Study Dan Aplikasi Efek Medan Elektrik Terhadap Membran Sel Bakteri Escherichia Coli Chapter III V
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat Dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian ini dilaksanakan dibeberapa tempat seperti:
1.
Fakultas Teknik Elektro USU Laboratorium Tegangan Tinggi.
2.
Fakultas Biologi FMIPA USU Laboratorium Mikrobiologi.
Waktu penelitian dilakukan mulai bulan Maret sampai dengan Juni 2013.
Di dalam melakukan penelitian terlebih dahulu dipersiapkan peralatan dengan
berbagai tahap yaitu:
3.2.
1.
Penyediaan sumber tegangan tinggi.
2.
Penyediaan komponen tegangan tinggi.
3.
Penyediaan rangkaian pembentuk pulsa.
4.
Penyediaan sela picu/ sphere gap, switching dengan triger device.
5.
Penyediaan elektroda yang terbuat dari material stainless stell.
6.
Penyediaan ruang sampel dan
7.
Penyediaan sampel.
Komponen Dan Bahan
Komponen dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan
bagian-bagian dari peralatan unit pembangkit tegangan tinggi impulsa, dan
beberapa peralatan diluar dari unit tersebut dipergunakan untuk mengukur dan
mendukung pengambilan data.
Peralatan pembangkit tegangan tinggi impulsa terdapat di Fakultas Teknik
Laboratorium Tegangan Tinggi, adapun komponennya
dan beberapa alat
pengukur untuk mendukung pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1.
Oto transformator.
2.
Test transformator.
3.
Kabel penyambung.
4.
Resistor.
24
Universitas Sumatera Utara
5.
Capasitor.
6.
Dioda.
7.
Sela picu atau Sphere Gap.
10.
Generator tegangan tinggi type YHIG-100KV, 5 KVA.
11.
Resistor, Rp = 416 Ω, 140 kV; Rs = 9500Ω, 140 kV.
12.
Capasitor, Cs = 6000 pF, 140 kV.
13.
Sela picu atau Sphere Gap
14.
Pemicu.
15.
Alat ukur AVO meter.
16.
Oscilloscope dan X-Y recorder YEW 3023
Pada penelitian ini kedua elektroda didesain sesuai dengan kebutuhan yang
lebih kecil dari ukuran chamber , tujuannya adalah untuk menghindari terjadinya
loncatan listrik atau efek frigging antara elektroda, adapun gambaran secara fisik
yang dipakai dalam penelitian ini adalah seperti gambar 3.2, dibuat dari material
stainless stell dengan bentuk lingkaran, ukuran elektroda negatif d =10 mm dan
elektroda positif d = 6mm, sedangkan ruang sampel berbentuk silinder dengan
tinggi =19 mm, r = 14mm dan tebal = 2mm terbuat dari acrylic ( dielectric
strength 500 V/mm), seperti gambar 3.3.
3.2.1. Bahan dan Peralatan
Untuk penyediaan peralatan dan bahan yang dilakukan di Fakultas Biologi
FMIPA Laboratorium Mikrobiologi adalah seperti yang terdapat di bawah ini:
a.
Cawan petri.
b.
Tabung Reaksi.
c.
Cultur escericia coli.
d.
Larutan MC Farland.
e.
H2O (Aquades).
f.
Larutan NaCl
g.
PCA (Plate Count Agar)
h.
Pipet serologi.
i.
Bunsen
25
Universitas Sumatera Utara
j.
Alkohol.
k.
Gelas ukur 500ml
l.
spidol, kertas label.
m.
spatula
n.
Beaker glass
3.2.2. Sampel
Sebagai objek pada penelitian ini adalah suatu mikroorganisme yaitu
bakteri escherichia coli, yang telah dikulturkan sebelumnya di Laboratorium
Mikrobiologi. Dalam pembuatan sampel dilakukan beberapa proses, seperti
sterilisasi untuk menghindari kontaminasi, metode penghitungan bakteri melalui
pengenceran, yang dilakukan di Fakultas Biologi FMIPA Laboratorium
Mikrobiologi.
3.2.3. Penghitung Jumlah Koloni atau Colony Counter
Koloni bakteri adalah sekumpulan dari bakteri-bakteri yang sejenis yang
mengelompok menjadi satu dan membentuk suatu koloni-koloni. Untuk
mengetahui pertumbuhan suatu bakteri dapat dilakukan dengan menghitung
jumlah koloni bakteri. Metode yang biasa digunakan adalah metode pour plate
atau hitung cawan. Metode ini mengasumsikan jumlah bakteri yang ditanam pada
suatu cawan sama dengan jumlah koloni pada cawan tersebut. Untuk
memudahkan menghitung koloni yang berjumlah ratusan pada metode ini
perhitungan dapat dilakukan dengan cara menghitung hanya seperempat pada
bagian cawan dengan hasil perhitungan jumlah perhitungan tersebut dikalikan
empat. Perhitungan pada metode ini juga dibantu dengan alat yang disebut Colony
Counter, setiap koloni yang ditandai maka counter akan menghitung alat
penghitung koloni seperti pada gambar 3.1.
26
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Alat Penghitung Koloni
3.2.4 Pembangkit Medan Elektrik
Peralatan suatu pembangkit medan elektrik untuk membangkitkan suatu
tegangan tinggi berpulsa dapat dilakukan dengan berbagai metoda, diantaranya
adalah dengan mengumpan rangkaian RC dari suatu sumber tegangan tinggi
(Kerista, 2007). Dalam penelitian ini rangkaian yang dipergunakan adalah
generator impul atau rangkaian RLC.
Untuk memperoleh tegangan yang cukup tinggi, kV, dan lebar pulsa yang
sangat sempit
maka dapat dilakukan dengan cara mengatur besaran-besaran
komponen pendukung suatu rangkaian, diantaranya adalah: Ototrafo, Test trafo,
Dioda penyearah, Kapasitor C, Resistor Rp, Rs, L dan Ro serta pemicu sphere
gap, F. Sehingga tegangan out put pada Vo pada gambar (2.7) adalah sama
dengan pada persamaan (2-24). Rancangan secara elektronik pembangkit medan
elektrik seperti pada gambar 3.2 berikut ini:
27
Universitas Sumatera Utara
D
F
Rp
L
Rs
PLN
elektroda
Vdc
Ro
V
C
Vo
Ruang
sampel
elektroda
Ototrafo
Test
Trafo
Gambar 3.2 Model Rangkaian Penelitian
Adapun sebagai objek dari penggunaan medan elektrik pada penelitian ini
adalah suatu chamber, ruang sampel, yang terbuat dari bahan dielektrik yang
berfungsi sebagai komponen kapasitor C.
Sesuai dengan prinsip dasar dari kapasitor C, dimana diantara kedua plat
konduktor dibuat bahan dielektrik, lalu dalam penelitian ini yang menjadi objek
pengamatan adalah bakteri escherichia coli yang merupakan sel, dan sel tersebut
terdiri dari membran. Sel bakteri escherichia coli dalam penelitian ini
diperlakukan sebagai bahan dielektrik.
Bahan elektroda yang terbuat dari stainless stell yang dipergunakan dalam
penelitian ini adalah seperti di bawah ini:
Gambar 3.3 Gambar Elektroda Terbuat Dari Stainless Stell
28
Universitas Sumatera Utara
Dalam penelitian ini chamber atau ruang sampel didesain seperti gambar 3.4
dibawah ini.
Gambar 3.4 Chamber bentuk silinder
3.3.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan suatu prosedur kerja sebagai berikut:
1. Mempersiapkan sumber pembangkit tegangan tinggi dan rangkaian
pembentuk pulsa seperti rangkaian gambar 3.2
2. Membuat suatu chamber, wadah sedemikian rupa sebagai ruang
sampel dan dilengkapi dengan elektroda yang terbuat dari stainless
stell dengan ukuran lebih kecil dari wadah seperti gambar 3.3 dan
gambar 3.4.
3. Mempersiapkan, menguji dan menganalisa generator tegangan
tinggi, sphere gap dengan tegangan pemicu dan rangkaian
pemulsa, RLC.
4. Memprediksi dan menghitung seberapa besar tegangan elektroda
dan medan elektrik, E serta fluksi densitas, D yang bekerja dalam
ruang sampel yang isotropik (homogen linier)
5. Memprediksi dan menentukan seberapa besar medan elektrik dapat
mempengaruhi peningkatan potensial yang dialami membran sel di
dalam ruang sampel.
6. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah bakteri
escherichia coli sebagai bahan dielektrik.
29
Universitas Sumatera Utara
7. Melakukan eksperimen untuk melihat efek variasi tegangan dengan
set-up sebagai berikut:
Dengan cara bakteri escherichia coli yang berada dalam media air
dimasukan kedalam chamber dengan volume 10 ml, lalu ditutup
dengan menggunakan bahan acrylic atau bahan dielectrik.
Chamber tersebut diletakkan diantara kedua elektroda lalu
diberikan tegangan mulai dari 20 kV, 40 kV, 50 kV, 55 kV
kemudian diamati dengan memasukkan
bakteri yang telah
diberikan perlakuan didalam petri sehingga terlihat bacteri yang
bertahan hidup. Setelah diamati lalu dibandingkan dengan kontrol
didalam cawan petri, dan jumlah koloni dihitung dengan
menggunakan colony counter atau penghitung jumlah koloni. Dan
flow chart penelitian dibuat dalam lampiran.
3.4.
Distribusi Potensial Dalam Ruang Sampel
Distribusi potensial, V dan medan elektrik, E di dalam ruang sampel yang
homogen dapat dianggap serba sama asalkan efek fringging pada tepi kedua
elektroda diabaikan. Ruang sampel dua dimensi berikut ini dimodelkan sebagai
sebuah kapasitor plat sejajar. Dengan demikian, distribusi potensial, V adalah
sesuai dengan persaman (2-2).
Distribusi dari kedua besaran V dan E dalam model ruang sampel yang
berisi bahan dielektrik homogen dapat digambarkan seperti matrik pada Gambar
3.5 sebagai berikut:
+V
Garis equipotensial, V
D
Garis medan elektrik, E
0
Gambar 3.5 Distribusi Garis Ekuipotensial,V Medan Elektrik,E Ruang Sampel.
30
Universitas Sumatera Utara
Apabila salah satu elemen matrik pada ruang sampel dalam garis
ekuipotensial V dan garis medan E seperti pada gambar 3.5 diatas, diasumsikan
sebagai suatu kapasitor C dengan suatu bahan dielektrik, dalam hal ini campuran
air homogen dengan mikroorganisme, membran sel syaraf di dalam suatu media
dielektrik, maka akan terjadi peningkatan potensial pada membran syaraf tersebut.
Mikroorganisme bakteri escherichia coli yang terdiri dari membran sel di
dalam suatu media dielektrik, akan mengalami peningkatan potensial pada
keseluruhan media yang terdapat dalam pengaruh medan elektrik yang terdapat
dalam ruang sampel tersebut. Situasi ini diperlihatkan yang dialami di bawah
medan elektrik seperti Gambar 3.6 berikut.
L
S
L
Elektroda, +V
isolator
larutan
D
E
SEL
larutan
Isolator
Elektroda, -V
Gambar 3.6 Model Ruang Sampel
Dari gambar 3.6 di atas, kuat medan elektrik, E dan densitas fluks, D di
dalam ruang sampel diakibatkan oleh perbedaan potensial elektroda, Velek,
sehingga terjadi peningkatan potensial pada membran sel sebanding dengan
lapisan membran pada bakteri escherichia coli.
Umumnya setiap organisme mempunyai karakteristik yang spesifik, baik ukuran,
jari-jari, potensial membran normal dan dielektrik relatif sel yang berbeda-beda.
Untuk spesifikasi model ruang sampel seperti gambar 3.6, dimana bentuk
ruang yang dibuat adalah bentuk silinder dengan ukuran yang dibuat adalah,
diameter 28 mm, tinggi 19 mm dan ketebalan bahan material dielektrik dari
acrylic 2mm (dielectric strength = 500 V/mm)
31
Universitas Sumatera Utara
3.5.
Faktor Peningkatan Potensial Membran Sel
Peningkatan potensial pada membran sel disebabkan perbedaan potensial,
V yang diberikan diantara kedua elektroda dan timbulnya medan elektrik, E
Peningkatan potensial membran sel, dalam hal ini, diasumsikan sesuai dengan
formulasi empiris pada persamaan (2-35), (Lebovka et.al.,2004).
32
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Adapun penelitian dari efek medan elektrik terhadap membran sel pada
bakteri Escherichia coli yang dilakukan adalah berdasarkan metoda medan
elektrik, peralatan modifikasi dan elektroda yang terbuat dari stainless stell yang
dibuat ukuranya lebih kecil dari chamber seperti gambar 3.3 Kemudian
modifikasi untuk ruang sampel adalah seperti gambar 3.4.
Prosedur penelitian dilakukan seperti pada subbab 3.3, sehingga dapat ditentukan
hubungan potensial tegangan tinggi impuls pada ruang sampel Velektroda, Velek,
dengan intensitas medan elektrik dan akibatnya terhadap potensial transmembran
sel pada bakteri escherichia coli. Adapun hasil dan pembahasan penelitian yang
dilakukan adalah sebagai berikut:
4.1.
.
Data Hasil Penelitian
Data dari hasil penelitian yang dilakukan terhadap objek membran sel pada
bakteri escherichia coli, yang diperoleh berdasarkan model rangkaian penelitian,
dimana untuk setiap kenaikan tegangan adalah proporsional terhadap peningkatan
intensitas medan elektrik.
Sedangkan efek intensitas medan elektrik yang diatur dengan peningkatan
tegangan terhadap potensial transmembran sel pada bakteri escherichia coli,
dilakukan pengamatan
pada cawan petri dan penghitungan jumlah bakteri
escherichia coli yang bertahan hidup dengan menggunakan penghitung koloni
atau colony count.
Adapun perlakuan tegangan yang dimulai dari 20 kV, 40kV 50kV dan
55kV yang proporsional dengan peningkatan intensitas medan elektrik terhadap
peningkatan potensial transmembran sel adalah karena pada tegangan tersebut
diperkirakan membran sel telah mengalami rupture sesuai dengan persamaan dan
kondisi kritis sel di atas 1,4 volt, dan untuk melihat bahwa terjadinya efek adalah
seperti data pada tabel 4.2. berikut ini.
33
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Data Pengendalian Tegangan Vin Dan Velek Dan Efek Medan Elektrik
Terhadap Escherichia coli
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(kV)
20
20
20
40
40
40
50
50
50
55
55
55
Colony Forming Unit (CFU)
331
318
307
330
290
279
293
240
232
243
212
225
T = 230C, P = 760 mmHg, n=3 kali perulangan, t = µs, jumlah bakteri= 400
koloni, dc= 0,5, Media air, wadah sampel = petri, lama perlakuan 1,4V.
Menurut teori bahwa dielektrik rupture terjadinya pemecahan dinding
membran sel sehingga terjadi penonaktifan mikroorganisme, dimana peningkatan
potensial transmembran dengan perturbasi medan elektrik dapat mengakibatkan
efek merusak, dan mereduksi ketebalan dinding sel (Fan, et al., 2006),
diantaranya (Lebovka,et al., 2003) secara empiris memberikan persamaan:
43
Universitas Sumatera Utara
ΔVs= 0,75 dc E Cos θ
Jika harga medan elektrik, E pada perlakuan mulai dari 20kV/19mm,
40kV/19mm 50kV/19mm dan 55kV/19mm diuji untuk membuktikan kondisi
kritis membran (θ=600) maka diperoleh:
E
=
∆௦
,ହ௦ఏௗ
, untuk E = 20kV maka:
∆ܸ = ݏ0,75. Cos600 .0,5µm.20kV/19mm
= 1,97 V.
Untuk E = 40kV/19mm maka ∆ܸ = ݏ2x 1,97V = 3,94V, E = 50kV/19mm maka
∆ܸ = ݏ4,93V dan E = 55kV/19mm maka ∆ܸ = ݏ5,43V jika dilihat nilai ∆ܸݏ
diatas maka semua nilainya diatas kondisi kritis atau sel membran telah
mengalami rupture.
Kondisi ini dapat dijelaskan bahwa terjadi kondisi rupture adalah apabila
intensitas medan elektrik yang sangat kuat, melebihi potensi kritis transmembran
yang akan mengakibatkan reduksi ketebalan, mengecil pada membran dan
menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid Bilayer
sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture, sehingga arus lisrik mengalir dan
akhinya memmbran menjadi irreversibel. Akibat terjadi kebocoran maka zat-zat
kimia di dalam membran keluar sehingga escherichia coli mati. Dan bila
dibandingkan dengan penelitian terdahulu sesuai dengan model simulasi untuk
bakteri umumnya berkisar 25 kV (Tarigan K, 2008)
4.5.
Analisa Rangkaian RLC
Rangkaian pembentuk pulsa impuls umumnya dapat dibangun dengan
berbagai bentuk rangkaian seperti, rangkaian generator impuls RC, RLC, MARX
dan sebagainya.
Dalam penelitian ini rangkaian generator impuls adalah dengan
menggunakan rangkaian RLC. Generator ini membutuhkan tegangan tinggi DC
yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan yang dipergunakan dalam penelitian
ini memiliki karakteristik dengan proses pelepasan muatan dalam waktu yang
sangat singkat, sebab yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah tegangan tinggi
44
Universitas Sumatera Utara
DC dapat mencapai target atau membran sel dalam waktu yang sangat singkat
yaitu mikrodetik.
Dari gambar 3.2, rangkaian generator ini membutuhkan tegangan tinggi
DC, dimana tegangan tinggi DC dihasilkan dari penyearah atau dioda yang
tegangan keluarannya dapat diatur. Generator pembangkait impuls ini dilengkapi
dengan sela picu F. Sumber tegangan tinggi DC yang melalui resistor RP akan
mengisi kapasitor pemuat C, misalnya dalam hal rangkaian ini tegangan kapasitor
pemuatnya sebesar V. Jika sela picu diopersikan, maka sela elektroda F terhubung
singkat dalam waktu yang sangat singkat. Melalui sela picu ini muatan kapasitor
C dilepaskan ke rangkaian Rs, L, dan R0. Nilai resistor Rp dibuat besar untuk
menghambat muatan yang datang dari sumber tegangan tinggi DC selama proses
pelepasan muatan dari kapasitor C berlangsung.
Karena pelepasan muatan dari kapasitor muatan C berlangsung dalam
waktu yang sangat singkat dan nilai resistor Rp dibuat besar, maka muatan yang
datang dari sumber tegangan DC dapat dianggap tidak ada. Karena itu selama
proses pelepasan muatan, tidak ada muatan yang sempat mengisi kapasitor
muatan C. Artinya, hanya muatan pada kapasitor pemuat C yang dilepaskan ke
rangkaian Rs, L, dan R0.
Dari gambar 2.7 rangkaian Ekuivalen Generator Setelah Sela Picu Bekerja
nilai R, L dan C dapat diatur, tegangan keluaran generator sama dengan tegangan
pada resistor R0 yaitu
V0 = i R0
Bentuk gelombang yang dihasilkan persamaan 2-19 ditunjukkan pada
gambar 2.8. Dari gambar 2.8 dapat ditentukan lebar pulsa yaitu, mencari titik P
pada muka gelombang yang menunjukkan tegangan pulsa sama dengan 0,3 kali
tegangan puncak Vmaks, karena titik acuan waktu untuk tegangan pulsa petir tidak
sama dengan nol. Lalu dicari titik Q pada muka gelombang yang menunjukkan
tegangan pulsa sama dengan 0,9 kali tegangan puncak Vmaks. Lalu ditarik garis
lurus dari titik P ke titik Q sehingga memotong sumbu waktu. Titik potong garis
ini dengan sumbu waktu adalah titik acuan waktu pulsa.
45
Universitas Sumatera Utara
Suatu tegangan pulsa dinyatakan dengan tiga besaran, yaitu tegangan
puncak Vmaks, waktu muka Tf , dan waktu ekor Tt . Dan Tt adalah lamanya
berlangsung impuls hubung buka dengan nilai tegangan lebih besar daripada
0,9Vmaks. Beberapa negara telah membakukan waktu muka dan waktu ekor ini.
Menurut IEC, waktu muka dan waktu ekor untuk tegangan impuls petir adalah;
Tf x Tt = 1,2 x 50µs sedangkan waktu muka dan waktu ekor untuk tegangan
impuls hubung buka adalah Tf x Tt = 1,2 x 50µs.
Untuk nilai waktu mencapai tegangan maksimum diperoleh dengan
membuat turunan pertama persamaan 2-19 sama dengan nol (dV/dt=0), hasilnya
adalah:
ܶ =
ିଵ
ఈభ ିఈమ
ln మ
భ
Nilai Tf ini disubstitusikan ke dalam persamaan 2-19 yang menghasilkan
ܸ௦ =
ோబ (ఈమ ାఈభ
ோ(ఈమ ିఈభ )
ഀభ
ߝഀభ షഀమ
ಉ
୪୬ మ
ಉభ
ഀమ
− ߝഀభషഀమ
ಉ
୪୬ మ
ಉభ
Sedangkan untuk menetukan nilai R, L dan C adalah sebagai berikut.
Dalam merencanakan suatu generator impuls, terlebih dahulu ditentukan
spesifikasi tegangan keluarannya yaitu tegangan puncak (Vmaks), waktu muka
gelombang Tf dan waktu ekor gelombang Tt. Disamping itu, ditentukan juga
kapasitasnya (W) dan efesiensi tegangan generator (ߟ) yang diinginkan.
Dengan diketahuinya semua spesifikasi di atas, besarnya komponen R, L
dan C dapat ditentukan. Kapasitas generator impuls dinyatakan sebagai energi
yang tersimpan pada kapasitor pemuat, yaitu:
ଵ
ܸܥ = ݓଶ =
ଶ
ଵ
ଶ
(ܥ
ೌೖೞ ଶ
)
ఎ
Dari persamaan 2-25 ini besar kapasitansi kapasitor pemuat C dapat
dihitung. Persamaan 2-22 menyatakan bahwa waktu muka gelombang tegangan
adalah
ܶ =
ିଵ
ఈభ ିఈమ
ln మ.
భ
Salah satu instrumen dasar untuk menganalisa besaran – besaran dalam
kelistrikan seperti mengukur tegangan puncak dan lebar pulsa (pulse width)
46
Universitas Sumatera Utara
adalah dengan menggunakan osiloskop. Berikut ini adalah foto gambar osiloskop
yang menggambarkan pulsa.
Gambar 4.11 osiloskop dan grafik pulsa.
Osiloskop merupakan rangkaian alat untuk pengukuran dan analisa bentuk
gelombang serta gejala lain dalam rangkaian elektronik dengan memanfaatkan
masukan berupa sinyal-sinyal listrik.
Tegangan adalah besaran beda potensial listrik, dinyatakan dalam volts
antara dua titik rangkaian. Tegangan diukur dari puncak kepuncak yaitu dari dari
titik puncak maksimum ke titik puncak minimum. Pengukuran tegangan
dilakukan dengan menghitung jumlah pembagi yang meliputi muka gelombang
pada bagian skala vertikal. Sinyal dapat diatur dengan mengubah–ubah kontrol
vertikal dan pengukuran terbaik dalam skala volts/div. Untuk mengukur
amplitudo puncak ke puncak sinyal sinus menggunakan rumus dibawah ini
Vpp = (jumlah div arah vertikal) x (Volts/div)
Pada saat pengukuran waktu dengan menggunakan skala horizontal pada
osiloskop, dapat diukur lebar pulsa, perioda dan waktu dari pulsa.
47
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari data yang didapat pada penelitian ini dan dari hasil analisa yang
diperoleh maka dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut.
5.1.
Kesimpulan
1.
Dari perlakuan yang diberikan terhadap objek penelitian mulai
dari tegangan 20 kV hingga tegangan 55kV sesuai dengan gambar 4.2
sampai dengan gambar 4.5 dengan intensitas medan elektrik 10.53kV/cm,
21,09kV/cm, 26,31kV/cm dan 28,9 kV/cm terjadinya efek medan elektrik
pada tingkat molekuler, dimana efek dari intensitas medan elektrik
mengakibatkan
peningkatan
potensial
kritis
transmembran
sel
mengakibatkan reduksi ketebalan, mengecil pada membran sel dan
menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid
Bilayer sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture.
2.
Efek medan elektrik pada kondisi kritis
dimana potensial
transmembran lebih besar dari 1,4kV akan mengakibatkan pengaruh
terhadap membran sel dan akan mengalami rupture dan kematian sel
bakteri escherichia coli.
5.2.
Saran
Oleh karena keterbatasan penulis, penelitian ini dilakukan pada
membran sel bakteri dengan menggunakan medan elektrik, maka
diperlukan suatu penelitian tentang aplikasi medan elektrik pada kanker,
yang mana merupakan sasaran penulis.
48
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat Dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian ini dilaksanakan dibeberapa tempat seperti:
1.
Fakultas Teknik Elektro USU Laboratorium Tegangan Tinggi.
2.
Fakultas Biologi FMIPA USU Laboratorium Mikrobiologi.
Waktu penelitian dilakukan mulai bulan Maret sampai dengan Juni 2013.
Di dalam melakukan penelitian terlebih dahulu dipersiapkan peralatan dengan
berbagai tahap yaitu:
3.2.
1.
Penyediaan sumber tegangan tinggi.
2.
Penyediaan komponen tegangan tinggi.
3.
Penyediaan rangkaian pembentuk pulsa.
4.
Penyediaan sela picu/ sphere gap, switching dengan triger device.
5.
Penyediaan elektroda yang terbuat dari material stainless stell.
6.
Penyediaan ruang sampel dan
7.
Penyediaan sampel.
Komponen Dan Bahan
Komponen dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan
bagian-bagian dari peralatan unit pembangkit tegangan tinggi impulsa, dan
beberapa peralatan diluar dari unit tersebut dipergunakan untuk mengukur dan
mendukung pengambilan data.
Peralatan pembangkit tegangan tinggi impulsa terdapat di Fakultas Teknik
Laboratorium Tegangan Tinggi, adapun komponennya
dan beberapa alat
pengukur untuk mendukung pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1.
Oto transformator.
2.
Test transformator.
3.
Kabel penyambung.
4.
Resistor.
24
Universitas Sumatera Utara
5.
Capasitor.
6.
Dioda.
7.
Sela picu atau Sphere Gap.
10.
Generator tegangan tinggi type YHIG-100KV, 5 KVA.
11.
Resistor, Rp = 416 Ω, 140 kV; Rs = 9500Ω, 140 kV.
12.
Capasitor, Cs = 6000 pF, 140 kV.
13.
Sela picu atau Sphere Gap
14.
Pemicu.
15.
Alat ukur AVO meter.
16.
Oscilloscope dan X-Y recorder YEW 3023
Pada penelitian ini kedua elektroda didesain sesuai dengan kebutuhan yang
lebih kecil dari ukuran chamber , tujuannya adalah untuk menghindari terjadinya
loncatan listrik atau efek frigging antara elektroda, adapun gambaran secara fisik
yang dipakai dalam penelitian ini adalah seperti gambar 3.2, dibuat dari material
stainless stell dengan bentuk lingkaran, ukuran elektroda negatif d =10 mm dan
elektroda positif d = 6mm, sedangkan ruang sampel berbentuk silinder dengan
tinggi =19 mm, r = 14mm dan tebal = 2mm terbuat dari acrylic ( dielectric
strength 500 V/mm), seperti gambar 3.3.
3.2.1. Bahan dan Peralatan
Untuk penyediaan peralatan dan bahan yang dilakukan di Fakultas Biologi
FMIPA Laboratorium Mikrobiologi adalah seperti yang terdapat di bawah ini:
a.
Cawan petri.
b.
Tabung Reaksi.
c.
Cultur escericia coli.
d.
Larutan MC Farland.
e.
H2O (Aquades).
f.
Larutan NaCl
g.
PCA (Plate Count Agar)
h.
Pipet serologi.
i.
Bunsen
25
Universitas Sumatera Utara
j.
Alkohol.
k.
Gelas ukur 500ml
l.
spidol, kertas label.
m.
spatula
n.
Beaker glass
3.2.2. Sampel
Sebagai objek pada penelitian ini adalah suatu mikroorganisme yaitu
bakteri escherichia coli, yang telah dikulturkan sebelumnya di Laboratorium
Mikrobiologi. Dalam pembuatan sampel dilakukan beberapa proses, seperti
sterilisasi untuk menghindari kontaminasi, metode penghitungan bakteri melalui
pengenceran, yang dilakukan di Fakultas Biologi FMIPA Laboratorium
Mikrobiologi.
3.2.3. Penghitung Jumlah Koloni atau Colony Counter
Koloni bakteri adalah sekumpulan dari bakteri-bakteri yang sejenis yang
mengelompok menjadi satu dan membentuk suatu koloni-koloni. Untuk
mengetahui pertumbuhan suatu bakteri dapat dilakukan dengan menghitung
jumlah koloni bakteri. Metode yang biasa digunakan adalah metode pour plate
atau hitung cawan. Metode ini mengasumsikan jumlah bakteri yang ditanam pada
suatu cawan sama dengan jumlah koloni pada cawan tersebut. Untuk
memudahkan menghitung koloni yang berjumlah ratusan pada metode ini
perhitungan dapat dilakukan dengan cara menghitung hanya seperempat pada
bagian cawan dengan hasil perhitungan jumlah perhitungan tersebut dikalikan
empat. Perhitungan pada metode ini juga dibantu dengan alat yang disebut Colony
Counter, setiap koloni yang ditandai maka counter akan menghitung alat
penghitung koloni seperti pada gambar 3.1.
26
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Alat Penghitung Koloni
3.2.4 Pembangkit Medan Elektrik
Peralatan suatu pembangkit medan elektrik untuk membangkitkan suatu
tegangan tinggi berpulsa dapat dilakukan dengan berbagai metoda, diantaranya
adalah dengan mengumpan rangkaian RC dari suatu sumber tegangan tinggi
(Kerista, 2007). Dalam penelitian ini rangkaian yang dipergunakan adalah
generator impul atau rangkaian RLC.
Untuk memperoleh tegangan yang cukup tinggi, kV, dan lebar pulsa yang
sangat sempit
maka dapat dilakukan dengan cara mengatur besaran-besaran
komponen pendukung suatu rangkaian, diantaranya adalah: Ototrafo, Test trafo,
Dioda penyearah, Kapasitor C, Resistor Rp, Rs, L dan Ro serta pemicu sphere
gap, F. Sehingga tegangan out put pada Vo pada gambar (2.7) adalah sama
dengan pada persamaan (2-24). Rancangan secara elektronik pembangkit medan
elektrik seperti pada gambar 3.2 berikut ini:
27
Universitas Sumatera Utara
D
F
Rp
L
Rs
PLN
elektroda
Vdc
Ro
V
C
Vo
Ruang
sampel
elektroda
Ototrafo
Test
Trafo
Gambar 3.2 Model Rangkaian Penelitian
Adapun sebagai objek dari penggunaan medan elektrik pada penelitian ini
adalah suatu chamber, ruang sampel, yang terbuat dari bahan dielektrik yang
berfungsi sebagai komponen kapasitor C.
Sesuai dengan prinsip dasar dari kapasitor C, dimana diantara kedua plat
konduktor dibuat bahan dielektrik, lalu dalam penelitian ini yang menjadi objek
pengamatan adalah bakteri escherichia coli yang merupakan sel, dan sel tersebut
terdiri dari membran. Sel bakteri escherichia coli dalam penelitian ini
diperlakukan sebagai bahan dielektrik.
Bahan elektroda yang terbuat dari stainless stell yang dipergunakan dalam
penelitian ini adalah seperti di bawah ini:
Gambar 3.3 Gambar Elektroda Terbuat Dari Stainless Stell
28
Universitas Sumatera Utara
Dalam penelitian ini chamber atau ruang sampel didesain seperti gambar 3.4
dibawah ini.
Gambar 3.4 Chamber bentuk silinder
3.3.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan suatu prosedur kerja sebagai berikut:
1. Mempersiapkan sumber pembangkit tegangan tinggi dan rangkaian
pembentuk pulsa seperti rangkaian gambar 3.2
2. Membuat suatu chamber, wadah sedemikian rupa sebagai ruang
sampel dan dilengkapi dengan elektroda yang terbuat dari stainless
stell dengan ukuran lebih kecil dari wadah seperti gambar 3.3 dan
gambar 3.4.
3. Mempersiapkan, menguji dan menganalisa generator tegangan
tinggi, sphere gap dengan tegangan pemicu dan rangkaian
pemulsa, RLC.
4. Memprediksi dan menghitung seberapa besar tegangan elektroda
dan medan elektrik, E serta fluksi densitas, D yang bekerja dalam
ruang sampel yang isotropik (homogen linier)
5. Memprediksi dan menentukan seberapa besar medan elektrik dapat
mempengaruhi peningkatan potensial yang dialami membran sel di
dalam ruang sampel.
6. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah bakteri
escherichia coli sebagai bahan dielektrik.
29
Universitas Sumatera Utara
7. Melakukan eksperimen untuk melihat efek variasi tegangan dengan
set-up sebagai berikut:
Dengan cara bakteri escherichia coli yang berada dalam media air
dimasukan kedalam chamber dengan volume 10 ml, lalu ditutup
dengan menggunakan bahan acrylic atau bahan dielectrik.
Chamber tersebut diletakkan diantara kedua elektroda lalu
diberikan tegangan mulai dari 20 kV, 40 kV, 50 kV, 55 kV
kemudian diamati dengan memasukkan
bakteri yang telah
diberikan perlakuan didalam petri sehingga terlihat bacteri yang
bertahan hidup. Setelah diamati lalu dibandingkan dengan kontrol
didalam cawan petri, dan jumlah koloni dihitung dengan
menggunakan colony counter atau penghitung jumlah koloni. Dan
flow chart penelitian dibuat dalam lampiran.
3.4.
Distribusi Potensial Dalam Ruang Sampel
Distribusi potensial, V dan medan elektrik, E di dalam ruang sampel yang
homogen dapat dianggap serba sama asalkan efek fringging pada tepi kedua
elektroda diabaikan. Ruang sampel dua dimensi berikut ini dimodelkan sebagai
sebuah kapasitor plat sejajar. Dengan demikian, distribusi potensial, V adalah
sesuai dengan persaman (2-2).
Distribusi dari kedua besaran V dan E dalam model ruang sampel yang
berisi bahan dielektrik homogen dapat digambarkan seperti matrik pada Gambar
3.5 sebagai berikut:
+V
Garis equipotensial, V
D
Garis medan elektrik, E
0
Gambar 3.5 Distribusi Garis Ekuipotensial,V Medan Elektrik,E Ruang Sampel.
30
Universitas Sumatera Utara
Apabila salah satu elemen matrik pada ruang sampel dalam garis
ekuipotensial V dan garis medan E seperti pada gambar 3.5 diatas, diasumsikan
sebagai suatu kapasitor C dengan suatu bahan dielektrik, dalam hal ini campuran
air homogen dengan mikroorganisme, membran sel syaraf di dalam suatu media
dielektrik, maka akan terjadi peningkatan potensial pada membran syaraf tersebut.
Mikroorganisme bakteri escherichia coli yang terdiri dari membran sel di
dalam suatu media dielektrik, akan mengalami peningkatan potensial pada
keseluruhan media yang terdapat dalam pengaruh medan elektrik yang terdapat
dalam ruang sampel tersebut. Situasi ini diperlihatkan yang dialami di bawah
medan elektrik seperti Gambar 3.6 berikut.
L
S
L
Elektroda, +V
isolator
larutan
D
E
SEL
larutan
Isolator
Elektroda, -V
Gambar 3.6 Model Ruang Sampel
Dari gambar 3.6 di atas, kuat medan elektrik, E dan densitas fluks, D di
dalam ruang sampel diakibatkan oleh perbedaan potensial elektroda, Velek,
sehingga terjadi peningkatan potensial pada membran sel sebanding dengan
lapisan membran pada bakteri escherichia coli.
Umumnya setiap organisme mempunyai karakteristik yang spesifik, baik ukuran,
jari-jari, potensial membran normal dan dielektrik relatif sel yang berbeda-beda.
Untuk spesifikasi model ruang sampel seperti gambar 3.6, dimana bentuk
ruang yang dibuat adalah bentuk silinder dengan ukuran yang dibuat adalah,
diameter 28 mm, tinggi 19 mm dan ketebalan bahan material dielektrik dari
acrylic 2mm (dielectric strength = 500 V/mm)
31
Universitas Sumatera Utara
3.5.
Faktor Peningkatan Potensial Membran Sel
Peningkatan potensial pada membran sel disebabkan perbedaan potensial,
V yang diberikan diantara kedua elektroda dan timbulnya medan elektrik, E
Peningkatan potensial membran sel, dalam hal ini, diasumsikan sesuai dengan
formulasi empiris pada persamaan (2-35), (Lebovka et.al.,2004).
32
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Adapun penelitian dari efek medan elektrik terhadap membran sel pada
bakteri Escherichia coli yang dilakukan adalah berdasarkan metoda medan
elektrik, peralatan modifikasi dan elektroda yang terbuat dari stainless stell yang
dibuat ukuranya lebih kecil dari chamber seperti gambar 3.3 Kemudian
modifikasi untuk ruang sampel adalah seperti gambar 3.4.
Prosedur penelitian dilakukan seperti pada subbab 3.3, sehingga dapat ditentukan
hubungan potensial tegangan tinggi impuls pada ruang sampel Velektroda, Velek,
dengan intensitas medan elektrik dan akibatnya terhadap potensial transmembran
sel pada bakteri escherichia coli. Adapun hasil dan pembahasan penelitian yang
dilakukan adalah sebagai berikut:
4.1.
.
Data Hasil Penelitian
Data dari hasil penelitian yang dilakukan terhadap objek membran sel pada
bakteri escherichia coli, yang diperoleh berdasarkan model rangkaian penelitian,
dimana untuk setiap kenaikan tegangan adalah proporsional terhadap peningkatan
intensitas medan elektrik.
Sedangkan efek intensitas medan elektrik yang diatur dengan peningkatan
tegangan terhadap potensial transmembran sel pada bakteri escherichia coli,
dilakukan pengamatan
pada cawan petri dan penghitungan jumlah bakteri
escherichia coli yang bertahan hidup dengan menggunakan penghitung koloni
atau colony count.
Adapun perlakuan tegangan yang dimulai dari 20 kV, 40kV 50kV dan
55kV yang proporsional dengan peningkatan intensitas medan elektrik terhadap
peningkatan potensial transmembran sel adalah karena pada tegangan tersebut
diperkirakan membran sel telah mengalami rupture sesuai dengan persamaan dan
kondisi kritis sel di atas 1,4 volt, dan untuk melihat bahwa terjadinya efek adalah
seperti data pada tabel 4.2. berikut ini.
33
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Data Pengendalian Tegangan Vin Dan Velek Dan Efek Medan Elektrik
Terhadap Escherichia coli
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(kV)
20
20
20
40
40
40
50
50
50
55
55
55
Colony Forming Unit (CFU)
331
318
307
330
290
279
293
240
232
243
212
225
T = 230C, P = 760 mmHg, n=3 kali perulangan, t = µs, jumlah bakteri= 400
koloni, dc= 0,5, Media air, wadah sampel = petri, lama perlakuan 1,4V.
Menurut teori bahwa dielektrik rupture terjadinya pemecahan dinding
membran sel sehingga terjadi penonaktifan mikroorganisme, dimana peningkatan
potensial transmembran dengan perturbasi medan elektrik dapat mengakibatkan
efek merusak, dan mereduksi ketebalan dinding sel (Fan, et al., 2006),
diantaranya (Lebovka,et al., 2003) secara empiris memberikan persamaan:
43
Universitas Sumatera Utara
ΔVs= 0,75 dc E Cos θ
Jika harga medan elektrik, E pada perlakuan mulai dari 20kV/19mm,
40kV/19mm 50kV/19mm dan 55kV/19mm diuji untuk membuktikan kondisi
kritis membran (θ=600) maka diperoleh:
E
=
∆௦
,ହ௦ఏௗ
, untuk E = 20kV maka:
∆ܸ = ݏ0,75. Cos600 .0,5µm.20kV/19mm
= 1,97 V.
Untuk E = 40kV/19mm maka ∆ܸ = ݏ2x 1,97V = 3,94V, E = 50kV/19mm maka
∆ܸ = ݏ4,93V dan E = 55kV/19mm maka ∆ܸ = ݏ5,43V jika dilihat nilai ∆ܸݏ
diatas maka semua nilainya diatas kondisi kritis atau sel membran telah
mengalami rupture.
Kondisi ini dapat dijelaskan bahwa terjadi kondisi rupture adalah apabila
intensitas medan elektrik yang sangat kuat, melebihi potensi kritis transmembran
yang akan mengakibatkan reduksi ketebalan, mengecil pada membran dan
menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid Bilayer
sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture, sehingga arus lisrik mengalir dan
akhinya memmbran menjadi irreversibel. Akibat terjadi kebocoran maka zat-zat
kimia di dalam membran keluar sehingga escherichia coli mati. Dan bila
dibandingkan dengan penelitian terdahulu sesuai dengan model simulasi untuk
bakteri umumnya berkisar 25 kV (Tarigan K, 2008)
4.5.
Analisa Rangkaian RLC
Rangkaian pembentuk pulsa impuls umumnya dapat dibangun dengan
berbagai bentuk rangkaian seperti, rangkaian generator impuls RC, RLC, MARX
dan sebagainya.
Dalam penelitian ini rangkaian generator impuls adalah dengan
menggunakan rangkaian RLC. Generator ini membutuhkan tegangan tinggi DC
yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan yang dipergunakan dalam penelitian
ini memiliki karakteristik dengan proses pelepasan muatan dalam waktu yang
sangat singkat, sebab yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah tegangan tinggi
44
Universitas Sumatera Utara
DC dapat mencapai target atau membran sel dalam waktu yang sangat singkat
yaitu mikrodetik.
Dari gambar 3.2, rangkaian generator ini membutuhkan tegangan tinggi
DC, dimana tegangan tinggi DC dihasilkan dari penyearah atau dioda yang
tegangan keluarannya dapat diatur. Generator pembangkait impuls ini dilengkapi
dengan sela picu F. Sumber tegangan tinggi DC yang melalui resistor RP akan
mengisi kapasitor pemuat C, misalnya dalam hal rangkaian ini tegangan kapasitor
pemuatnya sebesar V. Jika sela picu diopersikan, maka sela elektroda F terhubung
singkat dalam waktu yang sangat singkat. Melalui sela picu ini muatan kapasitor
C dilepaskan ke rangkaian Rs, L, dan R0. Nilai resistor Rp dibuat besar untuk
menghambat muatan yang datang dari sumber tegangan tinggi DC selama proses
pelepasan muatan dari kapasitor C berlangsung.
Karena pelepasan muatan dari kapasitor muatan C berlangsung dalam
waktu yang sangat singkat dan nilai resistor Rp dibuat besar, maka muatan yang
datang dari sumber tegangan DC dapat dianggap tidak ada. Karena itu selama
proses pelepasan muatan, tidak ada muatan yang sempat mengisi kapasitor
muatan C. Artinya, hanya muatan pada kapasitor pemuat C yang dilepaskan ke
rangkaian Rs, L, dan R0.
Dari gambar 2.7 rangkaian Ekuivalen Generator Setelah Sela Picu Bekerja
nilai R, L dan C dapat diatur, tegangan keluaran generator sama dengan tegangan
pada resistor R0 yaitu
V0 = i R0
Bentuk gelombang yang dihasilkan persamaan 2-19 ditunjukkan pada
gambar 2.8. Dari gambar 2.8 dapat ditentukan lebar pulsa yaitu, mencari titik P
pada muka gelombang yang menunjukkan tegangan pulsa sama dengan 0,3 kali
tegangan puncak Vmaks, karena titik acuan waktu untuk tegangan pulsa petir tidak
sama dengan nol. Lalu dicari titik Q pada muka gelombang yang menunjukkan
tegangan pulsa sama dengan 0,9 kali tegangan puncak Vmaks. Lalu ditarik garis
lurus dari titik P ke titik Q sehingga memotong sumbu waktu. Titik potong garis
ini dengan sumbu waktu adalah titik acuan waktu pulsa.
45
Universitas Sumatera Utara
Suatu tegangan pulsa dinyatakan dengan tiga besaran, yaitu tegangan
puncak Vmaks, waktu muka Tf , dan waktu ekor Tt . Dan Tt adalah lamanya
berlangsung impuls hubung buka dengan nilai tegangan lebih besar daripada
0,9Vmaks. Beberapa negara telah membakukan waktu muka dan waktu ekor ini.
Menurut IEC, waktu muka dan waktu ekor untuk tegangan impuls petir adalah;
Tf x Tt = 1,2 x 50µs sedangkan waktu muka dan waktu ekor untuk tegangan
impuls hubung buka adalah Tf x Tt = 1,2 x 50µs.
Untuk nilai waktu mencapai tegangan maksimum diperoleh dengan
membuat turunan pertama persamaan 2-19 sama dengan nol (dV/dt=0), hasilnya
adalah:
ܶ =
ିଵ
ఈభ ିఈమ
ln మ
భ
Nilai Tf ini disubstitusikan ke dalam persamaan 2-19 yang menghasilkan
ܸ௦ =
ோబ (ఈమ ାఈభ
ோ(ఈమ ିఈభ )
ഀభ
ߝഀభ షഀమ
ಉ
୪୬ మ
ಉభ
ഀమ
− ߝഀభషഀమ
ಉ
୪୬ మ
ಉభ
Sedangkan untuk menetukan nilai R, L dan C adalah sebagai berikut.
Dalam merencanakan suatu generator impuls, terlebih dahulu ditentukan
spesifikasi tegangan keluarannya yaitu tegangan puncak (Vmaks), waktu muka
gelombang Tf dan waktu ekor gelombang Tt. Disamping itu, ditentukan juga
kapasitasnya (W) dan efesiensi tegangan generator (ߟ) yang diinginkan.
Dengan diketahuinya semua spesifikasi di atas, besarnya komponen R, L
dan C dapat ditentukan. Kapasitas generator impuls dinyatakan sebagai energi
yang tersimpan pada kapasitor pemuat, yaitu:
ଵ
ܸܥ = ݓଶ =
ଶ
ଵ
ଶ
(ܥ
ೌೖೞ ଶ
)
ఎ
Dari persamaan 2-25 ini besar kapasitansi kapasitor pemuat C dapat
dihitung. Persamaan 2-22 menyatakan bahwa waktu muka gelombang tegangan
adalah
ܶ =
ିଵ
ఈభ ିఈమ
ln మ.
భ
Salah satu instrumen dasar untuk menganalisa besaran – besaran dalam
kelistrikan seperti mengukur tegangan puncak dan lebar pulsa (pulse width)
46
Universitas Sumatera Utara
adalah dengan menggunakan osiloskop. Berikut ini adalah foto gambar osiloskop
yang menggambarkan pulsa.
Gambar 4.11 osiloskop dan grafik pulsa.
Osiloskop merupakan rangkaian alat untuk pengukuran dan analisa bentuk
gelombang serta gejala lain dalam rangkaian elektronik dengan memanfaatkan
masukan berupa sinyal-sinyal listrik.
Tegangan adalah besaran beda potensial listrik, dinyatakan dalam volts
antara dua titik rangkaian. Tegangan diukur dari puncak kepuncak yaitu dari dari
titik puncak maksimum ke titik puncak minimum. Pengukuran tegangan
dilakukan dengan menghitung jumlah pembagi yang meliputi muka gelombang
pada bagian skala vertikal. Sinyal dapat diatur dengan mengubah–ubah kontrol
vertikal dan pengukuran terbaik dalam skala volts/div. Untuk mengukur
amplitudo puncak ke puncak sinyal sinus menggunakan rumus dibawah ini
Vpp = (jumlah div arah vertikal) x (Volts/div)
Pada saat pengukuran waktu dengan menggunakan skala horizontal pada
osiloskop, dapat diukur lebar pulsa, perioda dan waktu dari pulsa.
47
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari data yang didapat pada penelitian ini dan dari hasil analisa yang
diperoleh maka dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut.
5.1.
Kesimpulan
1.
Dari perlakuan yang diberikan terhadap objek penelitian mulai
dari tegangan 20 kV hingga tegangan 55kV sesuai dengan gambar 4.2
sampai dengan gambar 4.5 dengan intensitas medan elektrik 10.53kV/cm,
21,09kV/cm, 26,31kV/cm dan 28,9 kV/cm terjadinya efek medan elektrik
pada tingkat molekuler, dimana efek dari intensitas medan elektrik
mengakibatkan
peningkatan
potensial
kritis
transmembran
sel
mengakibatkan reduksi ketebalan, mengecil pada membran sel dan
menyebabkan terjadinya peningkatan kreasi pore hydrophylic pada Lipid
Bilayer sehingga terjadi kebocoran, rusak, rupture.
2.
Efek medan elektrik pada kondisi kritis
dimana potensial
transmembran lebih besar dari 1,4kV akan mengakibatkan pengaruh
terhadap membran sel dan akan mengalami rupture dan kematian sel
bakteri escherichia coli.
5.2.
Saran
Oleh karena keterbatasan penulis, penelitian ini dilakukan pada
membran sel bakteri dengan menggunakan medan elektrik, maka
diperlukan suatu penelitian tentang aplikasi medan elektrik pada kanker,
yang mana merupakan sasaran penulis.
48
Universitas Sumatera Utara