Menimbang Aplikasi Biosensor untuk Pangan dan Kesehatan

Oleh Tatang Muttaqin*

BERMULA dari sesi berbagi dengan para Dosen Muda Universitas Padjadjaran yang diinisiasi Rektor Unpad, Prof. Dr. Rina Indiastuti, MSIE, menjadi momen perjumpaan secara virtual dengan teman sekelas di Madrasah Diniyah di kaki Gunung Papandayan sekitar 40 tahun yang lalu, dimana pada Kamis, 31 Maret 2022 lalu dikukuhkan menjadi Guru Besar Bidang Kimia Analitik. Pencapaian akademik tertinggi yang diraih Prof. Dr. Yeni Wahyuni Hartati mengingatkan cuplikan perjalanan panjang perjuangan Pendidikan di masa lalu dan mungkin masih terjadi saat ini.

Mengingat masa kecil di Cisurupan Garut yang merupakan Swiss dari Jawa (Zwitserland van Java), mengingatkan pada kondisi di mana akses pendidikan tak hanya tersedia di desa namun terjangkau secara aman untuk anak seusianya.

Saat itu, jalur kereta api (KA) merupakan jalur jalan kaki alternatif untuk pergi-pulang ke sekolah yang lebih dari 1 KM karena jalan raya lebih berkelok dan menanjak sehingga menjadi lebih jauh jaraknya, jika mengambil jalan pintas yang pendek berupa tapak kaki terkadang tak hanya becek namun juga terhalang pepohonan.

Dalam perjalanan dengan menggunakan KA, kami harus melewati jembatan yang curam dan panjang, jika terpeleset dan terjatuh sangat berbahaya karena pernah beberapa yang terjatuh dari ketinggian tersebut meninggal dunia, innalillahi.

Itulah masa yang menurut Prof. Yeni masa yang penuh bahaya namun alhamdulillah terlewati dengan selamat dan kini mengantarkannya untuk menggenapkan puncak capaian jabatan akademik menjadi Guru Besar Bidang Ilmu Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjajaran dengan menyampaikan orasi bertajuk “Biosensor dalam aplikasinya pada bidang Kesehatan dan Pangan.”

Sepemahaman saya yang awam tentang disiplin ilmu kimia, gagasan yang disampaikan Prof. Yeni merupakan respon ilmuwan di era digital terhadap tuntutan peningkatan layanan kesehatan yang mencakup peralatan esensial, obat-obatan, dan kebutuhan untuk pemanfaatan teknologi informasi yang mudah, andal dan terjangkau, salah satu aplikasi teknologi biosensor.

Menurut Prof. Yeni, biosensor merupakan alat yang mengombinasikan sensitivitas dengan spesifisitas yang tinggi dari proses pengenalan komponen biologis (biomolekul) dengan target yang dihubungkan dengan suatu proses transduksi. Perkembangan aplikasi biosensor dalam kehidupan manusia telah berperan dalam beragam bidang, seperti kesehatan, pertanian, pangan, lingkungan, industri, bahkan pertahanan yang telah berpotensi untuk merespon beraneka keperluan khusus di masa pandemi COVID-19.

Menurut Yeni, biosensor dapat dikelompokkan berdasarkan bioreseptor yang digunakan sehingga dikenal sebagai biosensor berbasis senyawa DNA (genosensor), antibodi (immunosensor), aptamer (aptasensor), dan biosensor lainnya semacam biosensor enzim, organel sel, dan lain-lain.

Genosensor misalnya, dapat digunakan untuk mendeteksi RNA SARS- CoV2 dilengkapi dengan deteksi oksidasi guanin sebagai indikasi target. Tentu saja, hal ini masih memerlukan pengujian validasi klinis. Selain itu, telah dikembangkan pula untuk aplikasi pangan, misalnya untuk mendeteksi kandungan komponen babi. Dalam hal ini, sampel daging mentah babi, sapi, dan ayam dapat dibedakan secara elektrokimia menggunakan screen printed carbon electrode (SPCE) termodifikasi grafena.

Selanjutnya, untuk meningkatkan sensitivitas, dibentuk biokonjugat DNA yang terbentuk antara senyawa biomolekul dengan unsur anorganik, serta dikembangkan juga dengan antibodi maupun protein lainnya. Penempelan biokonjugat DNA memungkinkan biosensor dapat membedakan daging babi dari daging lainnya pada sampel daging mentah, dan dapat mendeteksi kandungan 10% babi dalam sampel makanan olahan.

Di samping DNA, menurut Yeni, penggunaan antibodi sebagai imunosensor efektif untuk mendeteksi berbagai senyawa biomarker penyakit. Immunosensor telah dikembangkan untuk mendeteksi human epidermal growth factor receptor 2 (HER2 atau ErbB2) sebagai biomarker kanker payudara, B-type natriuretic peptide (BNP) sebagai biomarker penyakit gagal jantung, dan protein epithelial sodium channel (ENaC) sebagai biomarker hipertensi.

Untuk mengontrol level protein ENaC yang merupakan protein trans-membran pengatur pertukaran natrium di beberapa jaringan [seperti paru-paru, usus dan ginjal] dalam mendeteksi penyakit yang berkaitan erat dengan hipertensi, dengan memanfaatkan anti-ENaC dan aptamer sebagai bioreseptor. Kadar protein ENaC dapat diukur dalam urin karena ekskresi natrium dari ginjal.

Selanjutnya, pada pengembangan lainnya, aptasensor memiliki stabilitas yang lebih tinggi dalam penggunaannya serta biaya yang lebih murah dibandingkan antibodi di dalam pendeteksian immunosensor.

Untuk mendeteksi mikroorganisme dan biomarker penyakit, kehadiran teknologi biosensor elektrokimia menjadi sangat penting, baik untuk diagnostik dan juga teurapetik. Demikian pula halnya untuk analisis pangan, biosensor diperlukan untuk analisis rutin dengan prosedur dan instrumentasi yang lebih sederhana memiliki kemampuan mendeteksi kontaminan, kandungan bahan makanan maupun minuman, serta kandungan senyawa alergen, aditif, pengawet, material genetically modified organism (GMO), dan pengujian kahalalan produk.

Untuk pengembangan selanjutnya, masih perlu dilakukan pendekatan analitik dan sistem yang dapat diadaptasi. Misalnya jika mikroba dalam campuran multiorganisme dalam sampel-sampel nyata untuk analisis klinis [kesehatan] dan maupun analisis makanan dengan tingkat reprodusibilitas, spesifisitas dan sensitivitas yang tinggi.

Melalui berbagai pengujian, biosensor, sebagai alat yang sesuai dengan green analytical chemistry (GAC), dapat dimodifikasi untuk membuat sistem otomatis sekaligus mampu meminimalisasi risiko kontaminasi dan kesalahan manusia. Dengan uraian tersebut, Biosensor elektrokimia dapat menjadi salah satu kandidat dalam pengembangan sistem sensor yang terintegrasi dengan Internet of Thing (IoT) yang sejalan dengan prioritas pembangunan untuk mengarusutamakan transformasi digital di berbagai sektor, termasuk layanan kesehatan dan keamanan pangan.

Selamat dan sukses Profesor, serta terus berkiprah mencerdaskan anak bangsa dan berkontribusi dalam riset dan inovasi untuk kemajuan bangsa.***

*Penulis, Direktur Pendidikan Tinggi dan Iptek, Kementerian PPN/Bappenas

komentar