05042026
"Sintesis nanopartikel emas berselubung 3-MPA. Untuk biosensor plasmonik," itulah yang tertulis pada halaman pertama slide presentasi di pagi ini. Tulisannya terlihat cukup jelas, meskipun aku hanya mengintip dari luar. Aku tidak bisa masuk ke ruangan itu.
Biosensor plasmonik, sensor pendeteksi molekul biologis berbasis efek plasmonik.
Efek plasmonik, sebuah interaksi antara cahaya dan elektron bebas pada permukaan logam. Ketika seberkas cahaya dengan sudut datang dan panjang gelombang tertentu menyinari osilasi elektron terluar pada logam, yang berbatasan langsung dengan medium dielektrik seperti udara atau air, osilasi elektron tersebut akan tereksitasi, mengakibatkan fenomena resonansi plasmon permukaan.
Ketika sebuah biomolekul -- seperti DNA, protein, atau virus -- menempel pada permukaan sensor tersebut, indeks bias permukaan sensor itu akan berubah. Perubahan ini mengakibatkan berubahnya sudut bias dan panjang gelombang cahaya yang terbiaskan. Perubahan ini dapat dideteksi, sebagai pertanda bahwa biomolekul target yang ingin kita deteksi, saat ini sedang menempel di sensor tersebut.
Biosensor berjenis ini memiliki sensitivitas yang tinggi. Dapat mendeteksi molekul, meskipun konsentrasinya sangat kecil.
3-MPA, singkatan dari Asam 3-Merkaptopropionik. HS–CH₂–CH₂–COOH. Ada gugus tiol (-SH) dan gugus asam karboksilat (-COOH) di sana. Gugus tiolnya berfungsi untuk melekatkan nanopartikel emas. Sedangkan gugus asam karboksilatnya berfungsi untuk melekatkan biomolekul yang dijadikan target sensor.
"Merkapto" berasal dari istilah "mercurium captans" (mercury capturing / penangkap merkuri), karena gugus tiol (-SH) mampu melekat dengan logam berat seperti merkuri (Hg) atau emas (Au). Atom sulfur pada gugus tiol ini cukup istimewa karena awan elektronnya cukup besar dan cukup polar untuk berinteraksi langsung dengan awan elektron pada logam berat.
Sedangkan "Proprionik" berasal dari istilah "Asam proprionat", CH₃–CH₂–COOH.
Lalu, mengapa emas? Konon, fenomena resonansi plasmon permukaan pada emas terjadi begitu kuat, khususnya pada rentang spektrum cahaya tampak hingga menjelang inframerah. Selain itu, karena emas merupakan logam mulia, emas bersifat stabil, tak mudah bereaksi dengan zat lain ataupun berkarat, juga tidak beracun secara biologis. Ikatan emas dengan gugus tiol di 3-MPA juga cukup kuat.
Jadi, intinya apa?
Biosensor plasmonik nanopartikel emas berselubung 3-MPA!
Nanopartikel emas akan melekat erat pada gugus tiol pada 3-MPA! Sedangkan nanti, biomolekul yang akan kita deteksi bisa melekat pada gugus asam karboksilat pada 3-MPA. Bagaimana cara deteksinya? Indeks bias permukaan emas-3-MPA itu akan berubah, kalau benar-benar ada biomolekul yang menempel pada gugus asam karboksilat 3-MPA itu. Terdeteksi via perubahan sudut bias dan panjang gelombang cahaya yang terbiaskan. Mungkin ada sensor cahaya tambahan, yang terhubung ke komputer. Mungkin.
Kalau aku kenal dengan pembicaranya, mungkin ku akan bertanya, "Biomolekul apa, spesifiknya, yang bisa melekat ke biosensor ini?" "Satu macam, atau bisa banyak macam?" "Kalaupun banyak macam, apakah jenis spesifik tiap macam itu bisa terdeteksi unik satu persatu, berdasarkan karakteristik unik perubahan sudut bias dan panjang gelombang cahaya yang terbiaskan itu?"
Lanjut ke pertanyaan lainnya yang tak kalah penting, "Ini bentuk alatnya seperti apa ya?" Imajinasi liarku memprediksi bahwa 'nanopartikel emas berselubung 3-MPA' ini berbentuk seperti cairan. Mungkin ditaruh dalam kaca objek, yang kemudian dicampurkan dengan sampel tertentu. Nah, kita akan mencoba deteksi, apakah suatu biomolekul tertentu ada di sampel tersebut.Kaca objek yang berisi campuran "nanopartikel emas berselubung 3-MPA" dan sampel yang ingin dicek itu, diapakan lagi? Sorot pakai cahaya, cek sudut bias dan panjang gelombang terbiaskannya? Pakai apa? Laser? Sensor cahaya terpisah, yang terhubung dengan komputer, agar hasilnya bisa langsung dilihat pakai aplikasi? Dugaanku, alatnya akan seperti itu.
Meskipun aku tidak bisa masuk ke ruangan itu, mungkin aku masih bisa dapat detil lanjut mengenai penelitian itu di perpustakaan jurusan. Aku langsung merogoh ponsel di sakuku, untuk mengecek apakah ku bisa dapat naskah keseluruhannya via perpustakaan digital kampus.
Oh, ada. Meskipun hanya abstraknya saja, aku berhasil mendapat beberapa detil tambahan. Sintesis Au-MPA dengan sentrifugasi. Au (nanopartikel emas) dan 3-MPA dipaksa campur dengan diputar-putar pakai mesin putar, delapan ribu putaran per menit.
Ternyata, tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mencari cara untuk membuat Au-MPA yang paling stabil. Sang penulis berkesimpulan bahwa konsentrasi 3-MPA sebesar 3 µM itulah yang paling optimal. Dapat menghasilkan Au-MPA yang stabil dan homogen. Lebih dari itu (misalnya, 50-80 µM) justru dapat menurunkan efek resonansi plasmon permukaan pada emas.
"Lalu, apa?" gumamku dalam hati.
Dugaanku, penelitian ini berbasis brute force, trial and error. Coba satu satu. Untuk setiap kemungkinan konsentrasi 3-MPA, dicoba satu satu. Cari konsentrasi terbaik. Lalu laporkan.
Mengingat di gedung itu sudah dibangun pusat riset nanomaterial, aku menduga bahwa penelitian ini memang betul-betul dikerjakan di sana.
Dugaanku lagi, penelitian ini hanyalah sebuah "langkah kecil" dari bagian riset yang lebih besar lagi. Fokus penelitian ini hanyalah mencari konsentrasi 3-MPA yang terbaik. Setelah angka itu ketemu, nanti langsung digunakan pada tahapan riset selanjutnya. Mungkin dikerjakan di penelitian lain, entah itu bentuknya tugas akhir S1, tesis S2, disertasi S3, atau mungkin proyek besar yang dikerjakan ramai-ramai oleh para dosen di pusat penelitian nanoteknologi.
Dugaanku, sang penulis ini tinggal mengikuti "agenda besar" sang dosen di pusat penelitian nanoteknologi.
Aku mencoba mencari-cari petunjuk tambahan. Mungkin kuncinya ada di nama dosen pembimbingnya.
Ah itu dia. Beliau memegang sebuah paten. Sensor nano plasmonik berbasis surface-enhanced raman scattering untuk.... autentikasi produk makanan halal????
Oh. Dugaanku ternyata benar. Deteksinya pakai semacam laser.
Hamburan raman. Terhamburnya foton akibat bertumbukan dengan molekul, secara inelastik. Hamburan ini memperlihatkan tingkatan energi vibrasional pada suatu molekul, yang sifatnya unik untuk setiap molekul, sehingga bisa dijadikan "sidik jari identifikasi" bagi molekul. Namun, hamburan ini cukup lemah dan sulit dideteksi. Menggunakan fenomena resonansi plasmon permukaan pada nanomaterial, hamburan raman bisa diperkuat, sehingga lebih mudah untuk dideteksi.
Jadi, dugaanku ternyata benar. Cairan koloid nanomaterial (ini biosensornya), dicampurkan dengan zat target yang ingin kita identifikasi. Lalu, campuran itu dilaser. Lalu, hamburan berkas cahaya lasernya itu diterima lagi pakai sensor cahaya, untuk dianalisis menggunakan software komputer. Spektrum cahaya yang diterima tersebut -- hasil dari hamburan raman dan resonansi plasmon permukaan -- nanti bisa digunakan untuk mendeteksi zat apakah yang ada di larutan target itu.
Untuk paten sang dosen pembimbing ini, digunakan untuk cek kehalalan zat.
Wow...