HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3. Analisa Data Penelitian Objek
Dari data pada tabel 4.1 dan foto bakteri escherichia coli mulai dari gambar 4.1 sampai dengan 4.5 dalam cawan petri menggambarkan adanya perubahan jumlah bakteri yang bertahan hidup.
Perubahan yang terjadi terhadap jumlah bakteri escherichia coli yang bertahan hidup disebabkan oleh pengaruh perubahan potensial yang proporsional terhadap peningkatan intensitas medan elektrik di dalam chamber. Chamber yang berisi objek penelitian yakni bakteri escherichia coli terdiri dari membran sel bersifat sebagai bahan isolator dan lapisan bilayer yang terdiri dari lemak dan protein yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya zat yang berperan dalam aktivasi sel, hereditas dan kelangsungan hidup sel.
Membran sel yang dipengaruhi oleh medan elektrik sampai pada tingkat potensial transmembran kritis akan mengubah sifat isolator membran menjadi konduktor, dan yang terjadi adalah terciptanya pori baru yang dapat dilalui oleh ion-ion dengan bebas tanpa selektifitas membran sel dalam menjaga pengaruh luar sel yang dapat merusak membran sel, yang dapat menghentikan kehidupan sel dan sel menjadi tidak normal dan rusak sehingga mengakibatkan kematian bakteri escherichia coli. Potensial transmembran sel pada tingkat kritis karena pengaruh medan elektrik akan mengakibatkan depolarisasi dan peningkatan konsentrasi ion-ion positip di dalam dan ion-ion-ion-ion negatif keluar dari membran sel. Intensitas medan
elektrik, E yang kuat sehingga secara kimia, muatan atau ion-ion negatif di dalam membran keluar dari dalam membran dan sebaliknya, reorient, terjadi kreasi pore hydrophylic sehingga dapat menghantarkan medan listrik yang menyebabkan membran sel irreversibel.
Hal ini menunjukkan bahwa kekuatan dielektrik (membran sel) yang berisi material lipoprotein dan karbohidrat telah rusak atau terjadi pemaksaan sifat dari material atau bahan dielektrik (isolator) menjadi konduktor, akibatnya metabolisma dan potensial tubuh sebagai energi aktivasi pada saraf menjadi terhenti, mati. Gambar 4.6 reorient ion-ion, (A) normal, (B) ionisasi (C) reorient pada membran adalah seperti gambar berikut.
Gambar 4.7. Skema Reorient Ion-Ion
Peningkatan potensial elektroda proporsional dengan peningkatan intensitas medan elektrik E, yang mengakibatkan peningkatan potensial pada membran sel, dimana potensial transmembran di atas 1,4 volt akan mengakibatkan kondisi kritis pada sel atau terjadinya kerusakan pada membran sel.
Jumlah bakteri escherichia coli yang bertahan hidup berkurang ketika intensitas medan elektrik diberikan lebih tinggi, dengan proses ionisasi lebih tinggi dan peningkatan konsentrasi ion-ion pada membran sel juga meningkat sesuai dengan potensi Nernst. Dari tabel 4.1 didapatkan efek perubahan tegangan
Gambar 4.8 Grafik Jumlah Bakteri yang bertahan hidup
Dari grafik di atas menunjukkan bahwa efek perubahan peningkatan tegangan mempengaruhi jumlah yang bertahan hidup semakin berkurang.
Pengurangan ini dikarenakan oleh setiap peningkatan tegangan akan proporsional terhadap intensitas medan elektrik dan peningkatan potensial transmembran sel.
Dimana peningkatan potensial sampai pada tingkat kritis akan mengakibatkan kerusakan membran sel dan berakhir kematian sel dan bakteri escherichia coli.
Hubungan peningkatan tegangan terhadap intensitas medan elektrik dapat dilihat pada gambar 4.15.
Dengan menggunakan persamaan 2.2 didapatkan hubungan antara tegangan dan intensitas medan elektrik. Nilai intensitas medan elektrik dari perubahan tegangan yang diberikan dapat diperoleh berdasarkan ukuran chamber yang dibuat. Nilai-nilai perubahan intensitas medan elektrik dari perubahan tegangan yang diberikan, dan dapat dilihat pada tabel 4.2 sebagai berikut.
y = -3,0533x + 391,49
Tabel 4.2 Hubungan Tegangan dan Medan Elektrik
No Tegangan (Kilo volt) Medan Elektrik, E (kV/cm)
1 20 10,53
2 40 21,09
3 50 26,31
4 55 28,9
Dari tabel 4.2 yaitu hubungan antara tegangan dan intensitas medan elektrik dapat dilihat bahwa setiap kenaikan tegangan proporsional dengan kenaikan intensitas medan elektrik. Pada penelitian ini tegangan yang diberikan terhada p sampel adalah mulai dari tegangan 20 kV, 40 kV, 50 kV dan 55 kV, dari pemberian tegangan akan mengakibatkan terjadinya medan elektrik di dalam chamber.
Medan elektrik yang dihasilkan adalah mulai dari 20kV/19mm, 40kV/19mm, 50kV/19mm dan 55kV/19mm. Medan elektrik yang dihasilkan akan mengakibatkan terjadinya perubahan potensial transmembran sel, dan perubahan potensial transmembran ini akan mempengaruhi proses yang terjadi dalam aktifitas membran sel. Dimana aktifitas membran sel dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.
Kondisi normal pada potensial membran sel adalah antara 0,14 Volt sampai dengan 1,4 Volt. Pada kondisi normal potensial membran sel aktifitas membran sel didalam menyeleksi atau sebagai pengatur lalu lintas zat keluar masuk sel akan berjalan dengan baik, dan sel akan baik.
Dari Tabel 4.2 didapatkan hasil bahwa perobahan tegangan proporsianal dengan kenaikan intensitas medan elektrik, kenaikan intensitas medan elektrik akibat perubahan tegangan tersebut dapat ditunjukkan pada grafik 4.8 sebagai berikut.
Gambar 4.9 Grafik hubungan tegangan dengan medan elektrik
Dari grafik hubungan antara tegangan dan intensitas medan elektrik dapat menunjukkan bahwa setiap peningkatan tegangan akan meningkatkan intensitas medan elektrik.
Dari persamaan 2.35 dapat ditentukan hubungan antara potensial transmembran, ΔVs dengan medan elektrik, E. Potensial transmembran akan dipengaruhi oleh intensitas medan elektrik, sedangkan peningkatan medan elektrik adalah karena peningkatan tegangan.
Peningkatan intensitas medan elektrik yang mengakibatkan peningkatan potensial transmembran sel dapat dilihat pada tabel 4.3 sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hubungan Potensial Transmembran (Volt) dengan Medan Elektrik (E) No Potensial Transmembran, ΔVs(Volt) Medan Elektrik,E kV/cm
1 1,97 10,53
Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa hubungan antara intensitas medan elektrik dan potensial transmembran adalah proporsional, dimana untuk setiap kenaikan intensitas medan elektrik akan meningkatkan potensial membran sel.
Sedangkan peningkatan potensial transmembran sampai pada tingkat kritis akan berakibat terhadap membran sel, dimana membran sel akan mengakibatkan reduksi ketebalan, akan terjadi pengecilan pada membran sel dan menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada lipid bilayer sehingga terjadi kebocoran, akibat dari kebocoran maka akan mengakibatkan depolarisasi dan peningkatan konsentrasi ion-ion positip di dalam dan ion-ion positip di dalam dan ion-ion negatif keluar dari membran sel.
Membran sel yang mengalami rupture disebabkan oleh karena kondisi potensial membran sel diatas 1,4 volt, kondisi ini adalah bahwa sel telah mengalami kegagalan fungsi membran sel, membran sel yang sebelumnya berfungsi untuk memisahkan, mengatur, menyeleksi keluar masuknya unsur-unsur yang berpengaruh terhadap kelangsungan hidup sel, pada kondisi kritis akan mengakibatkan sel menjadi tidak beerfungsi dan mempengaruhi kelangsungan hidup sel. Dengan keadaan sedemikian maka yang terjadi adalah kematian sel atau kematian bakteri escherichia coli.
Dari tabel 4.3 dapat ditunjukkan hubungan antara intensitas medan elektrik dengan kenaikan potensial transmembran. Dimana setiap kenaikan intensitas medan elektrik akan menaikkan potensial transmembran, grafik hubungan kenaikan intensitas dan peningkatan potensial transmembran sel dapat digambarkan seperti pada grafik 4.9 sebagai berikut.
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Medan Elektrik,E Potensial Transmembran sel Dari grafik hubungan antara intensitas medan elektrik dengan potensial transmembran sel di atas didapatkan bahwa setiap kenaikan intensitas medan elektrik akan berpengaruh terhadap kenaikan potensial transmembran sel.
Potensial transmembran sel adalah potensial atau tegangan yang terdapat dalam sel.
4. 4. Analisa Rupture Pada Lipid Bilayer.
Dari data tegangan yang diberikan, diawali dengan tegangan 20kV, 40kV, 50 kV dan 55kV bila dibandingkan dengan kontrol telah terjadi efek breakdown, rupture, kerusakan bahan dielektrik membran sel bakteri escherichia coli.
Sesuai dengan persamaan (2-35), diameter membran sel 0,5µm dapat dibuktikan dalam kondisi normal yaitu ΔVs=0,4V dan dalam kondisi kritis ΔVs>1,4V.
Menurut teori bahwa dielektrik rupture terjadinya pemecahan dinding membran sel sehingga terjadi penonaktifan mikroorganisme, dimana peningkatan potensial transmembran dengan perturbasi medan elektrik dapat mengakibatkan efek merusak, dan mereduksi ketebalan dinding sel (Fan, et al., 2006), diantaranya (Lebovka,et al., 2003) secara empiris memberikan persamaan:
10,53
ΔVs= 0,75 dc E Cos θ
Jika harga medan elektrik, E pada perlakuan mulai dari 20kV/19mm, 40kV/19mm 50kV/19mm dan 55kV/19mm diuji untuk membuktikan kondisi kritis membran (θ=600) maka diperoleh:
E = ∆௦
,ହ௦ఏௗ, untuk E = 20kV maka:
∆ܸݏ = 0,75. Cos600.0,5µm.20kV/19mm
= 1,97 V.
Untuk E = 40kV/19mm maka ∆ܸݏ = 2x 1,97V = 3,94V, E = 50kV/19mm maka
∆ܸݏ = 4,93V dan E = 55kV/19mm maka ∆ܸݏ = 5,43V jika dilihat nilai ∆ܸݏ diatas maka semua nilainya diatas kondisi kritis atau sel membran telah mengalami rupture.
Kondisi ini dapat dijelaskan bahwa terjadi kondisi rupture adalah apabila intensitas medan elektrik yang sangat kuat, melebihi potensi kritis transmembran yang akan mengakibatkan reduksi ketebalan, mengecil pada membran dan menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid Bilayer sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture, sehingga arus lisrik mengalir dan akhinya memmbran menjadi irreversibel. Akibat terjadi kebocoran maka zat-zat kimia di dalam membran keluar sehingga escherichia coli mati. Dan bila dibandingkan dengan penelitian terdahulu sesuai dengan model simulasi untuk bakteri umumnya berkisar 25 kV (Tarigan K, 2008)