Perpustakaan Digital ITB

Tuberkulosis (TB) yang disebabkan oleh Mycobacterium tuberculosis (Mtb.) masih menjadi salah satu penyebab kematian utama di Indonesia dan dunia. Penyakit ini pada umumnya menyebar melalui droplet berisi Mtb. di udara dengan sumber utama orang dengan TB aktif dan belum diobati. Penyakit ini akan menyerang sistem pernafasan manusia dengan merusak jaringan paru-paru dan dapat berakibat kematian jika tidak cepat ditangani. Sementara itu, metode diagnostik konvensional seperti ELISA, PCR, fluorescent assay, dan flow cytometry umumnya memerlukan waktu analisis yang panjang, instrumen kompleks, serta biaya tinggi. Teknologi biosensor berbasis surface plasmon resonance (SPR) menawarkan deteksi realtime, tanpa label analit, dan kuantitatif, namun performanya sangat ditentukan oleh rekayasa antarmuka permukaan chip, terutama terkait densitas situs ikat bioreseptor, stabilitas lapisan, serta optical loss. Penelitian ini bertujuan mengembangkan biosensor SPR berbasis komposit CoxOy/MOF-808 yang disintesis melalui metode yang lebih ramah lingkungan sebagai platform deteksi protein CFP-10 Mtb. CFP-10 merupakan antigen sekresi awal biomarker spesifik Mtb. yang tidak dijumpai pada Mycobacterium nontuberkulosis, sehingga sangat potensial untuk deteksi dini. Tujuan penelitian ini meliputi: (1) memperoleh prosedur dan parameter sintesis refluks hidrotermal berpelarut air untuk menghasilkan MOF-808 oktahedral dengan luas permukaan spesifik tinggi dan ukuran partikel kecil; (2) mensintesis komposit CoxOy/MOF- 808 melalui metode poliol sehingga nanopartikel kobalt oksida dapat menyelimuti permukaan dan sebagian terinkorporasi ke dalam kerangka MOF-808; (3) memproduksi chip biosensor SPR emas/CoxOy/MOF-808/CFP-10 antibodi yang seragam dan stabil; serta (4) menganalisis pengaruh material MOF-808, CoxOy, dan komposit dari kedua material tersebut (CoxOy/MOF-808) yang divariasikan perbandingan massa dari kedua material tersebut terhadap kinerja biosensor dalam mendeteksi CFP-10, meliputi sensitivitas, rentang linier, limit of detection (LoD), selektivitas, stabilitas, dan reprodusibilitas. MOF-808 disintesis menggunakan prekursor ZrOCl2·8H2O dan H3BTC melalui metode refluks hidrotermal berpelarut air dengan asam asetat sebagai modulator, sedangkan komposit CoxOy/MOF-808 disiapkan menggunakan metode poliol dalam etilen glikol dengan prekursor kobalt dan PVP sebagai penstabil, menghasilkan tiga rasio massa CoxOy/MOF-808, yaitu 1CM8, 2CM8, dan 3CM8 dengan rasio kobalt:MOF-808 masing-masing sebesar 1:1,5; 1:1; dan 1:0,5. Material yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan XRD, FTIR, Raman, UV– Vis, BET, dan SEM–EDS untuk mengonfirmasi struktur kristal, gugus fungsi, sifat optik, tekstur pori, dan morfologi permukaan. Material kemudian dideposisikan tipis dan merata di atas chip emas menggunakan metode spin coating, diikuti pembentukan monolapis 11-mercaptoundecanoic acid, aktivasi EDC/NHS, imobilisasi antibodi CFP-10 (CFP-10Ab), dan blocking dengan BSA. Pengujian SPR dilakukan menggunakan instrumen NanoSPR6 dengan aliran buffer Tris–HCl dan variasi konsentrasi CFP-10 50–500 ng/mL. Data ?RU dianalisis menggunakan model adsorpsi isotherm Langmuir–Freundlich dan regresi linier untuk memperoleh parameter afinitas, sifat kooperatif adsorpsi, sensitivitas, serta LoD. Hasil XRD menunjukkan bahwa pada sampel komposit CoxOy/MOF-808, struktur MOF-808 masih mempertahankan keteraturan bidang (111), (113), dan (222) meskipun kehadiran fase CoxOy bersifat lebih amorf, mengindikasikan bahwa inkorporasi kobalt terjadi tanpa menghancurkan kerangka utama MOF-808. Karakterisasi FTIR dan Raman mengonfirmasi keberadaan gugus karboksil yang melimpah serta pita fingerprint logam oksida yang kuat pada material komposit, menggambarkan keseimbangan antara situs karboksil yang diperlukan untuk biokonjugasi antibodi dan situs logam berperan dalam peningkat stabilitas sensor. Spektrum UV–Vis menunjukkan absorbansi yang sangat rendah pada wilayah operasi laser SPR, sehingga optical loss minimal. Analisis BET mengungkapkan luas permukaan spesifik 1CM8 sebesar 267,4 m²/g dengan porositas mayoritas ~3,5 nm, yang menyediakan antarmuka berpori untuk mendukung imobilisasi dan distribusi bioreseptor. Citra SEM-EDS untuk sampel 1CM8 menunjukkan partikel oktahedral dengan sudut membulat dan ukuran rata-rata ~906,9 nm dengan distribusi kobalt yang berkemungkinan berada baik pada kerangka maupun permukaan MOF-808. Pengujian SPR menunjukkan bahwa seluruh chip termodifikasi menghasilkan sinyal ?RU yang lebih tinggi dibandingkan chip emas tanpa material pada rentang 50–500 ng/mL CFP-10, menandakan keberhasilan modifikasi permukaan dalam meningkatkan jumlah situs ikat antibodi. Fitting model Langmuir–Freundlich menunjukkan bahwa proses adsorpsi CFP-10 di antarmuka chip/antibodi bersifat kooperatif, sejalan dengan kemungkinan terjadinya restrukturisasi hidrasi dan perubahan lingkungan permukaan setelah pengikatan antigen awal. Inkorporasi kobalt pada MOF-808 secara umum meningkatkan stabilitas sensor namun disertai penurunan sebagian densitas gugus karboksil, sehingga menimbulkan trade-off antara peningkatan situs aktif logam dan kemampuan biokonjugasi. Di antara seluruh variasi, chip emas yang dideposisikan dengan material 1CM8 menunjukkan komposisi paling optimum dengan sensitivitas 0,49504 ?RU/ng/mL pada rentang linier 50–350 ng/mL, LoD sekitar 2,30 ng/mL, kemampuan mempertahankan ~54% sinyal awal setelah empat minggu penyimpanan dan pengujian berkala, serta selektivitas yang baik terhadap CFP-10 dibandingkan interferen umum ditemui dalam darah manusia seperti glukosa, asam urat, asam askorbat, dan urea. Dibandingkan dengan biosensor SPR untuk deteksi biomarker Mtb. dalam literatur, performa biosensor berbasis komposit CoxOy/MOF-808 ini berada pada kisaran yang kompetitif, dengan keunggulan tambahan berupa penggunaan rute sintesis material yang dapat diskalakan dan lebih ramah lingkungan dengan meminimalisir penggunaan bahan toksik.