetahui apa yang diharapkannya. 2.1.3 Kelemahan prototyping adalah: a. Pelanggan kadang tidak melihat atau menyadari bahwa perangkat lunak yang ada belum mencantumkan kualitas perangkat lunak secara keseluruhan dan juga belum memikirkan kemampuan pemeliharaan untuk jangja waktu lama. i



b. Pengembang biasanya ingin cepat menyelesaikan proyek. Sehingga menggunakan algoritma dan bahasa pemrograman yang sederhana untuk membuat prototyping lebih cepat selesai tanpa memikirkan lebih lanjut bahwa program tersebut hanya merupakan cetak biru sistem. c. Hubungan



pelanggan



dengan



komputer



yang



disediakan



mungkin



tidak



mencerminkan teknik perancangan yang baik. 2.1.4 Contoh prototyping di era modern sat ini Di era modern ini, banyak produsen produk atau desainer menggunakan sebuah program 3D untuk membuat prototype dari sebuah produk. Jika dahulu seorang desainer yang akan membuat sebuah contoh produk harus membuatnya dari kayu yang dibentuk sedemikian rupa hingga membentuk produk yang akan dibuat, maka sekarang desainer tidak perlu lagi mencari kayu lagi kemudian membentuknya. Cukup dengan menginstall program 3D di komputer/laptop maka anda dapat membuat sebuah prototype tersebut dengan lebih mudah dan lebih detail. Program 3D tersebut seperti Blender, 3DMAX, AutoCAD, 3ds Max, dan masih banyak lagi. Program aplikasi tersebut-pun disesuaikan dengan kebutuhan anda. Jika anda akan membuat sebuah prototype bangunan ataupun rumah maka anda dapat menggunakan AutoCAD, jika anda membutuhkan aplikasi 3D untuk membuat sebuah karakter dalam game atau animasi maka anda dapat menggunakan aplikasi Blender yang opensouce(gratis), sehingga anda tidak perlu mengeluarkan uang lebih untuk membeli aplikasi tersebut. 2.2



Defenisi Biosensor Biosensor adalah alat untuk mendeteksi suatu analit yang menggabungkan komponen biologis dengan komponen detektor fisikokimia. Ini terdiri dari 3 bagian: 1) Unsur biologis sensitif bahan biologis misalnya jaringan, mikroorganisme, organel, reseptor sel, enzim, antibodi, asam nukleat, dll yang berasal bahan biologis atau biomimic. 2) transduser atau elemen detektor, bekerja dengan cara yang fisikokimia; optik, piezoelektrik, elektrokimia, dll yang mengubah sinyal yang dihasilkan dari interaksi antara analit dengan unsur biologis menjadi sinyal listrik dan 3) elektronik yang terkait atau prosesor sinyal yang terutama bertanggung jawab untuk i



menampilkan hasil dalam cara yang user-friendly. Contoh umum dari biosensor komersial adalah biosensor glukosa darah, yang menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah glukosa darah turun. Dalam melakukan hal itu pertama mengoksidasi glukosa dan menggunakan dua elektron untuk mengurangi FAD (komponen enzim) untuk FADH2. Hal ini pada gilirannya teroksidasi oleh elektrode (menerima dua elektron dari elektroda) di sejumlah langkah. Arus yang dihasilkan adalah ukuran konsentrasi glukosa. Dalam hal ini, elektroda adalah transduser dan enzim adalah komponen biologis aktif. Biosensor



sendiri



didefinisikan



sebagai



suatu



perangkat



sensor



yang



menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser. Dalam proses kerjanya senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran. Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat dimengerti. Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang menggunakan transduser elektrokimia yaitu elektroda enzim untuk menentukan kadar glukosa dengan metode amperometri. Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya mempunyai tiga generasi yaitu generasi pertama; dimana biosensor berbasis oksigen, generasi kedua; biosensor menjadi lebih spesifik yang melibatkan “mediator” diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga; dimana biosensor berbasis enzyme coupling. 2.2.1 Prinsip Kerja Biosensor Pada dasarnya biosensor terdiri dari tiga unsur yaitu unsur biologi (reseptor biologi), transduser, dan sistem elektronik pemroses sinyal. Unsur biologi yang umumnya digunakan dalam mendesain suatu biosensor dapat berupa enzim, organel, jaringan, antibodi, bakteri, jasad renik, dan DNA. Unsur biologi ini biasanya berada dalam bentuk terimmobilisasi pada suatu transduser. Immobilisasi sendiri dapat dilakukan dengan berbagai cara baik dengan (1) adsorpsi fisik, (2) dengan menggunakan membran atau perangkap matriks atau (3) dengan membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser. Untuk transduser, yang banyak digunakan dalam suatu biosensor adalah transduser elektrokimia, optoelektronik, kristal piezoelektronik, field effect transistor i



dan temistor. Proses yang terjadi dalam transduser dapat berupa calorimetric biosensor, potentiometric biosensor, amperometric biosensor, optical biosensor maupun piezoelectric biosensor. Sinyal yang keluar dari transduser ini kemudian di proses dalam suatu sistem elektronik misalnya recorder atau komputer. Berikut adalah contoh skema umum dari biosensor.



Gambar 1. Skema Umum Biosensor 2.2.2 Jenis-jenis Biosensor 3.1 Biosensor Elektrokimia Secara umum, biosensor elektrokimia didasarkan pada reaksi katalisis enzimatik yang mengonsumsi atau menghasilkan elektron. Jenis-jenis enzim semacam itu dinamai Enzim Redox. Substrat biosensor ini umumnya mencakup tiga elektroda seperti counter, referensi, dan jenis kerja.



Gambar 2. Biosensor Elektrokimia Analit objek terlibat dalam respons yang terjadi pada permukaan elektroda aktif, dan reaksi ini dapat juga menghasilkan transfer elektron melintasi potensial lapisan ganda. Arus dapat dihitung pada potensi yang ditetapkan. Biosensor elektrokimia diklasifikasikan menjadi empat jenis, antara lain: a.



Biosensor Amperometrik i



Biosensor amperometrik adalah perangkat terpadu mandiri berdasarkan jumlah arus yang dihasilkan dari oksidasi yang menawarkan informasi analitik kuantitatif yang tepat. Secara umum, Biosensor ini memiliki waktu reaksi, rentang



energik



&



sensitivitas



yang



sebanding



dengan



Biosensor-



potensiometrik. Biosensor amperometrik sederhana yang sering digunakan termasuk elektroda "Clark oxygen".



Gambar 3. Biosensor Amperometrik b.



Biosensor Potensiometrik Jenis biosensor ini memberikan balasan logaritmik dengan rentang energi yang tinggi. Biosensor ini seringkali lengkap dengan monitor yang memproduksi prototipe elektroda yang diletakkan di atas substrat sintetis, ditutupi oleh polimer berkinerja dengan beberapa enzim yang terhubung.



Gambar 4. Biosensor Potensiometrik



i



Mereka terdiri dari dua elektroda yang sangat responsif dan kuat. Mereka memungkinkan pengenalan analit pada tahapan sebelum hanya dapat dicapai oleh HPLC, LC / MS & tanpa persiapan model yang tepat. Perubahanperubahan ini mungkin dikreditkan pada gaya ionik, hidrasi, pH, dan respons redoks, yang belakangan sebagai label enzim yang berotasi di atas substrat. Dalam FET, terminal gerbang telah diubah dengan antibodi atau enzim, juga dapat merasakan perhatian yang sangat rendah dari analit yang berbeda karena kebutuhan analit terhadap terminal gerbang membuat modifikasi dalam saluran ke sumber arus. c.



Biosensor Impedimetrik EIS (Spektroskopi impedansi elektrokimia) adalah indikator responsif untuk berbagai sifat fisik dan kimia. Tren meningkatnya ekspansi biosensor Impedimetri sedang diamati. Teknik-teknik Impedimetri telah dilakukan untuk membedakan penemuan biosensor serta untuk memeriksa respon katalis dari lektin enzim, asam nukleat, reseptor, seluruh sel, dan antibodi. Gambar 5. Biosensor Impedimetrik



d.



Biosensor Voltametrik Komunikasi ini adalah dasar dari biosensor voltametri baru untuk memperhatikan akrilamida. Biosensor ini dibuat dengan elektroda lem karbon yang disesuaikan dengan Hb (hemoglobin), yang mencakup empat kelompok prostat dari hem (Fe). Jenis elektroda ini menunjukkan oksidasi reversibel atau prosedur reduksi Hb (Fe).



3.2 Biosensor Fisik Dalam kondisi klasifikasi, biosensor fisik adalah sensor yang paling i



mendasar dan banyak digunakan. Gagasan utama di balik kategorisasi ini juga terjadi dari memeriksa pikiran manusia. Sebagai metode kerja umum di balik kecerdasan pendengaran, penglihatan, sentuhan adalah untuk bereaksi terhadap rangsangan fisik eksterior, oleh karena itu setiap alat pendeteksi yang menawarkan reaksi terhadap kepemilikan fisik medium disebut sebagai biosensor fisik. Biosensor fisik diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu: a. Biosensor Piezoelektrik Sensor-sensor ini adalah kumpulan perangkat analitik yang bekerja berdasarkan hukum "rekaman interaksi afinitas". Platform piezoelektrik adalah elemen sensor yang bekerja berdasarkan hukum osilasi karena lompatan koleksi pada permukaan kristal piezoelektrik. Dalam analisis ini, biosensor memiliki permukaan yang dimodifikasi dengan antigen atau antibodi, polimer bermeter molekul, dan informasi yang diwariskan. Bagian deteksi yang dideklarasikan biasanya disatukan dengan menggunakan partikel nano.



Gambar 6. Biosensor Piezoelektrik



i



b.



Biosensor Termometrik Ada berbagai jenis reaksi biologis yang terhubung dengan penemuan panas, dan ini menjadikan dasar dari biosensor termometrik. Sensor-sensor ini biasanya dinamai sebagai biosensor panas.



Gambar 7. Biosensor Termometrik 3.3 Biosensor Optik Biosensor Optik adalah perangkat yang menggunakan prinsip pengukuran optik. Mereka menggunakan serat optik serta transduser optoelektronik. Istilah optrode mewakili kompresi dua istilah optikal & elektroda. Sensor-sensor ini terutama melibatkan antibodi dan enzim seperti elemen transduksi.



Gambar 8. Biosensor Optik Biosensor optik memungkinkan pengindraan peralatan yang tidak dapat diakses listrik yang aman. Manfaat tambahan adalah bahwa ini sering tidak memerlukan sensor referensi, karena sinyal komparatif dapat dihasilkan dengan menggunakan sumber cahaya yang sama seperti Sensor Sampling. Biosensor optik i



diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu biosensor deteksi optik langsung dan biosensor deteksi optik berlabel. 3.4 Biosensor Wearable Biosensor wearable adalah perangkat digital, digunakan untuk dipakai pada tubuh manusia dalam sistem yang dapat dipakai seperti jam tangan pintar, kemeja pintar, tato yang memungkinkan kadar glukosa darah, TD, laju detak jantung, dll.



Gambar 9. Wearable Biosensor 3.4.1 Aplikasi Biosensor Aplikasi biosensor pada dasarnya meningkat seiring dengan berkembangnya keperluan manusia dan kemajuan iptek. Tetapi secara umum tetap didominasi untuk aplikasi dibidang medis dan lingkungan hidup. Beberapa bidang aplikasi lainnya dapat dilihat sebagai berikut: 1. Medis dan Farmasi a) Mengontrol penyakit : b) diabetes, kolesterol, jantung dll c) Diagnosis untuk : obat, metabolit, enzim, vitamin d) Penyakit infeksi, alergi. e) Studi efisiensi obat 2. Lingkungan Hidup a) Kontrol polusi b) Monitoring senyawasenyawa toksik di udara, air, dan tanah. c) Penentuan BOD (biological oxygen demand) 3. Kimia i



a) Mengontrol kualitas makanan (mendeteksi kontaminasi mikroba, menentukan kesegaran, analisis lemak, protein dan karbohidrat dalam makanan. b) Mendeteksi kebocoran, menentukan lokasi deposit minyak. c) Mengecek kualitas udara di ruangan. d) Penentuan parameter kualitas pada susu 4. Pertanian a) Mengontrol kualitas tanah. b) Penentuan degradasi seperti biodegradable pada kayu dan makanan. c) Mendeteksi keberadaan pestisida 5. Militer Mendeteksi zat-zat kimia dan biologi yang digunakan sebagai senjata perang (senjata kimia/biologi) seperti virus, bakteri patogen, dan gas urat syaraf. 3.5



Definisi Biomarker Dalam arti luas biomarker atau biological markers atau marka biologis adalah suatu teknik pengukuran spesimen biologis yang dapat menjelaskan hubungan antara pemaparan lingkungan dan timbulnya kerusakan atau dampak buruk pada organisme. Definisi lain Biomarker : variasi-variasi dalam biokimia, seluler, fisiologi atau tingkah laku, di dalam jaringan atau cairan tubuh atau pada suluruh bagian organisme, yang member bukti tentang pemaparan bahan kimia pencemar dan juga dapat mengindikasikan suatu dampak toksik. Terminologi ‘marker’ merupakan istilah yang umum digunakan dalam bidang imunologi kedokteran untuk senyawa kimia yang digunakan pada membran protein yang mencirikan jenis sel yang berbeda. Istilah ini kemudian berkembang dan digunakan oleh para peneliti dalam bidang-bidang kedokteran, epidemiologi, toksikologi dan bidang-bidang terkait lainnya untuk mempelajari dampak pemaparan toxicant lingkungan pada kesehatan manusia atau organisme lainnya. Penggunaan biomarker oleh ahli toksikologi terutama ditujukan untuk pengembangan teknik-teknik untuk estimasi dan prediksi hubungan konsentrasi dan respon, dalam rangka fasilitasi penilaian resiko yang terkait dengan pemaparan toxicant. Demikian juga dalam hal klarifikasi terhadap mekanisme terjadinya penyakit yang disebabkan oleh faktor pemaparan terhadap bahan kimia toksik.



i



2.3.1 Keuntungan Biomarker Biomarker secara umum dapat digolongkan sebagai pemarka dari pemaparan, dampak atau kerentanan. Pemilihan jenis biomarker yang tepat untuk digunakan dalam evaluasi ancaman bahaya (hazard) dilakukan berdasarkan pada mekanisme dari suatu kondisi penyakit yang disebabkan oleh suatu bahan kimia. Beberapa waktu berselang timbul kesadaran tentang kemungkinan penggunaan organisme alami/liar sebagai biomarker non-lethal dari penyakit-penyakit yang ada di lingkungan, yang kemudian dihubungkan dengan efek buruk yang bersesuaian pada manusia. Pemahaman yang lebih baik terhadap kondisi penyakit yang ditimbulkan oleh bahan kimia meningkatkan jumlah biomarker spesifik dan bermanfaat dalam ekstrapolasi pada spesies lainnya. Menjadi suatu kenyataan bahwa semakin cepat kita mengetahui dampak pada suatu titik rawan, maka prediksi terhadap ancaman bahaya atau penyakit akan lebih sensitif. Namun dalam banyak kasus, mekanisme pasti tentang bagaimana suatu toksikan menimbulkan kerusakan sel, jaringan atau organ belum diketahui secara pasti, sehingga indikator-indikator non-spesifik harus dipakai dalam penggunaan biomarker.



gambar 10. Ketidakseimbangan vs cacat sebagai indikator toksisitas Biomarker sangat dipengaruhi oleh kehadiran campuran senyawa kimia (chemical mixtures) dalam suatu area terkontaminasi yang menghasilkan peningkatan dampak dalam aspek-aspek additif, sinergi dan/atau antagonis. Oleh karena itu penilaian dampak biologis harus didasarkan pada suatu seri dari sejumlah biomarker, karena tidak i



ada satu jenis biomarker yang dapat secara tepat mengukur degradasi lingkungan. 2.3.2 Aplikasi Biomarker a. Biomarker Pemaparan (Biomarkers of Exposure) Biomarker pemaparan umumnya digunakan untuk memprediksi dosis atau konsentrasi yang diterima oleh individu, yang selanjutnya dapat dikaitkan dengan perubahan yang timbul dalam suatu kondisi penyakit. Dalam banyak hal, biomarker pemaparan merupakan hal yang cukup mudah untuk diketahui, karena kebanyakan kontaminan atau metabolitnya dapat dikuantifikasi dari sampel tanpa membunuh organismenya, seperti: darah, urin, faeces atau jaringan-jaringan yang dapat diperoleh melalui biopsi atau nekropsi. Salah satu biomarker pemaparan yang stabil dan sangat bermanfaat adalah biomarker kanker yang melibatkan deteksi terhadap kemampuan bahan-bahan kimia karsinogen dalam membentuk simpul dengan makromolekul seluler seperti DNA atau protein. Hal ini dimungkinkan terjadi karena hampir seluruh bahan kimia karsinogen merupakan bahan-bahan yang mampu mengikat elektron dengan kuatnya atau dikonversi menjadi bahan-bahan eletrofilik aktif melalui proses aktifasi metabolik. b. Biomarker Dampak (Biomarkers of Effects) Biomarker dampak adalah perubahan-perubahan biokimiawi, fisiologis, tingkah laku dan lainnya yang dapat diukur, dalam suatu organisme yang bergantung pada besarannya, dapat dikenali sebagai manisfestasi atau potensi gangguan kesehatan atau penyakit. Idealnya, suatu biomarker dampak harus dapat berdiri sendiri yang tidak memerlukan analisis kimia atau uji biologis tambahan untuk mengkonfirmasinya. Penggunaan biomarker dampak dalam jenis-jenis uji tersebut sangat tinggi spesifitasnya untuk setiap jenis bahan kimia sehingga penggunaannya sangat terbatas. Contoh dari biomarker dampak termasuk: uji daya hambat enzim cholinesterase otak oleh insektisida Karbamat, induksi asam delta aminolevulinic synthetase dan inhibisi asam aminolevulinic dehydratase (ALAD) oleh Pb dan logam-logam berat tertentu lainnya. c. Biomarker Kerentanan (biomarkers of susceptibility) Biomarker kerentanan (biomarkers of susceptibility) adalah titik atau hasil akhir yang merupakan indikasi dari suatu perubahan kondisi fisiologi dan i



biokimiawi yang menjadikan individu spesies terkena dampak, baik yang berupa faktor kimia, fisik atau patogen. Biomarker ini terutama bermanfaat dalam memprediksi kondisi penyakit pada manusia menggunakan hewan sebagai acuannnya. d. Interpretasi Biomarker Ketelitian harus digunakan dalam melakukan interpretasi dan ekstrapolasi terhadap hasil yang diberikan oleh suatu biomarker, dari satu spesies ke spesies lainnya. Sebab bahan kimia yang sama dapat menginduksi protein yang berbeda dalam satu spesies dibanding spesies lainnya, dan enzim yang sama dapat memiliki spesifisitas bahan yang berbeda, bahkan dalam spesies yang kekerabatannya sangat dekat. Perbedaan dalam kelas cytochrome P450 yang diinduksi terlihat pada pemaparan spesies ikan yang sama (salah satunya adalah hasil budidaya laboratorium) pada kontaminan TCDD. Hal ini jelas menunjukkan bahwa dibutuhkan pemahaman menyeluruh dalam bidang fisiologi dan biokimia komparatif.



i



BAB III PENUTUP



3.1



Kesimpulan 1. Metode prptotyping melakukan bentuk antsipatif terhadap kesalahpahaman idea atau spesifikasi kebutuhan user dari percakapan yang dilakukan dari metode lain-nya. Sehingga dari hasil paparan teori diatas jelas bahwa metode prototyping memilki kelebihan dalam hal komunikasi antara user dan analis untuk menemukan spesifikasi yang sesuai dan ideal. Metode prototyping melakukan design secara cepat (quick design) untuk menyelesaikan sebuah perangkat lunak. Dalam pembuatan sebuah perangkat lunak metode ini melibatkan secara lebih aktif kepada user untuk mengutarakan spesifikasi personal-nya kepada analis. Sehingga analis akan dapat sedikit-nya memahami dengan betul apa yang menjadi keinginan dari user atau client yang bersangkutan. 2. Biosensor adalah suatu perangkat sensor yang menggabungkan senyawa biologi dengan suatu tranduser. 3. Proses yang terjadi dalam transduser dapat berupa calorimetric biosensor, potentiometric biosensor, amperometric biosensor, optical biosensor maupun piezoelectric biosensor. Sinyal yang keluar dari transduser ini kemudian di proses dalam suatu sistem elektronik misalnya recorder atau computer. 4. Berbagai jenis biosensor diklasifikasikan berdasarkan perangkat sensor serta bahan biologis, antara lain biosensor elektrokimia, biosensor fisik, biosensor optik, dan biosensor wearable. Biosensor elektrokimia diklasifikasikan menjadi empat jenis, yakni biosensor amperometrik, biosensor potensiometrik, biosensor impedimetrik, i



biosensor voltametrik. Biosensor fisik diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu biosensor piezoelektrik dan biosensor termometrik. 5. Biosensor telah digunakan di banyak bidang kesehatan, penelitian ilmu kehidupan, aplikasi lingkungan, makanan & militer. 6. Biomarker adalah suatu teknik pengukuran spesimen biologis yang dapat menjelaskan hubungan antara pemaparan lingkungan timbulnya kerusakan atau dampak buruk pada organisme, dalam makalah ini khusus kepada biomarker epidemiologi lingkungan dan kaitannya dengan pencemaran udara yang memberikan paparan terhadap lingkungan. 7. Macam-macam aplikasi biomarker yang dapat digunakan diantaranya biomarker pemaparan (biomarkers of exposure), biomarker dampak (biomarkers of effects), biomarker kerentanan (biomarkers of susceptibility). 8. Pendekatan berbasis biomarker sangat membantu dalam mengatasi hambatanhambatan, melalui pengukuran langsung dari efek toksik pada spesies yang terkena dampak. Biomarker didefinisikan sebagai perubahan dalam komponen, proses, struktur dan fungsi seluler atau biokimiawi yang ditimbulkan oleh bahan kimia asing (xenobiotics) yang dapat diukur dalam suatu sistem atau sampel biologis. 3.2



Saran Penulis menyadari jika dalam penyusunan makalah di atas masih terdapat kesalahan serta jauh dari kata sempurna. Adapun nantinya penulis akan segera melakukan perbaikan susunan makalah itu dengan menggunakan pedoman dari beberapa sumber dan kritik yang bisa membangun dari para pembaca.



i



DAFTAR PUSTAKA Gunawan, B. (2010, Desember 10). Aplikasi Sensor Kimia Sebagai Biosensor Berbasis DNA. Mawas. Sukendar, A., Martinus, dan Tanti, N. (2013). Pembuatan Sistem Otomasi Untuk Pengaturan Mekanisme Kerja Mesin Cetak Kerupuk Menggunakan Mikrokontroler AT Mega. Jurnal Fema. 1(1): 31-33. Rusydi Indra : Hongbing Xu, Tong Wang, Shengcong Liu, Rober D. Brook et. al, 2018, Extreme Levels of Air Pollution Associated with Changes in Biomarkers of Atherosclerotic Plaque Vulnerability and Thrombogenicity in Healthy Adults: The Beijing AIRCHD Study, Department of Occupational and Environmental Health, Peking University School of Public Health, Beijing : 1-28 Hermansyah Mamonto : Kabindra M. Shakya, Richard E. Peltier, Yimin Zhang & Basu D. Pandey, 2019, Roadside Exposure and Inflammation Biomarkers among a Cohort of Traffic Police in Kathmandu, Nepal, International Journal of Environmental Research and Public Health, Vol. 16 No. 377 : 1-16 Nano Hajra El : Hyewon Lee, Woojae Myung, Byeong-Ho Jeong, Hong Choid, Byung Woo Jhunc & Ho Kim, 2018, Short- and long-term exposure to ambient air pollution



and



circulating



biomarkers



of



inflammation



in



non-smokers:



Environmental International, Vol 119 : 264-273 Ervina Septami : Wenyuan Li, Kirsten S. Dorans, Elissa H. Wilker, Mary B. Rice, Petter L. Ljungman et.al, 2018, Short-term Exposure to Ambient Air Pollution and Circulating Biomarkers of Endothelial Cell Activation: The Framingham Heart Study, Harvard T.H. Chan School of Public Health, Boston, MA i



Suyanti : Cheng-Yang Hu, Yuan Fang, Feng-Li Lia, Bao Donga et.al, 2019, Association between ambient air pollution and Parkinson's disease: Systematic review and meta-analysis, Environmental Research Vol. 168 : 448-459 Ariyanto : Yang Baia, Annouschka Laenenb, Vincent Haufroidc, Tim S. Nawrot et.al, 2019, Urinary lead in relation to combustion-derived air pollution in urban environments. A longitudinal study of an international panel, Environmental Research Vol. 125 : 75-81 Mugfira Mayangsari Putri : Yang Bai , Hannelore Bové, Tim S. Nawrot & Benoit Nemery, 2018, Carbon load in airway macrophages as a biomarker of exposure to particulate air pollution; a longitudinal study of an international Panel, Particle and Fibre Toxicology Vol. 15 No.14 : 1-10 Califf RM. Biomarker definitions and their applications. Experimental Biology and Medicine. 2018 Feb;243(3):213-21. Gafson AR, Barthélemy NR, Bomont P, Carare RO, Durham HD, Julien JP, Kuhle J, Leppert D, Nixon RA, Weller RO, Zetterberg H. Neurofilaments: neurobiological foundations for biomarker applications. Brain. 2020 Jul 1;143(7):1975-98.



i