PENERAPAN APLIKASI PERMAINAN UNTUK MEMBANTU
SISWA KEDOKTERAN HEWAN MEMAHAMI KONSEP ELISA
( Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)
Ariana Yunita
Ilmu Komputer Universitas Pertamina
Jl. Teuku Nyak Arief, Jakarta Selatan 12220 Indonesia
email : [email protected] / [email protected]ABSTRACT
Elisa Game is a game that simulates ELISA (Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay) to help veterinary science students to understand the concept. Developing a game for science education is a challenge for researcher. This research is selected as the request by veterinary science department to create the simulation for ELISA concept through a serious game. This project aims to simulate the ELISA process into an interactive game based on website, so students can understand the concept without doing real test in actual laboratory. ELISA game developed using some technologies: Drupal, SQLite and Flash AS 3.0. The usability of this game is also evaluated and it results that users were able to navigate the application and locate the game screen with ease. Another result is the minimum amount of steps taken to solve the problem was 8 and the longest test took 5-10 minutes with a significant number of clicks to get a solution.
Key words
Game application, ELISA, enzyme-linked immuno sorbent assay, ICT for science education, higher education, usability test
1. Pendahuluan
ELISA (Enzyme-linked Sorbent Assay) merupakan suatu teknik serologis yang didasarkan pada reaksi antara antigen (virus) dan antibodi yang bertujuan untuk menganalisis adanya reaksi antigen dengan antibodi dengan menggunakan enzim sebagai perantara [2]. Memahami konsep ELISA menjadi sangat penting untuk siswa kedokteran hewan misalnya untuk mengetahui adanya suatu penyakit pada hewan. Sebagai contoh, sebuah penelitian menggunakan metode ELISA untuk mengetahui adanya antibodi suatu penyakit pada babi di Nusa
Tenggara Timur yang telah divaksinasi dan belum divaksinasi karena terjadi wabah penyakit CSF (Classical Swine Fever) di daerah tersebut[5]. Metode ELISA ini dianggap dapat memberikan hasil yang akurat, mudah dan cepat [4].
Untuk memahami konsep ELISA, mahasiswa dapat melakukan percobaan di laboratorium. Akan tetapi, penelitian ini membangun suatu aplikasi permainan yang dapat mensimulasikan konsep ELISA tanpa dilakukan uji di laboratorium. Penelitian di Yunani menunjukkan bahwa pengintegrasian pembelajaran berbasis ICT mendukung efektivitas pembelajaran dan meningkatkan motivasi di lingkungan pembelajaran terlepas dari gender baik laki-laki maupun perempuan [3].
Sejak 1 dekade ini telah muncul pula istilah serious game yaitu suatu aplikasi permainan yang tidak bertujuan untuk hiburan, tetapi bertujuan untuk edukasi, militer, kesehatan dan pelatihan serta pengembangan (training and development)[1]. Dalam penelitian ini, aplikasi permainan ELISA merupakan suatu serious game yang dibuat atas permintaan dari Departemen Kedokteran Hewan di suatu universitas dengan tujuan untuk membantu siswa tahun ke-3 dalam memahami konsep ELISA (enzyme-linked immuno sorbent assay).
Ada 5 tahapan yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu:
1. Requirement gathering (studi literatur mengenai konsep ELISA dan analisis pengguna)
2. Desain dan analisis database 3. Implementasi
4. User Testing
5. Analisis dan review aplikasi
Tahapan-tahapan tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada bab selanjutnya.
Kontribusi yang diberikan dari penelitian ini adalah memberikan gambaran bahwa aplikasi permainan sebagai salah satu media yang interaktif dapat mendukung
pembelajaran dimana dalam penelitian ini mengambil studi kasus untuk memahami konsep ELISA. Beberapa batasan dalam aplikasi ini akan dijelaskan pada bab Kesimpulan dimana pembaca dapat mengambil pelajaran dari penelitian yang telah dilakukan ini.
2. Metode Penelitian
2.1
Requirement Gathering
Pada tahap awal dibutuhkan pemahaman konsep tentang ELISA yang akan digunakan untuk mendesain database dan juga analisis pengguna aplikasi sehingga bisa dirinci tentang desain antar-muka untuk aplikasi permainan ini.
2.1.1 Konsep ELISA
Untuk melakukan uji serologi dengan menggunakan ELISA dibutuhkan beberapa perangkat sebagai komponen utama yaitu antibody (Ab), antigen (Ag), imunoprob, substrat, reagen penghenti reaksi (blocking reagent), bufer, dan cawan ELISA.
Gambar 1 Diagram enam varian teknik ELISA
Ada 6 teknik yang digunakan dalam ELISA yaitu : [A] = DAS-ELISA Langsung, [B] = F(ab')2 ELISA Tidak Langsung, [C] = DAS-ELISA Tidak Langsung, [D] = DAS-ELISA dengan konjugat Protein A yang dilekatkan pada lubang cawan ELISA, [E] = ELISA Langsung dengan Ag virus dilekatkan pada lubang cawan, [F] = ELISA Tidak Langsung dengan Ag dilekatkan pada lubang cawan. Y = Ab virus, V = F(ab')2 virus, YE = konjugat Ab virus-enzim, ● = Ag (virus), A = protein A,AE = konjugat
Protein A-enzim, A-E = konjugat Ig hewan pertama-enzim.[6]. Untuk mengetahui perbedaan teknik masing-masing akan dijelaskan lebih lanjut di gambar 1. Beberapa kemungkinan kombinasi didokumentasikan dan dibuat sebagai landasan untuk membuat desain basis data untuk tahap selanjutnya.
Untuk lebih jelasnya, berikut ini adalah beberapa contoh kombinasi ELISA untuk mendeteksi antigen yang tercantum pada tabel 1.
Tabel 1 Aturan Kombinasi Untuk Mendeteksi Antigen
Langkah Elemen Category
Element Keterangan
1 Start ELISA Plate
2 Capture Antibody (Plate is coated with this) Mouse Anti-Ag / Sheep Anti-Ag/ Pig Anti-Ag, Goat Anti-Ag / Rabbit Anti Ag
Pilih Satu Dari Capture Antibody
3 Testing for... in patient’s serum (The Antigen will bind to the capture Antibody if it is present in the patient’s serum) Hepatitis B/ Dengue Virus / Ross River Virus / Influenza / HIV / Herpes Virus Simplex I Pilih virus ( antigen) yang ingin di tes. 4 Primary Antibody (Must be specific for the Antigen and different to capture Antibody) Sheep Anti-Ag/ Pig Anti-Ag / Goat Anti-Ag/ Rabbit Anti Ag / Mouse Anti-Ag Jika di capture antibody memilih mouse anti-Ag, maka di primary antibody harus memilih selain mouse anti-ag. Misal Sheep Anti-Ag 5 Secondary Antibody Conjugate (Must be specific for the Primary Antibody. Has either an enzyme or fluorophore attached) Contoh secondary antibody conjugate untuk Sheep Anti-Ag : Pig Anti-Sheep conj. Enzyme / Goat Anti-Sheep conj. Enzyme/ Rabbit Anti-Sheep conj. Enzyme, Pig Anti-Sheep conj. Fluorophore / Rabbit Anti-Sheep conj. Fluorophore/ Goat Anti-Sheep conj. Fluorophore
Pilih salah satu dari Secondary Antibody Conjugate yang ada di samping.
2.1.2 Profil Pengguna
Pengguna aplikasi ini adalah mahasiswa tahun ketiga program studi kedokteran hewan dan juga dosen. Mahasiswa tahun ketiga akan menggunakan aplikasi ini untuk memahami konsep ELISA, sedangkan dosen akan menggunakan aplikasi ini untuk mengajar atau mendemonstrasikan konsep ELISA kepada mahasiswa. Secara umum, berikut ini adalah detail pengguna yang tercantum pada Tabel 2.
Tabel 2 Profil Pengguna
Aspek Rincian
Umur 20- 40 tahun
Computer Literacy Paham akan dasar-dasar penggunaan
komputer Latar belakang ilmu
Biologi / Kedokteran Hewan Jenis Kelamin Laki-laki dan perempuan
Bahasa Inggris
2.2 Desain dan Analisis Basis Data
Berdasarkan studi pustaka mengenai varian teknik ELISA yang dijelaskan di bab sebelumnya, maka desain database dapat dilakukan. Dalam hal ini, beberapa kombinasi yaitu antibody, antigen, detector, conjugate, capture antibody akan tersimpan pada entitas CorrectCombinations. Selain itu, dalam aplikasi ini juga akan ada beberapa level permainan yang dapat dimainkan. Berikut ini adalah desain basis data untuk aplikasi ELISA yang terdapat pada gambar 2.
Gambar 2 Desain Basis Data Aplikasi ELISA
2.3 Implementasi
Aplikasi permainan ELISA dibuat dengan teknologi Flash dan bisa diakses melalui website. Berikut ini adalah flowchart dari website yang dibangun dengan CMS Drupal.
Gambar 3 Flowchart Website
Ada 2 macam tes yang dapat dilakukan untuk aplikasi ini yaitu tes antibody dan tes antigen untuk mengetahui keberadaan suatu virus pada hewan. Untuk tes antigen ada 6 virus yang dapat diketahui, yaitu :
• Hepatitis Virus
• Dengue Virus
• Ross River Virus
• Influenze
• HIV
• HerpesVirus Simplex 1
Sedangkan untuk mendeteksi apakah ada antibody yang dapat melawan beberapa virus, ada 4 macam antibody virus yang dapat diketahui, yaitu:
• Chicken Pox
• Measles
• Hepatitis A
• Rubella
Berikut ini beberapa tampilan untuk aplikasi permainan ELISA. Pada gambar 4 adalah tampilan awal aplikasi, lalu setelah pengguna memilih tombol play maka akan muncul dua pilihan, apakah pengguna akan memilih untuk mendeteksi antibody atau antigen seperti yang terdapat pada gambar 5. Lalu pada gambar 6 dan 7 adalah tampilan untuk pilihan beberapa virus pada menu yang ada. Pengguna dapat memilih apakah akan memasukkan antigen atau conjugates atau elemen yang lain ke dalam tabung percobaan ELISA.
Gambar 4 Tampilan Awal Aplikasi Permainan ELISA
Gambar 5 Menu Pilihan Utama Aplikasi Permainan ELISA
Gambar 6 Pilihan Untuk Mendeteksi Antigen
Gambar 7 Pilihan Untuk Mendeteksi Antibody
Gambar 8 Tampilan Pada Saat Pengguna Memilih Untuk Mendeteksi Antibody untuk Hepatitis B.
Untuk memperjelas aturan permainan ELISA, berikut ini adalah contoh kasus dimana pengguna memilih fitur deteksi antigen dengan memilih Hepatitis B sebagai virus yang akan diuji. Setelah mengklik tombol Hepatitis B, tampilan permainan akan menjadi seperti pada gambar 9 di bawah ini. Sesuai aturan yang dijelaskan pada tabel 1 mengenai kombinasi yang harus dilakukan, pada tampilan permainan ELISA, pengguna memilih Conjugate -> MouseAnti-Ag -> Mouse Anti Hepatitis B Capture. Lalu dilakukan incubate dan wash dengan menekan tombol tersebut. Setelah itu pengguna memilih antigen yaitu yang sesuai dengan virus yang akan diuji yaitu hepatitis B. Selanjutnya, pengguna memilih elemen yang ketiga, yaitu dengan syarat tidak boleh sama dengan elemen pertama dan harus mengandung antigen yang akan diuji. Beberapa dapat dipilih, misalnya Goat Anti Hepatitis B Antibody, Rabbit Anti Hepatitis B Antibody atau Sheep Anti Hepatitis B Antibody. Pada skenario ini, pengguna memilih Sheep Anti Hepatitis B Antibody. Setelah itu, karena pengguna memilih Sheep Anti Hepatitis B
Antibody, pengguna harus memilih Conjugates yang sesuai yaitu yang mengandung Anti Sheep Conjugates, misalnya Pig Anti Sheep Conjugates, Goat Anti Sheep Conjugates atau Rabbit Anti Sheep Conjugates. Dalam skenario ini, pengguna memilih Pig Anti Sheep Conjugates dan muncul pilihan untuk mensubstrat kromogen untuk mengetahui apakah kombinasi yang telah dilakukan benar atau tidak seperti yang terdapat pada Gambar 10. Setelah itu, pengguna akan melihat tampilan seperti pada gambar 11 ketika kombinasi yang dilakukan adalah benar. Ketika pengguna memilih untuk melanjutkan kombinasi ELISA yang lain, di halaman utama akan terlihat bahwa tes untuk hepatitis B telah diselesaikan (Gambar 12). Apabila pengguna melakukan simulasi ELISA yang salah, maka akan muncul pemberitahuan bahwa kombinasi yang dilakukan adalah salah (Gambar 13). Setelah itu akan ada beberapa pilihan untuk pengguna yaitu melakukan tes ELISA yang sama, mencoba yang lain atau kembali ke menu utama.
Gambar 9 Tampilan Pada Saat Pengguna Memilih Capture dan Memasukkan ke dalam ELISA plate
Gambar 10 Tampilan Pada Saat Pengguna Memilih Semua Elemen dan Mengidentifikasi Apakah Kombinasi ELISA yang Dipilih Adalah Benar
Gambar 11 Tampilan Pada Saat Pengguna Telah Membuat Kombinasi ELISA yang Benar
Gambar 12 Deteksi Antigen Virus Hepatitis B telah Berhasil Dilakukan
Gambar 13 Tampilan Ketika Pengguna Melakukan Simulasi Kombinasi ELISA dengan Kurang Tepat
2.4 User Testing
Pada tahapan ini melibatkan 42 mahasiswa dari program studi kedokteran hewan untuk mencoba aplikasi permainan ELISA. Pengguna diminta untuk mencoba aplikasi permainan ELISA dan menjawab beberapa pertanyaan berikut ini.
Tabel 3 Daftar Pertanyaan Untuk Tes Usability No Aspek Pertanyaan
1 Efficiency How many steps were required to solve the
problem (in the game screen)?
2 Accuracy How many incorrect combinations were
submitted? What were they?
3 How many incorrect elements were submitted?
What other elements were submitted in conjunction to them?
4 Recall How much do you remember after using the
prototype? Were there any significant moments during your use of the application?
5 Response How do you feel about the tasks completed? Are you confident or stressed? Would you recommend the application to anyone?
3. Hasil Percobaan
Hasil tes usability dari aplikasi ELISA diilustrasikan dari tabel berikut ini.
Tabel 4 Hasil Tes Efisiensi Aplikasi ELISA
Min Steps Max Steps
Efficiency 8 12
Tabel 5 Hasil Tes Akurasi Pengguna
1 2 3 4
Incorrect Combinations 57% 43% 0 0 Incorrect Elements 29% 29% 0 42%
Tabel 6 Hasil Tanggapan Terhadap Aplikasi
Total Percentage Liked The Application 43% Feeling Stressed 57%
Dari segi efisiensi, pengguna yang mengikuti user testing dapat menyelesaikan aplikasi ELISA dalam 8-12 langkah, akan tetapi ada catatan bahwa ada pengguna yang mengisi dalam satuan waktu yaitu 10-15 menit dengan beberapa langkah. Lalu, dari segi akurasi pengguna menghasilkan kombinasi yang kurang tepat sebanyak 1 dan 2 dari 15 menit waktu yang diberikan. Akan tetapi, 57% pengguna mengalami kesulitan dalam menggunakan aplikasi ini. Beberapa permasalahan yang ditemui yaitu aplikasi ini belum memberikan label pada elemen yang ada pada aplikasi permainan ini sehingga membingungkan pengguna.
4. Kesimpulan
Aplikasi permainan ELISA telah membantu pembelajaran sains terutama mahasiswa Kedokteran Hewan sebelum melakukan uji serologi di laboratorium. Hal ini dapat terlihat dari hasil percobaan tes usability pada mahasiswa yang telah dilakukan. Beberapa kekurangan dari penelitian ini yaitu:
• Pada tahapan penelitian ini belum dilakukan ujicoba pengguna terhadap dosen sehingga belum diketahui dampak yang signifikan terhadap dosen.
• Dari sisi teknologi, aplikasi permainan ini menggunakan teknologi yang kurang populer saat ini.
Untuk pengembangan aplikasi, disarankan
menggunakan teknologi aplikasi terbaru misalnya Unity 3D.
• Beberapa saran dari pengguna yang mengikuti uji coba adalah dengan menambahkan label pada elemen-elemen yang ada pada permainan sehingga pengguna tidak akan salah dalam memilih elemen.
REFERENSI
[1] Bergeron, B, 2006, “Developing serious games (game development series)”.
[2] Lequin, RM, 2005, "Enzyme Immunoassay (EIA)/Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)". Clinical
Chemistry51 (12): 2415–2418.
[3] Papastergiou, M., 2009, “Digital game-based learning in high school computer science education: Impact on educational effectiveness and student motivation”, Computers & Education, 52(1), 1-12.
[4] Rachmawati, S., Lee, A., Murdiati, T. B., & Kennedy, I. , 2004, April, “Pengembangan Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Teknik untuk Analisis aflatoksin B1 pada Pakan Ternak”. In Prosiding Seminar
Parasitologi dan Toksikologi Veteriner (pp. 133-148).
[5] RATUNDIMA, E. M., SUARTHA, I. N., & MAHARDHIKA, I. G. N. K., 2012, “Deteksi Antibodi terhadap Virus Classical Swine Fever dengan Teknik Enzyme-Linked Immunosorbent Assay”, Indonesia Medicus Veterinus, 1(2).
[6] Suryadi, Y., & Manzila, I., 2016, “Potensi pemanfaatan perangkat diagnostik ELISA serta variannya untuk deteksi patogen tanaman”, Jurnal AgroBiogen, 5(1), 39-48. Ariana Yunita, memperoleh gelar S.Kom dari Teknik Informatika Institut Teknologi Sepuluh Nopember tahun 2009. Lalu pada tahun 2015 memperoleh gelar M.I.T, M.B.A di James Cook University, Townsville, Australia. Pada tahun 2016 sampai dengan sekarang menjadi staf pengajar di program studi Ilmu Komputer Universitas Pertamina.
