RANCANG BANGUN SISTEM DETEKSI BIOMOLEKUL SECARA CEPAT
DAN SENSITIF BERBASIS SURFACE PLASMON RESONANCE (SPR)
SENSOR DENGAN BAHAN AKTIF NANOPARTICLES MAGNETIK
Kamsul Abraha1, Edi Suharyadi1, M. Adhib Ulil Absor1, dan Budi S. Setiadi2
1Jurusan Fisika, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara Yogyakarta 2
Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara Yogyakarta
Disajikan 29-30 Nop 2012
ABSTRAK
Telah dilakukan kegiatan rancang bangun sistem deteksi biomolekul secara cepat dan sensitif berbasis surface plasmon resonance (SPR) biosensor dengan bahan aktif nanopartikel magnetik. Sensor dapat memberikan data kuantitatif dan kualitatif dari biomolekul. Nanoparticles magnetik berbasis oksida besi telah difabrikasi dengan metode sintesis. Nanopartikel tersebut berperan untuk mengikat biomolekul sehingga biomolekul tersebut dapat dideteksi. Telah didapatkan nanopartikel magnetik dengan beberapa variasi morfologi, struktur kristal, dan ukuran partikelnya. Pengamatan untuk nanopartikel Fe3O4dilakukan
dua kali yaitu pengamatan pada titik pertama atau disebut spot 1 dan pada titik kedua atau spot 2. Pengamatan terhadap sistem lapisan prisma/Ag dalam konfigurasi Kretschmann memperoleh sudut SPR perak sebesar 43,50◦±0,05◦dengan nilai reflektansi sebesar 0,04. Sementara untuk sampel nanopartikel Fe3O4 sudut SPR bergeser pada 47,50◦±0,05◦dengan nilai reflektansi
0,13. Hal ini menunjukkan bahwa setelah ditambah dengan lapisan nanopartikel Fe3O4 terjadi absorpsi yang semakin besar.
Rancang bangun dengan melakukan optimasi dan otomatisasi pada beberapa bagian pada sistem SPR sensor telah berhasil dilaksanakan. Ujicoba sistem spektroskopi SPR biosensor telah berhasil dilakukan pada sampel biomolekul berupa PEG-4000 (Polyethylene Glycol), Enzim Alpha-Amylase, Protein Streptavidin, Gelatin Sapi (Bovine) dan Gelatin Babi (Porcine), serta DNA Melon Basket GAMA.
Kata Kunci: SPR, biosensor, nanopartikel magnetik, otomatisasi
I.
PENDAHULUAN
Komersialisasi rekayasa genetika organisme atau ge-netically modified organisms (GMO) telah berkem-bang pesat dengan berkemberkem-bangnya jumlah sifat ta-naman transgenik dan jumlah yang ditanam hingga diproyeksikan berlipat ganda pada tahun 2015 (James, 2009). Meluasnya penggunaan GMO untuk produksi pangan telah menimbulkan kekhawatiran terkait de-ngan keamanan pade-ngan, dampak lingkude-ngan, dan ber-bagai isu etnis lainnya (seperti kehalalan misalnya). In-donesia sebagai negara dengan keanekaragaman ha-yati dan konsumen produk pangan yang cukup besar, melalui Kementerian Negara Riset dan Teknologi Re-publik Indonesia, telah mencanangkan program Riset Unggulan Strategis Nasional (RUSNAS) yang salah sa-tunya bermuara pada ketahanan pangan. Pada pro-gram ini topik riset yang ada diarahkan untuk pe-ngembangan teknologi dalam pemenuhan kebutuhan pangan masyarakat yang cukup, bergizi, aman, sesuai selera dan keyakinannya melalui peningkatan pro-duktivitas, kualitas dan efisiensi produksi pertanian, perikanan, peternakan dan kehutanan serta
pengo-lahan hasil dan penganekaragaman pangan. Di sisi lain, implikasi penerapan kawasan perdagangan bebas seperti ASEAN-China Free Trade Area (ACFTA) bagi Indonesia salah satunya adalah semakin mudah ma-suknya produk-produk asing termasuk produk pangan dalam memenuhi konsumsi Indonesia. Seiring dengan perkembangan komersialisasi GMO pada produk pa-ngan, pemerintah Indonesia harus peka dan concern untuk memperhatikan regulasi pelabelan transgenik dan traceability GMO guna melindungi hak-hak kon-sumen dan produsen. Identifikasi keanekaragaman ha-yati dan produk pangan sampai level molekular men-jadi kebutuhan yang sangat vital.
Surface plasmon resonance (SPR) biosensor adalah sensor optik yang memanfaatkan gelombang surface plasmon polariton (SPP) untuk mendeteksi interaksi-interaksi biomolekul dan permukaan sensor. SPP itu sendiri merupakan gelombang elektromagnetik evanes-cent yang dibangkitkan oleh adanya kopling antara medan elektromagnetik (dari laser) dengan elektron-elektron disekitar permukaan logam.[1–3] Perilaku SPP
yang biasanya dikaitkan dengan konduktivitas optik serta konstanta dielektrik medium yang mengeliling-inya. Berdasarkan pengamatan spektrum reflektansi gelombang elektromagnetik pada peristiwa SPR,[4, 5]
maka pada sudut datang tertentu akan terjadi aten-uasi yang luar biasa dari gelombang yang terpan-tul yang berpotensi menyumbang tingkat sensitivi-tas sebagai sensor. Penentuan sudut SPR ini bergan-tung pada indek bias/refractive index dari medium dielektrik yang dipakai sebagai medium/sampel sen-sor.[6] Artinya, teknik SPR ini adalah teknik deteksi yang sangat cepat, non-destructive, dan sangat sen-sitif sehingga penggunaannya sebagai sensor sangat-lah berpotensial terutama untuk mempelajari interaksi biomolekuler, diantaranya untuk menentukan konsen-trasi biomolekul,[7, 8]ketebalan, dan data ikatan kinetik
untuk analyte biologi tertentu seperti antigen/antibody, ligand/receptor, reaksi protein, dan hibridisasi DNA.[9]
Tujuan penelitian ini adalah melakukan desain dan rancang bangun sistem deteksi berbasis spektroskopi SPR biosensor dengan bahan aktif nanopartikel mag-netik. Sistem ini sederhana dan otomatis (komputer-isasi) sehingga akan dapat digunakan dan siap pakai untuk berbagai macam bahan material biomolekuler secara lebih umum tanpa harus merujuk pada jenis material/bahan tertentu. Selanjutnya ujicoba spek-troskopi SPR akan dilakukan pada beberapa sampel meliputi DNA dari varian baru melon Gama Melon Basket (GMB), PEG-4000, DNA, protein, enzim, dan gelatin.
II.
METODOLOGI
A. Persiapan Bahan Nanopartikel Magnetik dengan Sintesis
Proses pembuatan partikel magnetik oksida besi dalam bentuk ferrofluid dilakukan dengan menggu-nakan metode sintesis sebagai berikut ini: 2,03 g FeSO4.7H2O; 4,88 g FeCl3.6H2O; dan 0.89 mL HCl 37%
dilarutkan dalam 20 mL aquadest pada suhu 70◦C. Se-lanjutnya larutan NH4OH 28% sampai dengan 30%
se-banyak 8,3 mL dilarutkan dalam 155 mL aquadest. La-rutan NH4OH ini diaduk dalam gelas beaker
beruku-ran 250 mL dengan menggunakan pengaduk magnetic stirrer. Kemudian ditambahkan dengan cepat larutan feri klorida/fero klorida/HCl ke dalam larutan amonia sambil terus diaduk sehingga membentuk endapan ok-sida besi.
Hasil reaksi yang dihasilkan kemudian dicuci berulang-ulang dengan aquades sampai bersih dari pe-ngotornya kemudian disaring. Cara pencucian adalah dengan menempatkan hasil reaksi pada gelas ukuran besar kemudian diberi aquades sebanyak yang bisa di-tampung gelas itu. Magnet permanen ditempatkan dibawah gelas dengan tujuan bisa menarik Fe3O4
su-paya mengendap lebih cepat dibandingkan Fe2O3. Bila
sudah terjadi endapan didasar gelas, air di dalam gelas dibuang dengan penuangan yang hati-hati agar en-dapan kental yang berwarna hitam (Fe3O4) tidak ikut
terbuang. Selanjutnya Fe3O4 nanoparticles
dimodi-fikasi dengan mencampurkan phospholipids dan bi-otinylated poly (ethylene glycol) (biotinPEG) di dalam larutan CH4Cl3. Kemudian bahan hasil ini dikeringkan
sekitar 2 jam.
B. Desain dan Otomatisasi Sistem Computerized-SPR Biosensor
Perancangan sistem berbasis komputerisasi yang dibangun terbagi dalam 3 bagian, yaitu bagian pen-deteksi putaran prisma, detektor laser dan display LCD serta komputerisasi/software interface. Bagian-bagian tersebut dikendalikan oleh sebuah unit kon-trol berbasis ATmega 32. Bagian detektor laser diran-cang untuk melakukan pembacaan nilai tegangan yang dibangkingkat oleh berkas laser He-Ne. Jumlah de-tektor yang digunakan 2 buah yaitu, dede-tektor 1 yang diletakkan sebelum laser mengenai prisma dan detek-tor 2 yang diletakkan setelah laser mengenai prisma. Detektor yang digunakan adalah laser power meter OPM 572 dan rangkaian pembagi tegangan. Bagian penampil/display menggunakan sebuah LCD 16 x 2 dan software interface menggunakan Visual Basic.Net sehingga dimungkinkan untuk melakukan pengolahan data melalui PC/Laptop. Diagram blok set-up eksper-imen SPR secara keseluruhan ditunjukkan oleh GAM
-BAR1.
Pengembangan yang dilakukan adalah sistem kom-puterisasi pada set-up SPR. Perangkat keras yang dibangun adalah unit kontrol, konverter RS 232, de-tektor laser power meter OPM 572, display LCD serta mekanik penggerak. Sedangkan perangkat lu-nak yang dirancang pada sistem ini adalah pemrog-raman mikrokontroler sebagai unit kontrol serta soft-ware interface penampil data dari sensor dan sudut melalui komputer menggunakan program Visual Ba-sic.net. Mikrokontroler mendapatkan 3 buah input berupa 2 detektor laser power meter OPM 572 dan 1 tombol push button. Dua detektor laser power me-ter OPM 572 berfungsi untuk menerima pancaran laser sebelum maupun setelah terkena sampel, sedangkan tombol push button merupakan pemberi sinyal penam-bah data sudut ketika prisma sudah diputar secara komputerisasi.
C. Software interface
Sofware Interface dibuat menggunakan Visual Stu-dio.Net yang merupakan suatu lingkungan terintegrasi (Environment) untuk membangun dan melakukan uji coba (testing and debugging) berbagai macam ap-likasi. Pada dasarnya Visual Studio.Net didesain untuk menampung berbagai macam bahasa pemrograman dan terlingkup dalam Visual Studio.Net. Bahasa
pe-GAMBAR1: Set-up eksperimen SPR secara keseluruhan
mrograman yang dipakai dalam penyusunan Software Interface ini adalah Visual Basic.Net. Bahasa pemrog-raman ini menyediakan beberapa tools untuk otomati-sasi proses pengembangan, yaitu visual tool yang di-gunakan untuk melakukan beberapa operasi pemrog-raman dan desain umum, dan juga fasilitas-fasilitas lain yang dapat menunjang dalam pemrograman. Tampilan Software Interface ditunjukkan olehGAMBAR2. Pengu-jian ini belum memberikan hasil yang maksimal dan masih dalam proses untuk tampilan Software Interface.
GAMBAR2: Tampilan software interface
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Fabrikasi dan Karakterisasi Nanopartikel Mag-netit (Fe3O4)
Pada penelitian tahap pertama ini, telah dilakukan sintesis nanopartikel Fe3O4dengan variasi suhu
sinte-sis 30◦C, 60◦C, dan 90◦C dengan menggunakan
vari-abel tetapnya adalah waktu pengadukan selama 90 menit, konsentrasi NH4OH sebesar 10%, dan kecepatan
pengadukan 450 rpm. Ukuran dan morfologi dari SPI-ONs magnetit (Fe3O4) dianalisis dengan menggunakan
TEM.
GAMBAR 3: Foto pengamatan TEM sampel Fe3O4 pada suhu
30◦C
GAMBAR 4: Grafik Distribusi ukuran SPIONs magnetit pada suhu 30◦C
GAMBAR3 menunjukkan hasil TEM untuk sampel magnetit (Fe3O4) pada saat suhu 30◦C berbentuk
bu-lat. Hasil dari difraksi TEM diperoleh pola berbentuk cincin terputus-putus yang menunjukkan kristalinitas-nya tinggi. Cincin-cincin dari yang terdalam hingga terluar menunjukkan puncak difraksi dengan indeks miller sebagai berikut: (220), (311), (400), (511), dan (440). Indeks-indeks ini juga muncul pada hasil XRD.
GAMBAR4 menunjukkan distribusi rata-rata dari mag-netit pada suhu 30◦C adalah sebesar 13 nm.
B. Uji Coba Pengukuran Fenomena SPR pada Bebe-rapa Biomolekul
B-1. Enzim Alpha-Amylase
GAMBAR5adalah hasil pengamatan kurva SPR pada sistem lapisan prisma/Ag/campuran antara nanopar-tikel magnetik Fe3O4, PEG 4000, dan α-amilase. Dari
gambar tersebut terlihat bahwa ketika terdapat lapisan nanopartikel magnetik Fe3O4 yang dicampur dengan
GAMBAR 5: Kurva SPR pada sistem prisma/Ag/Fe3O4+PEG
4000+α-Amilase
biomolekul α-amilase maka akan terjadi pergeseran sudut SPR. Sistem lapisan prisma/Ag memiliki sudut SPR sebesar 43,20◦±0,05◦dengan nilai reflektansi
sebe-sar 0,401 dan besebe-sar konstanta gelombang sebesebe-sar 1,029×107m−1. Sistem lapisan prisma/Ag/ campuran
nanopartikel magnetik Fe3O4 dan PEG 4000 memiliki
sudut SPR sebesar 43,40◦±0,05◦ dengan nilai
reflek-tansi sebesar 0,364 dan konstanta gelombang sebesar 1,033×107m−1. Setelah campuran direaksikan dengan
enzimα-amilase, sudut SPR bergeser sejauh 0,90 men-jadi 44,30◦±0,05◦ dan reflektansi sebesar 0,423. Kon-stanta gelombang untuk sistem lapisan SPR menjadi menjadi 1,050×107 m−1. Pergeseran konstanta
gelom-bang surface plasmon disebabkan oleh perubahan teta-pan dielektrik pada campuran biomolekul. Perubahan konstanta gelombang menyebabkan pergeseran sudut SPR. Semakin besar konstanta gelombang, semakin be-sar sudut SPR yang dihasilkan. Hasil pengamatan terse-but dapat menjadi suatu acuan bahwa fenomena SPR dengan modifikasi permukaan sensing menggunakan lapisan tambahan nanopartikel magnetik Fe3O4 yang
dicampur dengan PEG 4000 dapat dijadikan alat un-tuk mendeteksi keberadaan biomolekul dengan melihat kurva SPR yang dihasilkan.
B-2. Protein Streptavidin
Selanjutnya, streptavidin yang telah dicampur de-ngan nanopartikel magnetik Fe3O4dideposisi pada
sis-tem prisma dan perak. Deposisi dilakukan dengan cara meneteskan streptavidin sedikit mungkin di atas lapisan perak. Harus berhati-hati dalam mendepo-sisikan streptavidin pada lapisan tipis perak karena streptavidin tidak boleh terkontaminasi dengan ba-han lain yang dapat merusak kemurnian streptavidin. Pengamatan SPR pada sistem prisma, perak, serta cam-puran nanopartikel magnetik dan streptavidin dilaku-kan sebanyak dua kali. Pengamatan pertama didapat-kan sudut SPR sebesar 46,60 dan reflektansi sebesar 0,35. Sedang pengamatan kedua didapatkan sudut SPR sebesar 46,60 dengan reflektansi sebesar 0,22. Sudut
SPR yang dihasilkan berbeda ketika pengamatan pada sistem prisma dan lapisan perak seperti yang diperli-hatkan padaGAMBAR6. Hal ini disebabkan oleh adanya campuran protein yang berupa streptavidin dengan nanopartikel magnetik Fe3O4 sehingga menyebabkan
perubahan indeks bias lokal. Sudut SPR sangat sensi-tif terhadap perubahan indeks bias lokal pada bidang batas logam dielektrik yang berupa protein strepta-vidin tersebut. Perubahan indeks bias inilah yang menyebabkan pergeseran sudut SPR. Pergeseran sudut SPR (∆θSPR) dimanfaatkan untuk mendeteksi sampel
berupa biomolekul.
GAMBAR 6: Kurva SPR pada sistem prisma-perak dan sistem prisma-perak-nanopartikel magnetik Fe3O4-streptavidin
B-3. Gelatin Sapi (Bovine) dan Gelatin Babi (Porcine) Gelatin sapi dengan konsentrasi 0,6% dideposisi ke permukaan sistem P1/Ag1, sedangkan gelatin babi dengan konsentrasi yang sama dideposisi pada per-mukaan sistem P2/Ag2. Konsentrasi 0,6% ini dipilih karena mulai pada konsentrasi ini gelatin tidak kembali berbentuk gel pada suhu kamar sehingga dapat dide-posisi ke permukaan sistem prisma/Ag dengan metode spray. Konsentrasi yang dimaksud disini adalah kon-sentrasi perbandingan massa, antara massa gelatin dan akuabides.
Pengamatan terhadap fenomena SPR sistem P1/Ag1/gelatin sapi dan sistem P2/Ag2/gelatin babi menghasilkan kurva ATR seperti pada GAM
-BAR7. Seperti yang terlihat, sistem prisma/Ag mengalami pergeseran sudut SPR (θSPR) setelah gelatin dideposisikan pada permukaannya. Untuk sistem P1/Ag1/gelatin sapi, θSPR terjadi pada sudut
45,10◦±0,05◦ (θS). Sudut θS ini mengalami
sistem P2/Ag2/gelatin babi, θSPR terjadi pada sudut
44,60◦±0,05◦ (θB). SudutθB ini mengalami pergeseran
terhadapθAg2 sejauh 1◦(∆θB).
Pengamatan terhadap indeks bias kedua jenis gelatin menunjukkan bahwa indeks bias gelatin sapi (nS) lebih besar dari indeks bias gelatin babi (nB), dengan nilainS
sebesar 1,3357 dannBsebesar 1,3351. Terlihat bahwa
be-sarnya indeks bias gelatin sebanding dengan bebe-sarnya ∆θSPR.
C. Pengaruh Perubahan Konsentrasi terhadap Pe-rubahan Indeks Bias dan Sudut SPR Gelatin Konsentrasi gelatin sapi dan babi yang diukur nilai indeks biasnya adalah dalam interval 1-5%; 0,8% dan 0,6%. Hasil pengukuran indek bias dengan refractome-ter dapat dilihat pada GAMBAR8. Dari hasil pengu-kuran indeks bias ini, dapat dilihat bahwa hubungan antara konsentrasi dan indeks bias gelatin tidak linear. Semakin besar konsentrasi gelatin, semakin besar pula nilai indeks biasnya. Namun pada konsentrasi gelatin sapi 0,8% dan 1% tidak terjadi perubahan indeks bias.
PadaGAMBAR8juga dapat dilihat bahwa secara ke-seluruhan pada rentang konsentrasi 0,8-5%, nS
cen-derung lebih kecil daripada nB kecuali pada
konsen-trasi 0,6% dan 2%. Dalam hal ini, fenomena dimananS
lebih besar daripadanBpada konsentrasi 0,6% ini
kon-sisten dengan yang didapat pada pengukuran indeks bias gelatin pertama kali untuk identifikasi perbedaan kedua jenis gelatin tersebut, walaupun didapat nilai in-deks bias yang berbeda. Perbedaan nilai inin-deks bias ini bisa jadi disebabkan oleh pegadukan yang kurang me-rata sehingga tingkat kelarutannya juga berbeda.
GAMBAR8: Grafik konsentrasi vs indeks bias gelatin
Pada pengamatan fenomena SPR untuk beberapa va-riasi konsentrasi digunakan tiga sampel gelatin dengan konsentrasi 1%, 3% dan 5%. Berbeda pada penga-matan fenomena SPR gelatin sebelumnya pada konsen-trasi 6% (dimana gelatin langsung dideposisikan pada permukaan sistem prisma/Ag), gelatin dengan tiga va-riasi konsentrasi ini dideposisikan ke permukaan cover glass. Kemudian cover glass ini ditempelkan ke
per-mukaan sistem P2/Ag3 dengan perper-mukaan bergelatin menempel pada lapisan tipis prisma. Metode ini dipi-lih agar sistem prisma/Ag yang digunakan sama, se-hingga mengurangi ketidakpastian pengukuran. De-ngan metode ini, setelah mengambil data ATR deDe-ngan SPR untuk satu konsentrasi, cover glass dapat dilepas dan diganti dengan cover glass dengan gelatin yang berbeda (konsentrasi dan jenisnya).
GAMBAR9: Kurva ATR sistem P2/Ag3/gelatin sapi dengan kon-sentrasi 1%, 3% dan 5%
Kurva ATR gelatin sapi pada sistem P2/Ag3/gelatin sapi/cover glass untuk konsentrasi 1%, 3% dan 5% da-pat dilihat pada GAMBAR9. θS untuk masing-masing
konsentrasi secara berurutan yaitu: 42,30◦, 42,50◦ dan 42,70◦, dengan ketidakpastian ±0,05◦. Kurva ATR gelatin babi pada sistem P2/Ag3/gelatin babi/cover glass untuk konsentrasi 1%, 3% dan 5% dapat dilihat pada GAMBAR9. θB untuk masing-masing konsentrasi
secara berurutan yaitu: 42,40◦, 42,60◦ dan 42,80◦,
de-ngan ketidakpastian±0,05◦.
Dari data yang diperoleh ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi gelatin semakin be-sarθSPR yang diperoleh. Jika ditinjau dari perubahan indeks bias akibat dari perubahan konsentrasi gelatin, semakin besarnyaθSPRjuga dipengaruhi oleh besarnya
indeks bias. Ini ditandai dengan letakθSPRyang
GAMBAR7:Kurva ATR sistem prisma/Ag dan prisma/Ag/gelatin: (a) kurva ATR P1/Ag1 dan P1/Ag1/gelatin sapi, (b) kurva ATR P2/Ag2 dan P2/Ag2/gelatin babi
C-1. DNA Melon Basket GAMA
Pengamatan yang terakhir yaitu pada sistem prisma/Ag yang dideposisi kembali dengan nanopar-tikel magnetik+DNA, seperti pada GAMBAR10, fungsi nanopartikel magnetik tersebut untuk memisahkan campuran komposit material sehingga dapat mengikat DNA serta menambah sensitifitas SPR, serta PEG berfungsi untuk mencegah oksidasi pada nanopartikel magnetik agar ukuran partikel tidak berubah menjadi ukuran menjadi molekul. Pada sistem yang kedua
GAMBAR 10: Kurva reflektansi pada prisma yang telah dilapisi perak (Ag) tipis ditambah nanopartikel magnetik (Fe3O4) dan DNA
ini diperoleh sudut kritis sebesar (41,4±0,1) derajat dan sudut SPR sebesar (43,0±0,1) derajat dan nilai reflektansinya 0,29. Dari pengamatan sudut SPR yang diperoleh menunjukkan adanya perseseran sudut SPR yaitu menuju sudut datang yang lebih besar, hal ini disebabkan oleh adanya penambahan material komposit nanopartikel magnetik+PEG+DNA setelah lapisan tipis perak, sehingga sudut SPR ini sangat dipengaruhi oleh perubahan indeks bias material di bawah lapisan perak tersebut. Selain itu kurva SPR juga bertambah tajam dengan adanya penambahan nanopartikel magnetik yaitu ditandai dengan menu-runya nilai reflektansi dibandingkan dengan sistem prisma/Ag ketika terjadi sudut SPR pada sistem yang kedua, hal ini menunjukkan sensitifitas kurva SPR bertambah dengan keberadaan nanopartikel magnetik di bawah lapisan tipis perak. Dengan demikian dapat disimpulkan adanya perseseran sudut SPR tersebut menunjukkan bahwa sistem SPR ini bisa digunakan untuk mengetahui keberadaan biomolekul yang dalam hal ini adalah DNA.
IV.
KESIMPULAN
Dalam penelitian ini telah berhasil difabrikasi mag-netik nanoparticles berbasis oksida besi sebagai ba-han aktif pada surface plasmon resonance (SPR) sen-sor dengan metode kimia. Dalam rangka menda-patkan nanopartikel magnetik dengan ukuran seke-cil mungkin (di bawah 20 nm), selama proses sinte-sis sedang berlangsung telah dilakukan beberapa va-riasi parameter proses sintesis (seperti suhu,
konsen-trasi, dan lama pengadukan). Proses sintesis partikel Fe3O4 dengan beberapa variasi suhu sintesis
meng-hasilkan partikel dengan partikel Fe3O4dengan ukuran
skala nanometer. Hasil analisis Trasmition Electron Mi-croscopy (TEM) menunjukkan bahwa distribusi ukuran butir nanopartikel Fe3O4rata-rata 11-15 nm.
Selanjutnya, proses fungsionalisasi pada magnetik nanopartikel dilakukan dengan menggunakan PEG-4000. Untuk mengetahui proses capturing nanopar-tikel magnetik terhadap biomolekul, nanoparnanopar-tikel yang telah difungsionalisasi direaksikan dengan α-amilase. Interaksi antara nanopartikel Fe3O4 dengan PEG 4000
berupa pelapisan permukaan nanopartikel magnetik Fe3O4 oleh polimer PEG 4000. Interaksi antara PEG
4000 denganα-amilase dalam pengamatan FT-IR tidak menghasilkan dip baru karena kesamaan ikatan pada PEG dan padaα-amilase. Pengamatan kurva SPR pada sistem prisma, perak, serta campuran nanopartikel magnetik telah berhasil dilakukan untuk mengetahui respon SPR biosensor terhadap biomolekul seperti PEG-4000, enzim alpha amylase, protein streptavidin, gelatin babi dan gelatin sapi, serta DNA melon bas-ket GAMA (khusus DNA baru mendapatkan data awal dan perlu untuk dilanjutkan). Sudut SPR sangat sen-sitif terhadap perubahan indeks bias lokal pada bidang batas logam dielektrik yang berupa protein streptavidin tersebut. Pada tahap berikutnya, adalah melanjutkan otomatisasi dan komputerisasi pada beberapa bagian pada sistem SPR sensor telah sampai pada tahap akhir (90%).
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cottam M.G. dan Tilley D.R., 1989, Introduction to surface and superlattice excitations, Cambridge University Press, Cambridge, UK
[2] Dumelow T., Camley R.E., Abraha K., dan D.R. Tilley, 1998, Nonreciprocal phase behavior in re-flection of electromagnetic waves from magnetic materials, Phys. Rev. B 58, 897 908
[3] Dressel, M. dan Grner, G., 2002, Electrodynamics of solids: optical properties of electrons in matter, Cambridge University Press, Cambridge, UK [4] Jensen M.R.F, Parker T.J., Abraha, K. dan Tilley
D. R., 1995, Experimental observation of surface magnetic polaritons in FeF2 by
attenuated-total-reflection (ATR), Phys. Rev. Lett. 75, 3756-3759 [5] Jensen M. R. F, Feiven S. A., Parker T.J., dan Camley
R. E., 1997, Experimental determination of mag-netic polariton dispersion curves in FeF2, Phys.
Rev. B 55, 2745-2748
[6] Kim, B. G., Cho, S. M., Kim, T. Y. dan Jang, H. M., 2001, Giant dielectric permittivity observed in Pb-based perovskite ferroelecrics, Phys. Rev. Lett. 86, 3404 3406.
[7] Lee, Kyung Sig., Lee, Mongryong., Byun, Kyung
Min., Lee, In Su., 2011, Surface plasmon reso-nance biosensing based on target-responsive mo-bility switch of magnetic nanoparticles under mag-netic fields, Journal Mater. Chem., 21, 5156. [8] Choi, Kibong., Youn, Heeju., Kim, Kwangioong,
Choi, Jungdo, 1998, Sensitivity Enhancement of Surface Plasmon Resonance Biosensor with Col-loidal Gold, Jurnal Biotechnol. Bioprocess Eng, 3, 19-23.
[9] Choi S.H., Kim Y.L., dan Byun K.M, 2011, Graphene-on-silver subtrates for sensitive surface plasmon resonance imaging biosensors, Optic Ex-press 19 (2), 458
