Ion seng adalah salah satu elemen jejak penting yang dibutuhkan orang untuk tetap sehat. Dari elemen jejak, elemen ini berada di urutan kedua setelah zat besi dalam konsentrasinya di dalam tubuh. Ion Zn2+ memainkan peran penting dalam proses fisiologis dasar sebagai kofaktor untuk metaloprotein dan merupakan pengatur fungsi enzim dalam transmisi sinyal saraf, dan ekspresi gen. Diperlukan agar sistem pertahanan (kekebalan) tubuh dapat bekerja dengan baik. Ini berperan dalam pembelahan sel, pertumbuhan sel, penyembuhan luka, dan pemecahan karbohidrat. Seng juga dibutuhkan untuk indera penciuman dan perasa. Tubuh membutuhkan seng untuk tumbuh dan berkembang dengan baik selama masa kehamilan, masa bayi, dan masa kanak-kanak. Seng juga meningkatkan aksi insulin.
Informasi tentang konsentrasi ion seng di dekat daerah otak yang cedera sangat membantu untuk intervensi medis oleh ahli bedah saraf. Untuk mengumpulkan informasi tersebut, sensor ion seng harus berada di dalam otak. Ini dapat bekerja sama dengan deteksi tekanan intrakranial atau berdiri sendiri. Bagaimanapun, sensor ion seng harus memenuhi setidaknya tiga kriteria: i. Ukurannya harus kecil untuk aplikasi bedah invasif minimal. ii. Sensor harus biokompatibel dan tidak melepaskan bahan kimia ke otak. iii. Sensor harus merespons ion seng dalam rentang konsentrasi fisiologis atau patofisiologis dan tetap bekerja setidaknya selama beberapa jam. Sebelumnya, sensor ion seng telah dilaporkan menggunakan resonansi plasma permukaan emas yang dimodifikasi permukaan, yang membutuhkan sistem spektroskopi yang kompleks. Deteksi ion seng sensitivitas tinggi juga dilaporkan berdasarkan pendekatan listrik dengan gate-AlGaN/GaN yang diperpanjang. Namun, pendekatan kelistrikan memiliki proses fabrikasi yang rumit. Kombinasi serat optik dan hidrogel yang diolah dengan molekul probe tampaknya merupakan pendekatan yang menjanjikan untuk ketiga kriteria tersebut. Salah satu molekul probe yang cocok adalah meso 2,6-Dichlorophenyltripyrrinone (TPN-Cl2).
Tantangan umum untuk probe dalam hidrogel adalah resolusi dan reproduktifitas dengan konsentrasi ion seng yang rendah. Sejauh ini ada beberapa laporan tentang sensor ion seng solid-state yang bekerja pada kondisi fisiologis atau patofisiologis. Konsentrasi ion seng basal di kompartemen ekstraseluler otak sangat rendah (~10-8 M), tetapi dapat meningkat secara dramatis dalam kondisi patologis. Pada stimulasi oleh lipopolisakarida (LPS) atau kekurangan oksigen/glukosa (OGD), meniru peradangan otak atau iskemia, konsentrasi dapat mencapai tingkat 10-6 M. Untuk aplikasi medis, konsentrasi kerja sensor harus mencakup kisaran 10-6 hingga 10-5 M. Dalam laporan sebelumnya untuk sensor ion seng berbasis hidrogel, deteksi satu kali diamati untuk 10-7 dan 10-6 M, tetapi secara kuantitatif deteksi semacam itu tidak dapat direproduksi untuk beberapa periode independen dari konsentrat yang sama deteksi yang andal diperoleh hanya untuk konsentrasi di atas 10-5 M. Batas deteksi dan resolusi yang buruk tersebut terkait dengan fotodegradasi molekul probe di bawah cahaya eksitasi yang intens. Sensitivitas perlu ditingkatkan untuk setidaknya satu urutan besarnya dalam deteksi intrakranial untuk pasien cedera otak.
Selama beberapa tahun terakhir, sensor serat optik telah mendapatkan minat yang meningkat di bidang aplikasi biosensor karena potensinya untuk memantau analit secara real-time dan in situ dengan gangguan minimum untuk sampel dengan sensitivitas dan selektivitas yang lebih tinggi. Misalnya, sensor serat optik berdasarkan resonansi plasmonik permukaan/ surface plasmonic resonance (SPR) dan resonator botol mikro telah diusulkan dan didemonstrasikan untuk pengindraan cairan formaldehida. Dalam makalah ini, kami mendemonstrasikan sensor berbasis serat optik yang dibundel untuk mengukur konsentrasi ion seng dalam cairan. Sensor yang diusulkan didasarkan pada pengukuran optik non-destruktif dan di tempat, yang diperoleh dengan menggunakan skema deteksi yang sangat sederhana berdasarkan pengumpulan intensitas sinar laser yang dipantulkan dari cermin cekung, yang ditempatkan di dalam sampel cairan. Dibandingkan dengan konfigurasi reflektif ruang bebas, penggunaan serat yang dibundel meningkatkan sensitivitas sensor karena kontrol transmisi dan penerimaan cahaya yang lebih baik. Laser 630 nm digunakan dalam pekerjaan ini karena stabilitas dan biaya laser yang rendah.
Sebagai kesimpulan, kami telah berhasil mendemonstrasikan sensor serat optik baru menggunakan bundled fiber probe untuk mengukur konsentrasi larutan ion seng berdasarkan pengukuran pantulan sinar laser dari cermin cekung. Kami mengamati bahwa intensitas cahaya yang dipantulkan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi seng. Sensor ini sangat stabil dan merespon secara linear terhadap konsentrasi cairan ion seng yang ditempatkan pada permukaan cermin cekung. Teknik penginderaan kami sederhana dan berbiaya rendah. Ini dapat diterapkan untuk mendeteksi konsentrasi ion seng dengan cara non-invasif dan non-destruktif. Resolusi, linieritas dan sensitivitas sensor diperoleh masing-masing sebesar 0.046%, 92 % dan 4.56 mV/%. Sensor yang diusulkan memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut menuju perangkat portabel, yang cocok untuk aplikasi di berbagai bidang.
Pengusul: Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Paper ini ada dalam link:
https://joam.inoe.ro/volume/2023/25/3-4/March-April%202023/articles
