Sensor Medis dari Plastik Semikonduktor

Perangkat sensor baru yang diciptakan dari plastik semikonduktor memiliki desain yang lebih sederhana daripada sensor yang ada.

Teknologi medis untuk mendeteksi suatu penyakit terus berkembang. Dengan digitalisasi teknologi untuk kepentingan medis, maka deteksi penyakit bisa dilakukan sejak dini. Sayangnya, teknologi ini dikembangkan dengan biaya yang sangat tinggi.

Namun, sebuah tim peneliti internasional telah mengembangkan sebuah sensor berbiaya rendah yang dibuat dari plastik semikonduktor. Sensor ini dapat digunakan untuk mendiagnosis atau memantau berbagai kondisi kesehatan, seperti komplikasi bedah atau penyakit neurodegeneratif.

Sensor ini dapat mengukur sejumlah metabolit penting, seperti laktat atau glukosa, yang ada dalam keringat, air mata, air liur atau darah. Jika dimasukkan ke dalam perangkat diagnostik maka sensor ini memungkinkan untuk dapat menantau kondisi kesehatan dengan cepat, murah dan akurat.

Perangkat baru ini juga memiliki desain yang jauh lebih sederhana daripada sensor yang ada. Perangkatnya juga membuka berbagai kemungkinan baru untuk metode pemantauan kesehatan hingga ke tingkat sel.

Hasil penelitian ini sendiri dilaporkan dalam jurnal Science Advances beberapa waktu lalu. Perangkat ini dikembangkan oleh tim ilmuwan yang dipimpin oleh University of Cambridge dan King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) di Arab Saudi.

Plastik semikonduktor seperti yang digunakan dalam pekerjaan saat ini sebenarnya sedang dikembangkan untuk digunakan pada sel surya dan elektronik fleksibel, tetapi belum terlihat digunakan secara luas dalam aplikasi biologis.

"Dalam pekerjaan, kami telah mengatasi banyak keterbatasan biosensor elektrokimia konvensional yang menggabungkan enzim sebagai bahan penginderaan," kata penulis utama, Anna-Maria Pappa yang juga peneliti postdoctoral di Cambridge Departemen Teknik Kimia dan Bioteknologi.

"Dalam biosensor konvensional, komunikasi antara elektroda sensor dan material penginderaan tidak terlalu efisien, jadi perlu menambahkan kawat molekuler untuk memfasilitasi dan 'meningkatkan' sinyal," tambah Pappa.

Untuk membangun sensor mereka, Pappa dan rekan-rekannya menggunakan polimer yang baru disintesis yang dikembangkan di Imperial College. Polimer ini bertindak sebagai kawat molekuler.

Polimer dari kawat molekuler itu secara langsung menerima elektron yang dihasilkan selama reaksi elektrokimia. Ketika bahan bersentuhan dengan cairan seperti keringat, air mata atau darah, maka sensor akan menyerap ion dan membengkak, menjadi bergabung dengan cairan.

Hal ini menyebabkan sensitivitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sensor tradisional yang terbuat dari elektroda logam. Selain itu, ketika sensor dimasukkan ke dalam sirkuit yang lebih kompleks, seperti transistor, sinyal dapat diperkuat dan merespon fluktuasi kecil dalam konsentrasi metabolit, meskipun ukuran perangkat sangat kecil.

Tes awal dari sensor digunakan untuk mengukur tingkat laktat, yang berguna dalam aplikasi kebugaran atau untuk memantau pasien setelah operasi.

Namun, menurut para peneliti, sensor dapat dengan mudah dimodifikasi untuk mendeteksi metabolit lain, seperti glukosa atau kolesterol dengan menggabungkan enzim yang sesuai.

Selain itu, rentang konsentrasi yang dapat dideteksi sensor dapat disesuaikan dengan mengubah geometri perangkat. "Ini adalah pertama kalinya bahwa dimungkinkan untuk menggunakan polimer yang menerima elektron yang dapat disesuaikan untuk meningkatkan komunikasi dengan enzim, yang memungkinkan mendeteksi langsung dari suatu metabolit," kata Pappa.

"Ini membuka arah baru dalam biosensing, di mana bahan dapat dirancang untuk berinteraksi dengan metabolit tertentu, menghasilkan sensor yang jauh lebih sensitif dan selektif," sambung Pappa.

Karena sensor tidak berasal dari logam seperti emas atau platinum, sensor ini dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah dan dapat dengan mudah dimasukkan dalam substrat yang fleksibel dan elastis. Artinya, perangkat ini memungkinkan penerapannya dalam aplikasi penginderaan yang dapat dipakai atau ditanam.

"Sebuah alat implan memungkinkan kita untuk memantau aktivitas metabolisme otak secara real time di bawah kondisi stres, seperti selama atau segera sebelum kejang dan dapat digunakan untuk memprediksi kejang atau menilai pengobatan," terang Pappa.

Dalam perkembangannya, para peneliti kini berencana mengembangkan sensor untuk memantau aktivitas metabolisme sel manusia secara real time di luar tubuh. Kelompok

Bioelectronic dan kelompok teknologi di mana Pappa didasarkan dan difokuskan pada pengembangan model bersama dengan teknologi yang dapat menilai secara real-time dengan akurat. Pappa melanjutkan, teknologi sensor yang dikembangkan ini dapat digunakan dengan model-model khusus untuk menguji potensi atau toksisitas obat-obatan.

nik/berbagai sumber/E-6