Perpustakaan Digital ITB

Pada penelitian ini, telah dilakukan pemanfaatan nanopartikel Ag@Au sebagai biosensor untuk mendeteksi Eschericia coli (E. coli) berdasarkan prinsip resonansi plasmon permukaan terlokalisasi (LSPR). LSPR merupakan suatu fenomena optik yang ditandai oleh kemunculan puncak absorpsi ketika suatu nanopartikel diiradiasi oleh gelombang elektromagnetik. Efek ini memberikan keuntungan dalam pengembangan sensor karena posisi puncak absorpsi LSPR sebagai fungsi panjang gelombang bergantung pada indeks bias medium di sekitar nanopartikel. Pemilihan struktur nanopartikel Ag@Au sebagai material aktif sensor dalam penelitian ini karena struktur tersebut memiiliki puncak LSPR pada rentang cahaya tampak. Selain itu, pemilihan nanopartikel perak sebagai inti struktur didasarkan pada sifat logam ini yang dikenal memiliki sensitivitas tinggi dalam sensor berbasis LSPR. Pelapisan inti perak dengan emas tidak hanya bertujuan untuk meningkatkan stabilitas struktur, tetapi juga berperan dalam meningkatkan sensitivitas melalui mekanisme peningkatan medan listrik lokal. Secara umum penelitian ini terbagi menjadi dua tahapan utama yaitu tahap pemodelan dan tahap eksperimen. Tahap pemodelan dilakukan dengan menggunakan metode beda hingga domain waktu (FDTD) dan aproksimasi dipol diskrit (DDA) untuk menginvestigasi sifat optik nanopartikel Ag@Au ketika digunakan sebagai sensor. Selanjutnya, kalkulasi struktur dan sifat elektronik dari permukaan perak yang berinteraksi dengan emas dikaji dengan menggunakan metode teori kerapatan fungsional (DFT). Pada tahap eksperimen, sintesis nanopartikel Ag@Au dilakukan dengan menggunakan metode kimia basah, diikuti dengan proses konjugasi menggunakan antibodi spesifik terhadap E. coli. Proses deteksi dilakukan dengan memantau perubahan spektrum absorpsi yang diukur menggunakan spektroskopi UV-Vis. Melalui kajian pemodelan nanopartikel Ag@Au sebagai sensor LSPR berbasis indeks bias, ditemukan bahwa peningkatan indeks bias medium di sekitar nanopartikel menyebabkan puncak absorpsi mengalami pergeseran merah. Studi ini juga mengungkap bahwa parameter bentuk nanopartikel, seperti ukuran, ketebalan emas, dan aspek rasio, memiliki pengaruh signifikan pada kinerja pendeteksian. Selanjutnya, pemodelan nanopartikel Ag@Au yang berinteraksi dengan E. coli tunggal menunjukkan bahwa keberadaan bakteri tersebut dapat memicu pergeseran puncak absorpsi. Melalui optimasi parameter bentuk nanopartikel Ag@Au menggunakan metode respon permukaan (RSM), diperoleh akurasi deteksi dan pergeseran puncak optimal dalam mendeteksi E. coli masing-masing adalah 0,01 dan 8,58 nm. Berdasarkan kalkulasi sifat struktur dan elektronik permukaan perak yang berinteraksi dengan emas menggunakan DFT, diketahui bahwa terdapat interaksi atraktif antara perak dan emas. Energi adsorpsi yang dihasilkan menunjukkan penurunan seiring dengan meningkatnya jumlah atom emas yang terlibat dalam interaksi. Selain itu, kalkulasi kerapatan keadaan (DOS) mengungkap bahwa keberadaan emas menyebabkan pergeseran posisi puncak DOS, yang didominasi oleh kontribusi pita orbital d, ke rentang energi yang lebih rendah Pada tahap eksperimen telah berhasil disintesis nanopartikel Ag@Au dengan ketebalan lapisan emas yang dapat dikontrol melalui variasi konsentrasi prekursor emas yang ditambahkan dalam proses sintesis. Citra yang dihasilkan oleh mikroskop elektron transmisi (TEM) menunjukkan bahwa nanopartikel Ag@Au tersusun atas inti perak dengan ukuran sekitar 27 nm dengan ketebalan cangkang emas bervariasi mulai dari 1,49 hingga 2,30 nm, bergantung pada volume HAuCl4 yang ditambahkan (dari 25 hingga 125 µL) dalam total prekursor larutan emas sebesar 7,5 mL. Nanopartikel Ag@Au yang memiliki sensitivitas tertinggi dalam mendeteksi E. coli adalah nanopartikel yang disintesis dengan penambahan 75 µL HAuCl4. Selain itu, nilai batas deteksi E. coli dalam penelitian ini mencapai 21,2 CFU. Dengan demikian, nanopartikel Ag@Au yang dikaji dalam penelitian ini menunjukkan potensi besar untuk dikembangkan sebagai material aktif biosensor, mengingat performa pendeteksiannya yang tinggi.