Perpustakaan Digital ITB

Kanker paru-paru menghasilkan angka kematian yang tinggi karena penyakit tersebut tidak menunjukkan suatu gejala awal, sehingga diperlukan adanya metode diagnosis yang mampu mendeteksi kanker paru-paru secara mandiri untuk keperluan pengecekan tahap awal. Metode uji noninvasif dengan memanfaatkan penggunaan biomarka dari kanker menunjukkan perkembangan yang menjanjikan. Gas toluena (C7H8) menjadi salah satu kandidat biomarka uji dari kanker paru-paru yang dapat dikeluarkan melalui hasil ekspirasi pernapasan, sehingga cocok dengan penggunaan pada metode breathomics. Metode tersebut dilakukan dengan mengidentifikasi komponen-komponen penyusun gas hasil ekspirasi untuk mendapatkan perbandingan besar konsentrasi gas biomarka uji dengan kadar normal pada tubuh yang sehat. Dalam pengujiannya, diperlukan perangkat deteksi dengan sensitvitas tinggi dan selektif pada temperatur dan tekanan ruang. Sensor chemoresistive dengan material carbon nanotubes (CNT) memenuhi kriteria tersebut jika didapatkan struktur yang tepat. Pada penelitian ini, dilakukan studi dengan metode teori fungsional kerapatan (DFT) dan pemodelan mikrokinetika untuk mendesain material aktif sensor gas chemoresistive berbasis CNT dengan menggunakan parameter desain berupa sifat elektronik dan reaktivitas kimianya. Pada penelitian ini diajukan penggunaan model material aktif berupa single-walled carbon nanotube (SWCNT) dengan dekorasi defek situs aktif TM-N4 (TM = Mn, Fe, Co, Ni, Cu) pada permukaan dindingnya. Mekanisme utama dari sensor chemoresistive SWCNT/TM-N4 yang diajukan adalah perubahan konduktivitas yang berbanding lurus dengan perubahan konsentrasi gas adsorbat yang berinteraksi pada situs aktif permukaan. Setelah dilakukan kalkulasi energi ikat toluena dan charge-transfer pada ii kondisi vakum, didapatkan terjadinya ikatan physiosorption pada toluena. Lalu, pada pengujian di kondisi tekanan dan temperatur ruang (RTP), dengan menggunakan paparan gas latar udara berupa gas N2, O2, H2, H2O (RH=50%), CH4, dan CO2, didapatkan kompetisi kuat dari O2 dan N2 terhadap gas toluena pada adsorpsi di logam Mn, Fe, dan Co, sedangkan pada logam Cu dan Ni tidak didapatkan kompetisi yang signifikan dengan gas-gas latar. Selanjutnya, dilakukan perhitungan nilai respon sensor berdasarkan nilai konduktivitas elektronik dan fraksi coverage dari adsorbat yang telah dikalkulasikan sebelumnya. Didapatkan nilai respon pada kondisi vakum untuk logam Mn dan Fe tinggi pada rentang yang diharapkan untuk deteksi biomarka meskipun sangat sempit dan langsung mencapai saturasi. Pada kondisi RTP terdapat kompetisi kuat dari molekul-molekul gas latar udara yang menyebabkan respon sensor yang rendah pada rentang yang tidak harapkan untuk semua varian logam transisi, sehingga tidak didapatkan kandidat yang cocok. Meskipun demikian, dari studi ini berhasil didapatkan kriteria material aktif ideal sensor gas toluena sebagai biomarka kanker paru-paru.