Peningkatan kadar kolesterol dalam tubuh manusia telah lama diidentifikasi sebagai faktor risiko utama berbagai penyakit metabolik dan kardiovaskular. Oleh karena itu, deteksi kolesterol secara cepat, sensitif, dan akurat menjadi kebutuhan utama dalam upaya pencegahan dini dan pemantauan kesehatan populasi. Dalam upaya menjawab tantangan ini, pengembangan teknologi biosensor terus mengalami evolusi, dan salah satu pendekatan paling inovatif adalah penerapan prinsip resonansi plasmon permukaan atau surface plasmon resonance (SPR) dalam sistem biosensor berbasis chip yang telah dimodifikasi menggunakan nanosheet molybdenum disulfida (MoS₂).
Biosensor SPR bekerja berdasarkan prinsip interaksi cahaya dengan permukaan logam mulia yang membentuk gelombang permukaan terlokalisasi atau plasmon. Ketika biomolekul, seperti kolesterol atau enzim pendeteksi kolesterol, berinteraksi dengan permukaan sensor, maka terjadi perubahan indeks bias lokal yang mempengaruhi sudut atau intensitas pantulan cahaya. Perubahan ini dapat diukur secara real-time dan tanpa perlu pelabelan tambahan, menjadikan SPR sebagai teknik deteksi biomolekul yang sangat sensitif dan non-destruktif.
Kelemahan utama sistem SPR konvensional terletak pada keterbatasan sensitivitas ketika biomolekul dalam konsentrasi rendah. Oleh karena itu, diperlukan modifikasi permukaan chip dengan material yang memiliki kemampuan penguatan sinyal dan kapasitas pengikatan target yang lebih tinggi. Dalam konteks ini, molybdenum disulfida atau MoS₂ hadir sebagai material dua dimensi yang menjanjikan. MoS₂ merupakan senyawa semikonduktor dari golongan logam transisi dikalkogenida dengan struktur lapisan atom tipis dan luas permukaan spesifik yang tinggi. Sifat-sifat ini menjadikannya sangat cocok untuk meningkatkan sensitivitas biosensor berbasis SPR.
Modifikasi chip SPR dilakukan dengan melapisi permukaan emas pada chip dengan nanosheet MoS₂ melalui teknik spin coating atau self-assembly layer, disertai aktivasi kimia untuk memungkinkan imobilisasi biomolekul pendeteksi kolesterol. Enzim seperti kolesterol oksidase digunakan sebagai agen pengenal spesifik terhadap kolesterol, dan interaksi antara kolesterol dengan enzim ini menghasilkan perubahan indeks bias yang dapat dibaca secara presisi oleh sistem SPR. Keberadaan MoS₂ pada permukaan chip berfungsi untuk memperbesar respons optik akibat peningkatan densitas situs aktif serta kemampuan adsorpsi biomolekul secara efisien.
Pengujian biosensor menunjukkan bahwa sensitivitas meningkat secara signifikan dibandingkan chip SPR tanpa MoS₂. Selain itu, keberadaan nanosheet ini memperluas jangkauan linearitas deteksi serta menurunkan batas deteksi hingga level nanomolar. Hal ini sangat penting dalam aplikasi klinis, mengingat konsentrasi kolesterol dalam cairan tubuh seperti serum atau plasma bervariasi dan sering kali memerlukan deteksi dalam rentang yang sangat rendah. Kemampuan deteksi real-time juga memungkinkan pemantauan kinetika interaksi secara langsung, membuka peluang bagi studi farmakokinetik dan diagnostik presisi.
Penerapan biosensor berbasis surface plasmon resonance dengan chip termodifikasi MoS₂ tidak hanya menawarkan sensitivitas tinggi dan selektivitas yang baik, tetapi juga bersifat portable, hemat reagen, serta kompatibel untuk miniaturisasi dan integrasi dalam sistem lab-on-a-chip. Hal ini menjadikannya solusi ideal untuk kebutuhan deteksi cepat kolesterol baik di fasilitas kesehatan primer maupun dalam konteks pemantauan mandiri oleh pasien.
Sebagai kesimpulan, rancang bangun biosensor berbasis SPR dengan chip termodifikasi nanosheet molybdenum disulfida merepresentasikan kemajuan penting dalam teknologi sensor optik untuk aplikasi biomedis. Integrasi material fungsional dua dimensi dengan sistem resonansi plasmon mampu menjawab keterbatasan sistem deteksi konvensional dan membuka arah baru bagi pengembangan biosensor generasi lanjut yang lebih efisien, presisi, dan aplikatif untuk deteksi biomolekul kritis seperti kolesterol.
Leave a Reply