sesuai dengan persamaan 4-6. Dalam kondisi yang demikian, membran yang terdiri dari Lipoprotein dan karbohidrat telah rusak akibat gerakan ion-ion.
Jadi, pada kondisi tegangan elektroda tersebut, Es = 37,33 kVcm dan kekuatan dielektriknya turun menjadi 0,2 kali terhadap nilai normalnya,
diperlihatkan seperti pada Gambar 4.12b berikut ini.
10 20
30 40
50 60
4000 6000
8000 10000
12000 Tegangan Elektroda Wadah Air -vs- Sudut
Sudut, Derajat T
e g
a n
g a
n E
le k
tr o
d a
, k
V
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
0.5 1
1.5 2
Dielektrik Membran Sel,ers -vs- ErEo
n =ErEo e
rs
Gambar 4.12. Grafik Tegangan Elektroda Wadah Air terhadap Sudut a, dan b Penurunan nilai dielektrik pada kondisi Velek, 5,372 kV.
4.5.3. Analisis Rupture Pada Lipid Bilayer
Kerista Tarigan : Dampak Medan Elektrik Berpulsa Tegangan Tinggi Terhadap Membran Selluler, 2009
Sesuai dengan data pengendalian tegangan seperti pada Tabel 4.2, maka dapat diperkirakan bahwa pada kondisi tegangan minimal
Vi =7,5 kVolt atau Velek = 6,3 kVolt, telah terjadi efek awal breakdown, rupture, kerusakan bahan
dielektrik membran sel saraf tersebut. Dapat dijelaskan bahwa, terjadinya kondisi rupture adalah apabila terjadi
peningkatan intensitas medan elektrik yang sangat kuat, melebihi potensial kritis transmembran maka akan mengakibatkan reduksi ketebabalan, mengecil, pada
membran dan menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid Bilayer sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture sehingga arus listrik
mengalir dan ahirnya membran menjadi irreversible. Hal ini diperlihatkan seperti
pada Lampiran III. Akibat terjadinya kebocoran maka zat-zat kimia di dalam membran keluar
sehingga nematode mati. Hal ini diprediksi beda potensial telah mencapai antara 1 – 1,4 V Fang, 2006; Frida et al., 2000 dan sebesar 0,2 – 1,5 V pada membran
sel mamalia Frida et. al., 2000 dan 1 V Zimmermann, 1982; Pizzichemi,
2007. Dalam kondisi ini dan sesuai dengan persamaan 4-3, maka dalam keadaan
normal Vs = 0,14 V untuk diameter sel 0,5 m, diperoleh 3,733 kVcm, dan dalam keadaan
Vs = 1,4 0V diperoleh Ers = 37,33 kVcm maka proses elektroporasi telah terjadi sehingga membran pada saluran protein maupun
Lipid telah rusak,
rupture, seperti pada Lampiran IV. Kemudian, bila besar medan elektrik yang di alami oleh membran sel yang
diwakili oleh Ers dibandingkan dengan hasil yang diperoleh oleh peneliti terdahulu yaitu membran sel bakteri
Ecoli adalah sebesar 5 – 20 kVcm, model Peleg
Zong et al., 2005, model simulasi Peleg sebesar 5 – 20 kVcm Zhong et al., 2005, 20 – 80 kVcm Pizzichemi, 2007, 35 kVcm Somolinos et al., 2008;
Zhao et al., 2008 , pada biological effects sebesar 40 kVcm Hanafi et al., 2008 sedangkan untuk bakteri pada umumnya adalah sekitar 25 kV
Zhang et al. 1995 dan untuk pasteurisasi mikroorganisma adalah sebesar 20 – 50 kVcm
Ngadi et al., 2003.
Kerista Tarigan : Dampak Medan Elektrik Berpulsa Tegangan Tinggi Terhadap Membran Selluler, 2009
Dari besaran Es tersebut di atas, perbandingan densitas D antara medan
elektrik dalam keadaan rupture Ers, terhadap pada keadaan normal Es dapat
dihitung melalui persamaan 4-6. Dengan demikian, peningkatan kekuatan dielectric strength mencapai 10
kali adalah suatu indikasi bahwa membran sel saraf telah ‘pecah’, rupture. Hal ini
dapat dibuktikan melalui persamaan 4-6, yaitu:
rr
= 2E
n
E
r
Kemudian, bila: E
r
= p E
n
. dimana p adalah peningkatan tegangan
elektroda atau sebagai nilai perbandingan dalam bilangan bulat, maka hubungan E
n
E
r
terhadap p nilai p = 1 – 10 dapat digambarkan seperti pada Gambar 4.13,
berikut ini.
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8 2
n=ErEn e
rr err -vs- n
Efek rupture
Gambar 4.13. Grafik Peningkatan Intensitas Medan E Terhadap
Penurunan kekuatan Dielektrik Membran. Berdasarkan analisis diatas maka akibat peningkatan potensial melampaui
batas ambang maksimal di antara membran maka sifat membran yang semula berupa isolator berubah menjadi konduktor. Hal ini akan mengakibatkan zat-zat
dan ion-ion di dalam membran akan keluar dari jaringan.
4.6. Analisis Pengaruh Faktor Diameter
