Pengembangan Biosensor dengan Menggunakan Teknik Screen Printing untuk Deteksi Kadar Kolesterol

PENGEMBANGAN BIOSENSOR DENGAN MENGGUNAKAN
TEKNIK SCREEN PRINTING UNTUK DETEKSI KADAR
KOLESTEROL

Oleh :
Saor Roy Julianus
G74104001

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

Saor Roy Julianus. PENGEMBANGAN BIOSENSOR DENGAN MENGGUNAKAN
TEKNIK SCREEN PRINTING UNTUK DETEKSI KADAR KOLESTEROL. Dibimbing
oleh Setyanto Tri Wahyudi dan Pratondo Busono

Abstrak
Telah dilakukan pengembangan biosensor kolesterol dengan metode screen printing.
Desain elektroda dengan konfigurasi tiga elektroda kemudian dikarakterisasi konduktifitas AC dan
impedansi AC elektroda kerja dengan variasi frekuensi 42 Hz sampai dengan 100 kHz. Proses

imobilisasi enzim kolesterol oksidase dengan mediator 1,1’-Dimethylferrocene dilakukan pada
suhu ruangan dengan cara drop coating pada permukaan elektroda kerja. Setelah itu pengujian
strip biosensor kolesterol dilakukan dengan teknik cyclic voltammetry. Sampel kolesterol yang
digunakan 100 mg/dl, 125 mg/dl, 150 mg/dl, 175 mg/dl, 200 mg/dl, 250 mg/dl, 300 mg/dl.
Pengujian stabilitas strip biosensor dilakukan dengan menyimpan strip biosensor yang telah
diimobilisasi enzim ke dalam refrigerator selama delapan hari dengan suhu -150C. Hasil penelitian
didapat konduktifitas AC dan impedansi AC elektroda kerja sebesar 4,8 x 10 -4 Siemens.m-1 dan
9,039 KΩ. Sensitifitas biosensor kolesterol diperoleh sebesar 3x10-7 μA.mg-1dl dan sensitifitas
biosensor kolesterol hari ke-8 menurun 97% dari nilai sensitifitas hari ke-0 menjadi
9x10-9μA.mg-1dl sehingga stabilitas penyimpanan strip biosensor sangat tidak stabil dan
memuaskan. Akurabilitas strip biosensor kolesterol diperoleh sangat rendah.

Kata Kunci : Biosensor kolesterol, kolesterol oksidase, screen-printing elektroda, cyclic
voltammetry, konduktifitas elektroda, , sensitifitas biosensor, stabilitas biosensor, akurabilitas
biosensor

PENGEMBANGAN BIOSENSOR DENGAN
MENGGUNAKAN TEKNIK SCREEN PRINTING
UNTUK DETEKSI KADAR KOLESTEROL

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Oleh :
Saor Roy Julianus
G74104001

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

Judul Skripsi : Pengembangan Biosensor dengan Menggunakan Teknik Screen
Printing untuk Deteksi Kadar Kolesterol
Nama

: Saor Roy Julianus

NIM

: G74104001

Menyetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

(Setyanto Tri Wahyudi,M.Si)

(Pratondo Busono, Ph.D)

NIP: 19760731 200501 1 003

NIP: 19620808 198803 1 001

Mengetahui :

Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Irzaman, M.Si)
NIP: 19630708 199512 1 001

Tanggal Lulus :

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Padang Sidimpuan, Kabupaten Tapanuli Selatan pada
tanggal 31 Juli 1986 dari pasangan Drs.Barmen Dongoran dan Frida Antalena
br.Tampubolon. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara. Penulis
menyelesaikan masa studi di sekolah dasar di SD Xaverius Padang Sidimpuan
selama enam tahun, kemudian melanjutkan ke SLTP Kesuma Indah Padang
Sidimpuan selama tiga tahun. Penulis lulus dari SMU Negeri 2 Padang Sidimpuan
pada tahun 2004 dan pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan
sarjana strata satu di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam (FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Fisika

Dasar untuk mahasiswa TPB tahun ajaran 2005-2008. Penulis juga aktif dalam
organisasi kemahasiswaan sebagai anggota dan pengurus Himpunan Mahsiswa
Fisika IPB (HIMAFI) tahun 2005-2007, Anggota dan pengurus Unit Kegiatan
Mahsiswa (UKM) Persekutuan Mahasiswa Kristen yaitu Komisi Kesenian tahun
2005-2007. Selama perkuliahan penulis aktif dalam training dan seminar-seminar
baik di dalam kampus maupun di luar kampus sebagai anggota ataupun panitia.

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena atas segala kasih dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian
yang berjudul Pengembangan Biosensor dengan Menggunakan Teknik Screen
Printing untuk Deteksi Kadar Kolesterol. Penelitian ini dilakukan sebagai salah
satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.
Penulis ucapkan trimakasih yang tak terhingga kepada kedua orang tua,
adik yang selalu memberikan cinta, semangat, dorongan, doa yang tulus,
kesabaran dan kasih sayang tiada henti. Ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada seluruh staf Teknologi Farmasi dan Medik TIAB BPPT
PUSPIPTEK Serpong atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan; Pak Arief

Barkah, Pak Adi, Mba Nur, Pak Subintoro dan Pak Amrizal. Kepada Bapak
Setyanto Tri Wahyudi dan Bapak Pratondo Busono sebagai pembimbing skripsi
yang selalu memberikan motivasi untuk segera menyelesaikan penelitian ini.
Kepada teman-teman jurusan fisika IPB. khususnya untuk teman-teman angkatan
41 dan teman-teman di Vilmer : Bang Rato, Bang Sanggam, Diar Erstantyo,
Buyung, Riduan, Okto, Stefanus, Hari, Joner Simanjuntak dan Wagner, yang telah
banyak membantu penulis selama ini.
Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat untuk kita
semua. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk
kemajuan dari aplikasi biosensor yang dikembangkan ini. Semoga Tuhan Yang
Maha Esa senantiasa melimpahkan kasih dan karunianya untuk kita semua.
Amiin.
Bogor, Desember 2009
Saor Roy Julianus
NIM G74104001

DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................. i
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................................ ii

PRAKATA ......................................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .............................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... vii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................... vii
PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1
Latar Belakang ......................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian...................................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................................... 1
Biosensor ................................................................................................................. 1
Metode Elektrokimia ................................................................................................ 2
Metode Voltametri ................................................................................................... 3
Voltametri Siklik ...................................................................................................... 4
Ferosen .................................................................................................................... 5
Kolesterol ................................................................................................................ 6
Enzim ...................................................................................................................... 7
Imobilisasi Enzim ..................................................................................................... 8
Resistansi dan Konduktifitas Listrik .......................................................................... 9
EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy )....................................................... 10
BAHAN DAN METODE ...................................................................................................

Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................................................
Alat dan Bahan .........................................................................................................
Pembuatan Elektroda ................................................................................................
Desain Layout Elektroda ................................................................................
Pencetakan Desain Elektroda pada Alat Sablon atau Screen Printing ..............
Pembuatan Elektroda dengan Metode Screen Printing ....................................
Karakterisasi EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) ...................................
Imobilisasi Enzim .....................................................................................................
Preparasi Enzim Kolesterol Oksidase..............................................................
Proses Imobilisasi Enzim................................................................................
Karakterisasi SEM (Scanning Electron Microscope) ................................................
Pengujian Strip Biosensor Kolesterol .......................................................................
Preparasi Sampel Kolesterol ...........................................................................
Tes CV ( Cyclic Voltammetry ) .......................................................................

10
10
10
10
10

11
11
11
12
12
12
13
13
13
13

HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................................
Karaktrisasi EIS .......................................................................................................
Karakterisasi SEM....................................................................................................
Hasil Tes CV............................................................................................................

13
13
14
15

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................... 17
Kesimpulan ........................................................................................................................ 17
Saran .................................................................................................................................. 17
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 17
LAMPIRAN ....................................................................................................................... 20

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Nilai arus puncak katodik (oksidasi) dengan variasi konsentrasi kolesterol ................. 15
Tabel 2. Nilai arus puncak katodik (oksidasi) setelah hari ke-0 ................................................ 16
Tabel 3. Nilai arus puncak katodik (oksidasi) setelah hari ke-8 ................................................ 17

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Komponen utama biosensor ................................................................................... 2
Gambar 2. Konfigurasi elektroda dalam sel elektrokimia ......................................................... 3
Gambar 3. Kurva voltametri penyapuan-linier ......................................................................... 3
Gambar 4. Kurna arus sebagai fungsi potensial pada voltametri siklik...................................... 4
Gambar 5. Struktur molekul ferosen ........................................................................................ 6

Gambar 6.Struktur Kolesterol.................................................................................................. 6
Gambar 7. Molekul lipoprotein ............................................................................................... 6
Gambar 8. Kurva energi aktifasi tanpa katalis dan terkatalis enzim .......................................... 7
Gambar 9. Mekanisme reaksi enzim. ....................................................................................... 7
Gambar 10.Kurva hubungan antar laju reaksi, konsentrasi enzim dan substrat.. ........................ 8
Gambar 11. Enzim dalam keadaan jenuh. ................................................................................ 8
Gambar 12. Strip Biosensor Kolesterol.................................................................................... 11
Gambar 13. Grafik Hubungan Zre Vs Zim............................................................................... 12
Gambar 14. Mekanisme reaksi katalisis enzimtik pada kolesterol ............................................. 12
Gambar 15. Grafik Konduktifitas Elektroda kerja,Ө + KӨl 1 M, log f Vs log ....................... 14
Gambar 16. Grafik Impedansi elektroda kerja C+KCl 1 M, Zre Vs Zim ................................... 14
Gambar 17. Hasil SEM dengan perbesaran 200 kali................................................................. 14
Gambar 18. Hasil SEM dengan perbesaran 200 kali................................................................. 15
Gambar 19. Voltamogram Siklik dengan variasi sample kolesterol .......................................... 15
Gambar 20. Kalibrasi kurva sensitifitas biosensor kolesterol. ................................................... 15
Gambar 21. Voltamogram siklik sample kolesterol hari ke-0 ................................................... 16
Gambar 22. Voltamogram siklik sample kolesterol hari ke-8 ................................................... 17
Gambar 23. Kalibrasi kurva sensitifitas biosensor hari ke-0 dan hari ke-8 ............................... 17

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram alir penelitian ........................................................................................ 21
Lampiran 2. Gambar peralatan penelitian ................................................................................ 22
Lampiran 3. Data tabel hasil pengukuran LCR-meter............................................................... 23
Lampiran 4. Data tabel hasil perhitungan konduktifitas AC elektroda kerja .............................. 24
Lampiran 5. Data tabel hasil perhitungan impedansi AC elektroda kerja .................................. 25
Lampiran 6. Voltamogram untuk semua konsentrasi kolesterol yang diuji ................................ 26
Lampiran 7. Voltamogram konsentrasi kolesterol setelah hari ke-8 .......................................... 27

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Perkembangan biosensor kolesterol
sangat
penting
di
tengah-tengah
berkembangnya penyakit kardiovaskular
yang mengancam kesehatan utama manusia
di seluruh dunia. Amperometrik kolesterol
biosensor menggunakan kolesterol oksidase
telah menjadi fokus dari riset biosensor [1].
Kolesterol LDL merupakan bahan
yang tidak seharusnya beredar dalam
sirkulasi darah melebihi kadar 160 mg/dl.
Kolesterol masuk ke dalam tubuh sebagian
besar masuk ke dalam tubuh melalui
makanan. Kolesterol banyak ditemukan
dalam daging, telur dan makanan berlemak.
Jika mengkonsumsi makanan tersebut secara
berlebihan maka kadar kolesterol dalam
darah akan meningkat drastis. Akhir-akhir
ini mulai banyak yang sadar akan
pentingnya menjaga kadar kolesterol dalam
darah. Hal ini sangat penting untuk
menurunkan angka kematian akibat penyakit
jantung dan pembuluh darah. Penyakit
jantung sudah menjadi penyakit yang umum
saat ini. Penyakit ini bisa menyerang siapa
saja terutama bagi mereka yang telah berusia
di atas 50 tahun. Pada usia ini jantung
bekerja lebih berat akibat peningkatan
tekanan pembuluh darah tepi. Peningkatan
tekanan darah tepi paling sering disebabkan
oleh penumpuikan plak kolesterol pada
dinidng pembuluh darah [2].
Kadar kolesterol dalam tubuh
dapat diketahui melalui tes pemeriksaan
kadar kolesterol darah. Pemeriksaan ini
biasanya dilakukan dalam laboratorium.
Pemeriksaan akan menghasilkan data
perkiraan kadar kolesterol yang beredar
dalam sirkulasi darah. Hasil tes rutin yang
dilakukan
di
laboratorium
akan
membutuhkan waktu yang lama untuk
mengetahui hasilnya dan tentu biaya juga
tidak sedikit. Selain itu pemeriksaaan tidak
hanya memeriksa kadar kolesterol dalam
darah tapi juga kadar protein dan kreatin.
Metode
analisis
telah
dikembangkan oleh manusia agar menjadi
lebih fleksibel dan target analisis akurat
untuk berbagai senyawa kimia dan biokimia.
Karakteristik seperti spesivitas, sensitifitas
dan
biaya
merupakan
hal
perlu
dipertimbangkan dalam mengembangkan
metode analisis yang turut mempengaruhi
keberhasilan atau kegagalan dari teknologi
pengukuran baru [1].

Berdasarkan latar belakang di atas
maka dikembangkanlah biosensor kolesterol
yang dapat khusus mengukur kadar
kolesterol dalam darah secara langsung.
Biosensor kolesterol ini diharapkan memiliki
kemampuan deteksi kadar kolestrol dengan
selektifitas yang tinggi, akurat, stabil dan
murah. Oleh karena itu dikembangkanlah
transduser biosensor kolesterol dengan
imobilisasi enzim sehingga lebih selektif
lagi dalam pendeteksian kadar kolesterol
dalam darah.
Pada penelitian ini akan dilakukan
perancangan desain elektroda, pembuatan
elektroda dengan metode screen printing,
imobilisasi enzim kolesterol oksidase
dengan mediator 1,1’-Dimethylferrocene,
karakterisasi elektroda dengan metode EIS
(Electrochemical Impedance Spectroscopy)
dan SEM (Scanning Electron Microscope)
serta melakukan pengujian kinerja biosensor
kolesterol yang dikembangkan dengan tes
CV (CyclicVoltametry ).
Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini
adalah mengembangkan biosensor berbasis
enzim untuk deteksi kadar kolesterol dengan
biaya yang murah. Tujuan khusus dari
penelitian
ini
adalah
menentukan
konduktifitas,
impedansi,
sensitifitas,
stabilitas dan akurabilitas dari biosensor
kolesterol.
TINJAUAN PUSTAKA
Biosensor
Biosensor
menurut
definisi
klasiknya
merupakan
suatu
perangkat/instrumen
analitik
yang
menggunakan biomolekul (enzim, antibodi,
jaringan, sel dan mikroba) untuk melakukan
pengenalan/deteksi/rekognisi (recognition)
akan suatu zat (bio) kimia tertentu.
Perubahan
sifat
fisika-kimia
pada
biomolekul
yang
mempresentasikan
informasi ditransduksikan dengan transduser
fisis menjadi besaran listrik [3].
Biosensor
terdiri
atas
dua
komponen utama yaitu bioreseptor dan
transduser. Bioreseptor adalah molekul yang
akan mengenali analit target, dapat berupa
enzim khusus, atau protein terikat seperti
antibodi. Bioreseptor diimobilisasi di atas
permukaan transduser. Interaksi spesifik
antara analit target dan tempat pengenalan
analit pada bioreseptor akan menghasilkan

perubahan kimia-fisika yang kemudian akan
dideteksi dan diukur oleh transduser [4].
Transduser yang banyak digunakan
dalam suatu biosensor adalah transduser
elektrokimia,
optoelektronik,
kristal
piezoelektronik, field effect transistor, dan
termistor. Proses yang terjadi dalam
transduser dapat berupa kalorimetrik
biosensor,
potensiometrik
biosensor,
amperometrik biosensor, optikal biosensor,
maupun piezo-elektrik biosensor. Sinyal
yang keluar dari transduser kemudian
diproses dalam suatu sistem elektronik
misalnya recorder atau komputer [5].
Skema operasi dari biosensor kimia
diilustrasikan dalam Gambar 1. Dalam
bentuk skema umumnya biosensor terdiri
dari selector, transducer, dan detector yang
terhubung dalam jalur yang tepat. Selector
memberi selektifitas pada sensor dan
umumnya diikuti oleh filter pada sisi
rekognisi. Jika sisi rekognisi ini dari
biomolekul (seperti enzim, reseptor, antibodi
atau DNA) maka alat ini disebut biosensor.
Sisi rekognisi penting untuk menghasilkan
sinyal kimia (perubahan dalam ikatan kimia)
pada ikatannya dengan analit dan fungsi dari
transduser adalah mengkonversi proses
tersebut ke dalam pengukuran sinyal fisik
(elektrik,termal, mekanik, optik dan
magnetik) dan melewatkan sinyal ke
detektor yang akan menghasilkan output
elektrik [6].
Generasi
pertama
biosensor
dikemukakan oleh Clark dan Lyons (1962)
yang diimplementasikan oleh Updike dan
Hicks. Generasi ini menggunakan elektroda
oksigen dan mengukur penurunan arus yang
disebabkan konsumsi oksigen akibat reaksi
enzimatik. Generasi kedua mengukur arus
yang dihasilkan dari reaksi elektro enzimatik
pada sebuah molekul redoks yang berperan
sebagai mediator transfer elektron antara
enzim dan elektroda. Enzim sebagai reseptor
terikat secara kovalen dengan permukaan
transduser. Prinsip ini telah dikomersilkan
dalam pengukuran kadar gula darah
menggunakan glukosa meter. Generasi
ketiga biosensor berdasarkan transfer
elektron secara langsung dari sebuah enzim
pada permukaan elektroda. Enzim terikat
pada sebuah peralatan elektronik yang akan
mentransduksikan dan memperkuat sinyal
yang dihasilkan [7,8].

Gambar 1 Komponen utama biosensor [6]

Metode Elektrokimia
Metode
elektrokimia
dapat
mendeteksi pertukaran elektron yang terjadi
pada reaksi redoks enzim. Sehingga
didapatkan hubungan dengan konsentrasi zat
yang terkait dalam reaksi redoks tersebut
[3].
Reaksi (bio) elektrokimia dapat
dianalisis
dari
pengukuran
arus
(amperometric),
pengukuran
potensial
(potentiometric),
dan
pengukuran
konduktifitas bahan (conductomeric) di
antara elektroda. Selain itu teknik
impedimetric juga dapat digunakan dalam
analisis reaksi elektrokimia. Impedimetric
pengukurannya
berdasakan
impedansi
(resistansi dan reaktansi) dan efek luas
permukaan, yang menggunakan teknologi
transistor untuk mengukur arus sebagai hasil
pengaruh potensiometrik pada elektroda [9].
Metode elektrokimia yang biasa
dipakai yaitu : Voltammetry (dengan
mengukur tegangan terhadap arus yang
tetap), Amperometry (tegangan tetap, arus
terukur), Cyclic Voltamemetry (arus yang
diukur terhadap suatu tegangan yang
berubah dengan fungsi segitiga terhadap
waktu [3].
Reaksi elektrokimia merupakan
suatu reaksi kimia yang diakibatkan oleh
adanya perbedaan potensial atau ketika suatu
beda potensial dihasilkan akibat adanya
reakasi kimia. Proses elektrokimia pada
dasarnya adalah suatu reaksi redoks dimana
energi dihasilkan oleh reaksi yang spontan
untuk menghasilkan arus listrik atau ketika
adanya arus listrik dapat menstimulasi

terjadinya reaksi kimia. Dalam reaksi redoks
terjadi suatu perubahan bilangan oksidasi
dari atom atau ion akibat terjadinya transfer
elektron [10].
Teknik Voltametri siklik telah
digunakan secara efektif untuk menentukan
kadar kolesterol dalam sistem. Biosensor
amperometrik mengukur perubahan arus
pada elektroda indikator melalui oksidasi
elektrokimia atau reduksi dari produk dalam
reaksi biokima. Dalam amperometrik
biosensor potensial elektroda dijaga konstan
ketika arus diukur [11].
Sensor elektrokimia terdiri dari
elektroda pembanding (reference electrode),
elektroda pendukung (counter electrode or
auxillary electrode) dan elektroda kerja
(working electrode), yang juga dikenal
sebagai
elektroda redoks.
Elektroda
pembanding, umumnya dibentuk dari
Ag/AgCl, jaraknya dijaga dari tempat reaksi
bertujuan untuk menjaga potensial awal dan
potensial stabil. Elektroda pembanding
memiliki nilai potensial yang telah diketahui
konstan serta tidak sensitif terhadap
komposisi larutan yang dianalisis. Elektroda
kerja berperan sebagai elemen transduksi
dalam reaksi biokimia [9]. Elektroda kerja
merupakan tempat terjadinya reaksi yang
akan merespon analit target. Elektroda
pendukung membentuk hubungan dengan
larutan elektrolit sehingga arus mengalir ke
elektroda kerja. Elektroda pendukung
diperlukan untuk memperkecil kesalahan
dari tahanan sel dalam mengontrol potensial
elektroda kerja [1].
Konfigurasi
tiga
elektroda
digunakan untuk meminimalkan kesalahan
yang diakibatkan oleh adanya lapisan
produk reaksi yang ada pada elektroda.
Lapisan ini akan mengakibatkan adanya
hambatan tambahan pada sel elektrokimia.
Elektroda pembanding dan elektroda kerja
dibuat sedekat mungkin agar diperoleh hasil
pengukuran dengan hambatan sel yang
minimal. Jarak elektroda pemdanding dan
kerja
yang
terlalu
dekat
dapat
mengakibatkan adanya ganguan karena spesi
produk yang menempel pada elektroda.
Elektroda pendukung dapat mengatasi
permasalahan jarak elektroda pembanding
dan kerja. Elektroda pendukung akan
memberikan jalur alternatif aliran elektron
dalam sel elektrokimia, dengan demikian
pada elektroda pembanding tidak akan
terbentukl lapisan produk reaksi. Hal ini
akan membuat pengukuran dapat dilakukan
dengan hambatan sel yang minimal [10].

Gambar 2 Konfigurasi elektroda dalam
sel elektrokimia [12]
Metode Voltametri
Metode
analisis
voltametri
didasarkan pada pengukuran arus listrik
sebagai fungsi perubahan potensial listrik
yang diterapkan pada sel elektrolisis. Sel
elektrolisis terdiri dari elektroda kerja
(working electrode), elektroda pembanding
(reference electrode), dan elektroda
pendukung (auxillary electrode) [13] .
Mekanisme
transfer
elektron
melalui ion-ion dalam elektrolit menuju
permukaan elektroda dapat melalui tiga cara
yaitu cara konveksi, migrasi, dan difusi.
Pergerakan
akibat
konveksi
dapat
disebabkan oleh pengadukan larutan secara
mekanik atau akibat perbedaan panas pada
setipa bagian larutan. Pergerakan akibat
migrasi disebabkan oleh tarik menarik
elektrostatik anali-analit dalam larutan atau
analit-elektroda. Perpindahan ion akibat
difusi disebabkan oleh adanya perbedaan
konsentrasi (gradien konsentrasi) pada setiap
bagian larutan. Pada voltametri diusahakan
hanya pengaruh difusi yang terlibat,
sehingga dalam larutan ditambah elektrolit
pendukung (supporting electrolyte) untuk
menghilangkan pengaruh migrasi ion dan
larutan
uji
tidak
diaduk
untuk
menghilangkan pengaruk konveksi [13].
I

V
Gambar 3 Kuva voltametri penyapuanlinear [14]

Jenis keluaran
dari
metode
voltametri ini ada dua yaitu voltametri
penyapuan linear dan voltametri siklus.
Gambar 3 menunjukkan keluaran dari
voltametri penyapuan linear, pada awalnya
potensial rendah dan arus katoda disebabkan
oleh migrsi ion dalam larutan. Akan tetapi
saat potensial mendekati potensial reduksi
dari zat terlarut tereduksikan, arus katodanya
bertambah besar. Segera setelah potensial
melebihi potensi reduksi, arus berkurang
disebabkan polarisasi konsentrasi elektroda
karena sekarang terdapatkekuranagn zat
terlarut tereduksikan di dekat elektroda ini
[15].
Aplikasi metode voltametri tidak
sebatas pada penggunaan untuk kepentingan
analitik tetapi juga nonanalitik, seperti
penelitian mengenai proses dan mekanisme
oksidasi-reduksi pada berbagai media,
proses adsorpsi, dan mekanisme transfer
elektron pada permukaan elektroda yang
dimodifikasi. Metode voltametri hanya
melibatkan analit-analit pada daerah
permukaan elektroda kerja. Fenomena pada
permukaan elektroda yang berpengaruh
terhadap pengukuran secara voltametri
meliputi reaksi oksidasi/reduksi analit, arus
yang timbul, dan lapisan difusi yang
terbentuk [1].
Voltametri Siklik
Voltametri siklik termasuk dalam
metode
pengukuran
potensiodinamik
elektrokimia. Eksperimen voltametri siklik
memiliki proses yang lebih panjang dari
Voltametri penyapuan-linear. Voltametri
siklik dikarakterisasi dari peningkatan
potensial elektroda kerja dari potensial awal
ke potensial berikutnya dan kembali lagi.
Hal ini menunjukkan bahwa potensial awal
dan potensial penyapuan adalah parameter
yang dapat disesuaikan begitu juga bahanbahan elektrolit terutama konsentrasi dan
temperaturnya dapat juga mempengaruhi
[16].
Voltametri siklik mengukur nilai
listrik sebagai fungsi aluran potensial
dengan rentang potensial awal sama dengan
potensial akhir. Perpindahan elektron pada
bagian antar muka elektroda-elektrolit
terjadi pada saat potensial diubah secara
linear dengan laju tertentu sampai suatu
potensial tertentu yang memungkinkan
senyawa elektroaktif dalam sel mengalami
reaksi redoks. Perpindahan elektron ini
menyebabkan kenaikan arus mencapai suatu
nilai tertentu yang kemudian akan turun

kembali. Pada turun kembali, potensial
dialurkan ke arah sebaliknya sehingga
senyawa yang terbentuk mengalami reaksi
reduksi bila sebelumnya mengalami oksidasi
atau sebaliknya [17].

Gambar 4 Kurva arus sebagai fungsi
potensial pada metode voltametri
siklik [18]
Voltamogram siklus yang khas
terlihat dalam Gambar 4. Bentuk kurvanya
pada awalnya menyerupai kurva eksperimen
penyapuan linear, tetapi setelah potensial
mulai turun, terdapat perubahan arus yang
cepat disebabkan konsentrasi spesies
teroksidasikan tinggi di dekat elektroda.
Ketika potensialnya mendekati potensial
yang diperlukan untuk mengoksidasikan
spesies tereduksi, terdapat arus anoda yang
besar sampai oksidasinya sempurna dan arus
kembali nol. Bentuk keseluruhan kurva itu
memberikan perincian kinetika proses
elektroda [15].
Sistem respons ini disebut juga
polarisasi kurva atau bergantung dari aliran
arus yang melewati potensial elektroda.
Kurva ini juga menentukan spektrum
elektrokimia dari sistem. Sebuah arus
puncak pada kurva polarisasi berhubungan
dengan setiap reaksi pada elektroda. Jika
potensial ekuilibrium dari reaksi ini saling
berdekatan satu sama lain maka puncak yang
berhubungan dengan reaksi akan overlap.
Setiap puncak dikarakterisasi oleh beberapa
data awal (Gambar 3), yaitu: potensial (Ep)

dan arus (Ip) puncak, potensial setengah
gelombang (E1/2 ketika I=Id/2) dan potensial
saat setengah puncak (Ep/2 ketika I=Ip/2).
Cara membaca densitas arus dari puncak
ditunjukkan dalam Gambar 4. Asumsikan
reaksi reversibel elektroda dari konsentrasi
spesi elektroaktif di setiap titik kurva
polarisasi kurva harus berhubungan dengan
Persamaan Nernst [16] :

E  E , 

RT Co,
ln
nF C r ,t

(1)
Potensial elektroda yang bergantung waktu
dalam kasus metoda potensiodinamik
dinyatakan dalam persamaan :

E  Ei  v

(2)
Dengan mensubsitusikan E dalam
Persamaan 1 dengan hubungan Persamaan
2 dan menyusun hubungan perbandingan
konsentrasi permukaan dari oksidasi dan
reduksi spesi bergantung waktu dan
potensial penyapuan dinyatakan dalam
Persamaan 3 :

Co,
C r ,

 nF

 exp 
.( Ei  v  E  , )
 RT


(3)

Persamaan – persamaan di atas
merupakan dasar untuk menurunkan
deskripsi matematis dari bentuk umum
kurva polarisasi potensiodinamik.
Nilai arus puncak maksimum dapat
dihitung dari Persamaan 4 yang diturunkan
dari deskripsi persamaan di atas :
1

1

1

 nF  2 2 2
i p  0.4463nFc 
  Do
 RT 

o

(4)

Nilai dari potensial setengah puncak dan
perbedaan antara potensial puncak dan
setengah puncak dinyakan dalam Persamaan
5 dan Persamaan 6 :

E p / 2,c  E1 / 2  1,09
E p ,c  E p / 2,c  2,2.

RT
nF

RT 56,6

mV
nF
n

(5)

(6)

Dapat disimpulkan bahwa potensial puncak
dan karakteristik potensial lainnya adalah
potensial rata-rata penyapuan yang berdiri
sendiri dan densitas arus puncak sebanding
dengan v1/2, ketika reaksi reversibel.

Persamaan di atas dapat digunakan untuk
menentukan jumlah perubahan elektron
dalam reaksi di elektroda atau untuk
menentukan koefisien difusi dari spesi
elektroaktif [16].
Keterangan :
Do = koefisien difusi oksidasi (cm2..s-1)
υ = sweep rate (V/s)
Ep,c = potensial puncak katodik (V)
T = 298 K
Ep/2 = potensial puncak setengah (V)
Ip,c = arus puncak katodik (A)
Ei = potensial inisial (V)
F
=
konstanta faraday 9,6485×104
-1
C.mol
R = konstanta gas (8,31451 JK-1mol-1)
Co, = konsentrasi oksidasi (mol.cm-3)
Cr, = konsentrasi reduksi (mol.cm-3)
E , = potensial formal

Ferosen
Mediator adalah suatu molekul
yang dapat menggerakkan bolak-balik
elektron antara pusat redoks enzim dengan
elektrode. Mediator digunakan sebagai
perantara elektron antara elemen pengenal
dengan elektroda. Cara ini dapat efektif
menghilangkan
senyawa
penggangu
tergantung sampel yang digunakan, yaitu
sampel tersebut dapat dihasilkan pada
potensial dimana reaksi oksidasi/reduksi
senyawa pengganggu tidak terjadi. Mediator
yang dapat digunakan pada biosensor yaitu
ferosen, ferosianida, kuinon, kompleks
rutheum [20]. Mediator yang digunakan
harus dapat mentransfer elektron lebih cepat.
Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh
mediator yakni memilki kelarutan yang
sesuai dalam larutan encer atau pelarut
organik, bersifat reversibel, stabil dalam
bentuk tereduksi dan teroksidasinya,
memilki potensial redoks yang lebih rendah
dari potensial oksidasi zat-zat pengganggu
atau analit, tidak adanya reaksi langsung
dengan substrat enzim, serta kurang sensitif
terhadap pH dan efek kekuatan ion pada
media [1].
Ferosen adalah kompleks logam
organik dengan rumus molekul Fe(C5H5)2
[21]. Ferosen merupakan senyawa besi
berwarna oranye yang sangat stabil. Ferosen
menunjukkan kestabilan termal yang tinggi
walaupun ada anggapan umum ikatan logam
transisi karbon akan sangat tidak stabil.
Namun dengan jelas ditunjukkan bahwa
senyawa ini memiliki struktur berlapis

dengan
lima
atom
karbon
gugus
siklopentadienil terikat secara simultan pada
atom besi [22]. Titik leleh ferosen berkisar
172-1740C, titik didih 2490C, memiliki
kelarutan dalam pelarut organik seperti
benzena, dietileter, metanol, etil alkohol, dan
kerosin. Ferosin juga bersifat stabil, tidak
beracun, tidak bereaksi dengan asam, basa
dan ultra violet [1].
Ferosen
mengoksidasi
sebuah
elektron pada potensial rendah, sekitar 0.5 V
Vs saturated calomel electrode (SCE).
Oksidasi ferosen menghasilkan sebuah
kation stabil yang disebut ferrocenium.
Ferrocenium kadang-kadang digunakan
sebagai bahan pengoksidasi karena produk
reaksi ferosen segera terpisah dari produk
ion [23].

Gambar 5 Struktur molekul ferosen [21]

ester asam lemak yang dihasilkan dari reaksi
esterifikasi oleh enzim asil KoA : kolesterol
asiltransferase (ACAT) di sitoplasma [ 26].
Kolesterol dibuat di dalam tubuh dan juga
diperoleh
melalui
makanan.
Hati
membentuk sebagian besar kolesterol di
dalam tubuh yang membantu mengangkut
lemak ke berbagai bagian tubuh yang
membutuhkan lemak untuk energi dan
perbaikan jaringan tubuh yang rusak [27].
Lipoprotein merupakan senyawa
pembawa yang berfungsi sebagai penggerak
dalam pembuluh darah [24]. Senyawa ini
dibentuk dari ikatan lipid dengan protein.
Lipoprotein di dalam plasma darah
mengangkut molekul-molekul lipid seperti
triasil gliserol, fosfolipid, dan kolesterol
melalui aliran darah dari satu organ ke organ
lainnya. Lipoprotein juga mengandung anti
oksidan yang larut dalam lemak. Pembagian
lipoprotein
dilakukan
berdasarkan
densitasnya yaitu : kilomikron, lipoprotein
densitas sangat renda (Very Low Density
Lipoprotein, VLDL, 0.95-1.006 g/cm3),
lipoprotein densitas rendah (Low Density
Lipoprotein, LDL, 1.006-1.063 g/cm3 ), dan
lipoperotein densitas tinggi (High Density
Lipoprotein, HDL, 1.063-1.210
g/
cm3 ) [26].

Kolesterol
Kolesterol merupakan sterol utama
dalam tubuh manusia. Kolesterol merupakan
komponen struktural membran sel dan
lipoprotein plasma, dan juga merupakan
bahan awal pembentukan asam empedu serta
hormon steroid. Sterol dan derivatnya sukar
larut dalam larutan berair tetapi larut dalam
pelarut organik terutama alkohol. Sehingga
senyawa ini dimasukkan dalam golongan
lipid [24].

Gambar 7 Molekul lipoprotein [25]

Gambar 6 Struktur kolesterol [25]
Kolesterol mempunyai 2 gugus
metil yang terikat pada C-13 dan C-10
dengan 5 ikatan rangkap. Rantai cabang
hidrokarbon terikat pada atom C-17,
sedangkan gugus hidroksil pada C-3.
Kolesterol disimpan di dalam sel sebagai

Partikel
LDL
mengangkut
kolesterol dari hati ke seluruh bagian tubuh.
Jika kolesterol yang tersedia lebih dari yang
dibutuhkan, LDL akan beredar dalam aliran
darah dan akhirnya tertimbun pada bagian
dalam diniding pembuluh darah. LDL
disebut ”kolesterol jahat” karena dapat
menyebabkan
penyumbatan
dan
berkurangnya pasokan darah [27]. Partikel
HDL memindahkan ester kolesteril ke hati
sebagai organ yang dapat mengeluarkan

kelebuhan kolesterol atau sebagian besar
diubah menjadi asam empedu. [26]. HDL
juga dikenal sebagi ”kolesterol baik” karena
berjalan mengikuti aliran darah dari areaarea tepi (perifer) tubuh sambil membawa
kolesterol ke hati untuk dihancurkan [ 27].
Kadar LDL yang tinggi (>160
mg/dl) akan meningkatkan resiko penyakit
hati, arteri koroner dan stroke. Sebaliknya,
kadar HDL yang dibutuhkan untuk
mengurangi resikio penyakit hati, arteri
koroner dan stroke lebih dari 40 mg/dl (pria)
dan 50 mg/dl (wanita). Kadar kolesterol
dalam darah adalah kurang dari 200 mg/dl
(resiko rendah), 200-239mg/dl (normal, dan
lebih dari 240 mg/dl(resiko tinggi) [27,28].
Enzim
Enzim merupakan suatu protein
yang dapat mengkatalisis suatu reaksi kimia
dalam makhluk hidup. Protein ini memiliki
ukuran yang berada pada kisaran 62 residu
asam amino hingga lebih dari 2500 residu
asam amino. Sama seperti protein, enzim
tersusun dari rantai lurus asam amino yang
kemudian mengalami proses pelipatan
membentuk suatu struktur tiga dimensi.
Setiap urutan asam amino yang berbeda
akan menghasilkan struktur unik dan akan
memiliki sifat yang berbeda pula [29].
Beberapa enzim membutuhkan
kofaktor dan koenzim untuk sebagaimana
mestinya. Kofaktor dapat berupa logam
anorganik sedangkan koenzim berupa
senyawa organik seperti vitamin. Semua
enzim adalah protein kecuali sebagian kecil
dari molekul RNA katalitik. Enzim akan
kehilangan aktivitasnya akibat panas, asam
atau basa (perubahan pH), pelarut organik,
atau apa saja yang bisa menyebabkan
denaturasi protein. Enzim mempunyai sifat
khas yaitu bekerja pada substrat dan reaksi
tertentu.. Enzim sebagai katalis dapat
menurunkan energi aktivasi suatu reaksi.
Akibatnya hanya dibutuhkan energi yang
kecil untuk mengubah reaktan menjadi
produk. Reaksi yang dikatalis oleh enzim
lebih cepat dibanding dengan reaksi tanpa
katalis [26].
Pengaruh suhu terhadap enzim
telah diamati karena struktur protein
menentukan aktifitas enzim maka jika
struktur ini terganggu aktifitas akan berubah.
Proses denaturasi protein berlaku juga untuk
protein-protein enzim. Enzim sering
memperlihatkan kerapuhan akibat suhu, jika
dipanaskan sehingga kurang lebih di atas
500C kebanyakan tetapi tidak semua enzim

akan terdenaturasi. Denaturasi akibat suhu
tinggi biasanya ireversibel karena gaya-gaya
ikatan lemah yang penting rusak akibat
meningkatnya getaran termal komponen
atom-atomnya. Pada kondisi yang tidak
menyebabkan denaturasi kebanyakan enzim
menunjukkan adanya suhu optimum [30].
Suatu
reaksi
kimia
dapat
berlangsung
karena
molekul-molekul
reaktan A pada suatu waktu tertentu
mengalami keadaan aktif, yaitu apabila
energi molekul tersebut dalam keadaan
energi
pengaktifan.
Dalam
keadaan
demikian ikatan kimia dalam molekul dapat
pecah
sehingga
memungkinkan
terbentuknya produk P. Keadaan transisi
terjadi ketika molekul A ada dalam keadaan
aktif dan energi pengaktifan diartikan
sebagai jumlah energi yang dibutuhkan oleh
satu mol zat pada temperatur tertentu untuk
membawa semua molekul ke-keadaan
aktifnya [31].

Gambar 8 Kurva energi aktifasi tanpa
katalis Enzim dan terkatalisis
Enzim [ 32]
Kinetika
enzim
merupakan
gambaran kuantitatif dari aktifitas enzim.
Kinetika ini mengukur rata-rata reaksi dan
afinitas terhadap substrat dan inhibitor.
Kinetika dapat menggambarkan mekanisme
reaksi enzim. Leonor Michaelis dan Mud
Menten menyatakan bahwa ketika substrat
mengikat sisi aktif dari suatu enzim
kemudian membentuk kompleks enzim
substrat selama fase transisi substrat diubah
menjadi produk [26].

Tahap katalisis

E+S

ES

ES*→EP→E+P

Ikatan substrat
Gambar 9 Mekanisme reaksi enzim
E mewakili enzim bebas, S substrat,
ES kompleks antara enzim dan substrat, ES*
keadaan aktif atau transisi dari kompleks
tersebut, EP kompleks antara enzim dan
produk, dan P produk bebas. Dalam
formulasi yang tidak begitu rinci ES*
dihilangkan
guna
penyederhanaan.
Umumnya substrat lebih banyak terdapat
dari pada enzim sehingga hanya sebagian
dari S yang terikutkan dalam ES pada suatu
waktu tertentu. Bagian S yang membentuk
ES mempunyai kandungan energi yang lebih
tinggi dari pada S bebas, karena pengaruh
penstabilan ES maka kondisi yang secara
statistik tidak mungkin ini tetap berlangsung
sepanjang waktu yang diperlukan untuk
katalisis. Ketika ES diubah menjadi EP
terdapat penurunan stabilitas sehingga EP
berdisosiasi menghasilkan produk bebas plus
enzim. Siklus ini dapat berulang ratusan atau
ribuan kali tiap menit [30].

Gambar 10 Kurva hubungan antara laju
reaksi, konsentrasi enzim
dan konsentrasi substrat [33]

Gambar11 Enzim dalam keadaan jenuh
[34]
Dengan meningkatnya konsentrasi
substrat, aktifitas enzim akan bertambah
karena
kemungkinan
terbentuknya
kompleks enzim-substrat menjadi semakin
besar. Kenaikan ini akan terus terjadi
seiring dengan bertambahnya konsentrasi
substrat sampai pada suatu keadaan jenuh
dimana jumlah enzim menjadi faktor
pembatas. Pada keadaan ini penambahan
konsentrasi substrat tidak memiliki
pengaruh lagi terhadap laju reaksi. Proses
ini diilustrasikan dalam Gambar 10 dan
Gambar 11 [10 ].
Jika laju reaksi awal didefenisikan
sebagai laju teramati untuk sejumlah
enzim bila konsentrasi produk yang
terbentuk mendekati nol, digambarkan
sebagai fungsi konsenstrasi substrat maka
hasilnya akan nampak seperti pada
Gambar 10. Kurva yang menghubungkan
titik–titik yang diamati akan berupa
hiperbola dan akan
mendekati nilai
maksimum secara asimtotis seperti
diperlihatkan oleh Vmaks. Ini merupakan
kecepatan awal maksimum yang dapat
dicapai tanpa penambahan jumlah enzim [
30].
Salah
satu
enzim
yang
diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti
kedokteran dan industri adalah enzim
kolesterol oksidase ( 3β-hidroksisteroid
oksidase). Kolesterol oksidase termasuk
enzim oksido reduktase, yakni enzim yang
berperan dalam reaksi redoks. Beberapa
mikroba yang mampu menghasilkan enzim
ini adalah Nokardia sp., Streptomyces
hygroscopicus.,
dan
Brevibacterium
sterolicum [1].
Imobilisasi Enzim
Imobilisasi biomolekul dilakukan
agar dapat dipakai berulang kali untuk
proses sensing dan tentu saja agar reaksi
yang terjadi pada biomolekul memberi
pengaruh langsung secara fisik pada
transduser [3].

Proses imobilisasi enzim biasanya
mengalami
reduksi
dalam
aktifitas
reaksinya. Imobilisasi enzim memilki
beberapa keuntungan pada enzim terlarut
yaitu jumlah total enzim yang dibutuhkan
lebih sedikit dan imobilisasi enzim dapat
digunakan lagi, proses dapat dioperasikan
secara terus menerus dan dapat dikontrol,
produk mudah dipisahkan, kegagalan dalam
reaksi materi diperkecil, dan dalam beberapa
bahan, aktifitas, dan stabilitas enzim dapat
secara mudah diubah dengan imobilisasi.
Setiap
metode
imobilisasi
memiliki
keterbatasan dan penting untuk
menemukan prosedur yang tepat bagi
partikel enzim dan aplikasi yang mudah,
tidak terlalu mahal dan mempermudah
imobilisasi enzim dengan aktifitas dan
stabilitas yang baik [19].
Dalam imobilisasi enzim pada
permukaan penting untuk memilih metode
perlakuan imobilisasi yang akan mencegah
kehilangan aktifitas enzim dengan tidak
mengubah sifat kimia atau kelompok reaktif
dalam ikatan enzim [35].
Ada beberapa metode untuk
imobilisasi enzim yaitu carrier binding,
metode ini terdiri dari adsorpsi fisik, ikatan
ionik, dan ikatan kovalen. Metode adsorpsi
fisik memanfaatkan gaya van der waals,
ikatan ionik, dan gaya hidropobik antar
materi [3,35]. Metode ini berdasarkan
adsorpsi fisik protein pada permukaan
matriks
dan
prosesnya
sederhana.
Keuntungan utama yang berhubungan
dengan adsorpsi langsung pada permukaan
benda adalah prosesnya sederhana dan dapat
digunakan pada kondisi tertentu [11].
Metode adsorpsi membutuhkan preparasi
yang minimal dan tergantung substrat.
Kelemahan
metode
ini
adalah
ketergantungan terhadap suhu, pH pelarut,
kekuatan ionik, serta memilki stabilitas yang
cepat [3].
Metode ikatan ionik berdasarkan
ikatan ionik dari enzim protein dengan
pembawa zat terlarut sehingga terjadi
pertukaran ion. Keuntungan dari metode ini
adalah ikatan antara enzim dengan carrier
mudah terlepas. Oleh karena itu metode
ikatan ionik menyebabkan sedikit perubahan
dalam bentuk dan sisi aktif dari enzim.
Kebocoran enzim dari carrier dapat terjadi di
larutan substarat yang kekuatan ioniknya
tinggi atau berdasar variasi pH. Hal ini
menyebabkan gaya ikatan antara enzim dan
carrier lebih lemah dari ikatan kovalen [35].

Metode ikatan kovalen digunakan
untuk mendapatkan imobilisasi yang
bertahan lama. Misalnya adalah pada
reversibilitas. Reversibilitas dapat diperoleh
dengan memanfaatkan teknik tertentu seperti
Metal-cheating [3]. Metode ini berdasarkan
ikatan enzim dan zat terlarut yaitu ikatan
kovalen. Kondisi untuk imobilisasi dengan
ikatan kovalen lebih rumit dari pada kasus
adsorpsi fisik dan ikatan ionik. Oleh karena
itu ikatan kovalen dapat merubah struktur
dan pusat aktif enzim, kehilangan aktifitas
dan perubahan dari substrat. Metode kovalen
relatif lebih mahal. Gaya ikatan antara enzim
dan carrier sangat kuat sehingga kebocoran
enzim tidak terjadi [35].
Metode berikutnya adalah cross
linking. Metode ini berdasarkan ikatan
kovalen antara molekul enzim, dengan
menggunakan
reagen
multifungsional
sehingga mempermudah terbentuknya tiga
dimensi kumpulan cross link. Metode cross
link digunakan untuk menjaga stabilitas
adsorbsi enzim dan juga mencegah
kebocoran. Metode ini dapat menyebabkan
perubahan signifikan sisi aktif enzim yang
membuat kehilangan aktifitas enzim selama
proses preparasi. Metode entrapping
berdasarkan lokalisasi enzim dalam kisi-kisi
matriks polimer atau membran. Metode ini
berbeda dari ikatan kovalen dan cross
lingking yaitu enzim tidak terikat ke gel
matriks atau membran [35]. MatrixEntrapment yaitu proses imobilisasi suatu
biomolekul
dibarengi
dengan
elektropolimerisasi sehingga biomolekul
akan dikungkung oleh elektropolimer yang
terbentuk.
Membran-entrapment
yaitu
dengan menyelubungi biomolekul dengan
membran yang misalnya hanya bisa
melewatkan analit tapi tidak melewatkan
biomolekul [3].
Resistansi dan Konduktivitas Listrik
Resistansi suatu material bergantung
pada panjang, luas penampang lintang, tipe
material dan temperatur. Pada material
ohmik resistansinya tidak bergantung pada
arus dan. Hubungan empiris ini disebut
dengan hukum Ohm dinyatakan oleh
Persamaan 7 [36] :

V  IR ; R  kons tan

(7)
Untuk material nonohmik, arus tidak
sebanding dengan tegangan. Resistansinya
bergantung pada arus, didefinisikan secara
matematis oleh Persamaan :

R

  2f

V
I

(8)
Kurva hubungan arus dan tegangan pada
material Ohmik adalah linear sedangkan
material nonohmik kurva hubungannya tidak
linear.
Resistansi suatu kawat penghantar
sebanding dengan panjang kawat dan
berbanding terbalik dengan luas penampang
lintang [36]:
L
R
A
(9)
Di mana  disebut resistivitas material
penghantar. Satuan resistivitas adalah ohm
meter (Ωm). Kebalikan dari resistivitas
disebut konduktivitas :

 

(14)

EIS memilki kemampuan untuk
mempelajari bahan intrinsik material atau
proses spesifik yang dapat mempengaruhi
konduktifitas/resistifitas atau kapasitas dari
sistem elektrokimia. EIS merupakan alat
yang sangat berguna dalam pengembangan
dan analisis material untuk transduksi
biosensor. Teknik impedansi untuk sensor
elektrokimia sangat dibutuhkan dalam
mengamati perubahan bahan elektrikyang
muncul dari peristiwa biorekognisi pada
permukaan
elektroda
termodifikasi.
Contohnya perubahan konduktansi dari
elektroda dapat diukur hasil reaksi
imobilisasi protein dan antibodi-antigen di
atas permukaan elektroda [9].

1



BAHAN DAN METODE
(10)

Konduktivitas listrik adalah kemampuan
suatu bahan untuk menghantarkan arus
listrik . Persamaan 12 merupakan hubungan
konduktivitas listrik dan resistansi :
L
R
A
(11)
 

L
RA

(12)
EIS
(Electrochemical
Impedance
Spectroscopy )
Publikasi
pertama
mengenai
Electrochemical Impedance Spectroscopy
terjadi di tahun 1975 melalui aplikasi secara
sinusoidal dengan variasi potensial U, salah
satunya mengukur hasil respon arus I.
Melalui variasi eksitasi frekuensi f dari
aplikasi potensial di atas range frekuensi
dapat menghitung kompleks impedansi,
jumlah dari riil dan imaginer komponen
impedansi dari sistem fungsi frekuensi
(contohnya frekuensi angular ω). τleh
karena itu, EIS mengkombinasikan analisis
dari riil dan imaginer komponen impedansi
yaitu resiatansi dan reaktansi elektrik seperti
dalam Persamaan 13 [9]
:

Z ( j ) 

U ( j )
 Z r ( )  jZi( ) (3)
I ( j )

Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Teknologi Farmasi dan Medik TIAB BPPT
PUSPIPTEK Serpong dan Laboratorium
Departemen Fisika IPB dari bulan Agustus
2008 sampai bulan Februari 2009.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam
penelitian ini adalah neraca analitik, alat
sablon
atau
screen-printing
dengan
ketebalan screen 180 mesh, PVC sheet, alat
gelas, tisu, Ulano 23, mikropipet, HIOKI
3532-50 LCR Hi Tester dan PotentiostatGalvanostat Model PG 580 yang
dihubungkan ke komputer.
Bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah carbon conductive ink
Elektrodag PF-407 ( Acheson Colloids,
USA), silver chloride (AgCl) Elektrodag
6037SS (Acheson Colloids, USA), silver
(Ag) conductive ink Elektrodag 427SS
(Acheson Colloids, USA), insulator ink
Elektrodag 452SS (Acheson Colloids, USA),
1,1’-Dimethylferrocene
97%
(Sigma),
kolesterol standar, kolesterol oksidase dari
Streptomyces sp 39 unit/mg, triton X-100,
KCl, bufer fosfat 0,2 M pH 7.5 ( KH2PO4 +
Na2HPO4) dan aquades.
Pembuatan Elektroda
 Desain Layout Elektroda
Desain layout elektroda
dibentuk
dengan software Corel Draw 12. Tahap
pertama
adalah
menentukan
bentuk
elektroda yang terdiri dari elektroda kerja,

elektroda
pembanding,
elektroda
pendukung, sirkuit yang menghubungkan
antara ketiga elektroda dengan kaki
elektroda dan insulator sebagai penutup
sirkuit. Ukuran kaki elektroda harus
disesuaikan
dengan
PotentiostatGalvanostat Model PG 580 yang digunakan.
Ukuran elektroda kerja 1,4 cm x 0,6 cm
berbentuk persegi panjang. Elektroda
pembanding dengan panjang 1,4 cm dan
lebar 0,09 cm. Elektroda pendukung
berbentuk persegi panjang dengan ukuran
1,4 cm x 0,2 cm. Bagian insulator dibentuk
persegi panjang dengan ukuran 3 cm x 1,9
cm. Bagian-bagian elektroda ini dipisahkan
p