Sensor pestisida dari kertas

Beberapa peneliti telah mengembangkan sebuah sensor berbasis kertas yang berubah warna secara otomatis untuk mendeteksi pestisida-pestisida organofosfat dan inhibitor acetylcholinesterase (AChE) lainnya dalam sampel makanan dan minuman. John Brennan dan rekan-rekannya di McMaster University Canada telah membuat suatu peranti bebas-reagen sederhana yang mendeteksi pestisida dalam jumlah nanomolar dalam waktu lima menit pada sampel-sampel seperti susu dan selada.

Kertas merupakan material yang sangat menarik untuk peranti analitik karena relatif murah, melimpah, dan dapat memindahkan fluida dengan kerja kapiler tanpa kekuatan eksternal. Fokus terbaru terhadap platform-platform diagnostik berbasis perubahan warna dan berbasis-kertas telah muncul karena platform-platform semacam ini bisa digunakan pada lokasi dimana sumberdaya yang ada terbatas.

Tim Brennan menggunakan AChE sebagai sebuah reporter karena dihambat oleh pestisida seperti organofosfat dan karbamat. “Organofosfat masih digunakan di negara-negara berkembang untuk penyemprotan tanaman-tanaman pertanian,” papar Brennan. “Sensor yang berbasis AChE memiliki potensi untuk pemeriksaan cepat organofosfat di lapangan.”

Perubahan warna yang didapatkan dengan menggunakan sensor berbasis kertas jelas merupakan bukti konsep penelitian diatas, dan terjadi dalam hitungan detik.

Print inkjet Piezoelektrik digunakan untuk mendeposisikan reagen-reagen pada dasar berbasis kertas untuk penyiapan penggunaan, sehingga reagen-reagen tambahan tidak diperlukan pada saat analisis. AChE dan sebuah substrat yang berubah warna, indofenil asetat (IPA), dijebak dalam dua zona terpisah pada potongan kertas 1 x 10 cm dengan menggunakan tautan-tautan silika yang berasal dari sol-gel biokompatibel, dengan enzim yang terjebak dalam zona pengindera dan IPA yang tersimpan dalam zona substrat.

Untuk menguji sebuah sampel, ujung sensor kertas ditempatkan dalam larutan sampel, yang mengalir melalui kerja kapiler ke zona pengindera dimana ia dibiarkan berikunbasi. Selanjutnya, ujung lainnya dari sensor dicelupkan kedalam air suling sehingga aliran dalam arah berlawanan menekan IPA dari zona substrat ke area pengindera. Disana, AChE menghidrolisis IPA, membentuk perubahan warna dari kuning ke biru. Intensitas warna biru yang diamati (baik dengan mata telanjang atau dengan kamera digital) berbanding terbalik dengan jumlah pestisida yang terdapat dalam sampel. Brennan mengatakan pendekatan aliran dua-arah ini sangat meningkatkan batas deteksi karena memungkinkan analit-analit berinkubasi dalam zona pengindera AChE sebelum IPA datang.

Tim peneliti ini menguji metode pada bahan makanan sesungguhnya seperti susu dan jus apel yang telah dibubuhi dengan pestisida dan ditemukan bahwa sensor berbasis kertas efektif dalam mendeteksi kontaminan. Ketika mereka menguji hapusan yang diambil dari apel yang disemprot dengan pestisida, hasil uji berbasis kertas sebanding dengan metode spektrometri massa konvensional.

“Uji kompetitif dimana analit berkurang, dan bukan meningkat, sinyal lazimnya masih kurang dieksplorasi untuk uji-uji berbasis kertas dibanding uji langsung,” kata Samuel Sia dari jurusan teknik biomedik Columbia University, US.

Para peneliti mengharapkan agar pendekatan mereka bisa digunakan untuk screening unsur-unsur runut dari pestisida dalam lingkungan dan sampel-smpel makanan di lapangan. Akan tetapi, walaupun peranti ini memiliki masa aktif yang sekurang-kurangnya satu bulan jika disimpan pada 4oC, Sia menekankan bahwa ini masih bisa menjadi batu sandungan pada beberapa situasi, karena penyimpanan pada 4oC “tidak layak pada kebanyakan tempat yang jaraknya jauh”.

chem-is-try.org
Adapted from: chemistryworld