Bilirubin dan Cara Mudah Mendeteksinya Secara Elektrokimia

Farmasetika.com – Bilirubin (pigmen berwarna kuning) merupakan produk sampingan yang berasal dari pemecahan alami sel darah merah, empedu, tinja, dan urin manusia. Jumlah bilirubin yang berlebihan dalam tubuh dapat menyebabkan berbagai penyakit.

Jika jumlah bilirubin di dalam tubuh menjadi terlalu banyak, kulit dan bagian putih pada mata akan terlihat kuning. Kondisi inilah yang disebut sebagai penyakit kuning. Selain penyakit kuning, kadar bilirubin yang terlalu tinggi juga menyebabkan penyakit hati seperti kanker hati dan hepatitis, kanker dan batu empedu, kanker pankreas dan kerusakan sel darah merah. Kadar total bilirubin dalam darah adalah 0,3 – 1,2 mg/dL.

Bagaimana metode untuk menghitung kadar Bilirubin dalam darah?

Terdapat banyak cara untuk mendapatkan kadar bilirubin dalam darah, seperti pengukuran dengan penggunaan enzim bilirubin oksidase dalam pengukuran, spektroskopi langsung dan reaksi diazo adalah metode yang paling umum. Tetapi penggunaan enzim bilirubin okdisade membutuhkan biaya yang mahal, metode spektroskopi memberikan hasil yang bias dengan protein lain dalam darah dan akurasi dalam metode diazo tidak pasti karena laju reaksi bergantung pada pH.

Saat ini, sensor elektrokimia telah banyak digunakan untuk menghitung kadar  bilirubin karena dinilai lebih efektif dan tidak memerlukan enzim bilirubin oksidase dalam pengkururannya.

Sensor elektrokimia seperti metode polarografi, fluorometri dan alat uji kolorimetri telah digunakan untuk menghitung kadar bilirubin dalam darah tetapi hasil dan akurasi masih kurang memuaskan. Oleh karena itu diperlukan inovasi baru dalam penggunaan sensor elektrokimia yang lebih selektif.

Baru-baru ini, ditemukan sensor elektrokimia yang lebih selektif dan efektif daripada metode sebelumnya.  Bilirubin di dalam darah dapat dideteksi dan dihitung kadarnya dengan Screen Printed Carbon Electrodes (SPEs).

Elektrode kerja pada SPE dimodifikasi dengan nanomaterial seperti Graphene. Elektrode SPE Graphene memiliki stabilitas dan efektivitas yang baik secara elektrokimia untuk mendapatkan kadar bilirubin karena tidak membutuhkan komponen enzim untuk deteksinya. Penggunaan nanomaterial seperti graphene pada elektrode SPE juga dapat meningkatkan efisiensi SPE karena graphene dapat meningkatkan  aktivitas elektrokatalitik (aktivitas katalis pada reaksi elektrokimia) dengan bertambahnya luas permukaan pada sensor.

SPEs yang telah termodifikasi dengan graphene oxide diaplikasikan ke dalam siklik voltametri. Pada siklik voltametri arus diukur selama penyapuan potensial dari potensi awal ke potensi akhir dan kembali ke potensial awal. Pengaplikasian potensial pada SPEs akan mengoksidasi bilirubin dalam darah sehingga proses oksidasi bilirubin tersebut dapat terukur dengan keberadaan arus. Arus yang terukur sebanding dengan konsentrasi bilirubin.

Bagaimana SPE Graphene dapat mengukur Bilirubin?

SPE graphene dapat mengukur biliribin yakni dengan prinsip amperometri yaitu sampel yang mengandung bilirubin akan diukur pada potensial yang ditetapkan dan menghasilkan arus yang berjalan dari katoda ke anoda. Arus tersebut sebanding dengan konsentrasi bilirubin yang dideteksi. SPE graphene ini menggunakan 3 tipe elektroda.

Ag/AgCl sebagai elektroda referensi, elektroda pembanding yang terbuat dari karbon, dan elektroda kerja karbon yang dimodifikasi dengan graphene. Graphene tersebut dapat mengalami reduksi. Graphene yang digunakan pada elektroda ini berperan sebagai elemen sensor untuk mendeteksi bilirubin.

Keuntungan Menggunakan SPE Graphene

SPE-graphene juga memiliki spesifisitas yang tinggi terhadap bilirubin dibandingkan yang lain (seperti metode spektroskopi yang mudah terganggu oleh keberadaan protein lain dan metode diazo yang laju reaksinya sangat dipengaruhi oleh pH) karena dapat dilapisi oleh membran nafion yang dapat menangkal zat pengganggu. Adapun beberapa molekul yang dapat mengganggu selektivitas dan sensitivitas dari SPE yaitu: keton, aldehid, gula, asam organik dan beberapa protein. Membran nafion di sekitar elektroda dapat menangkal komponen-komponen tersebut karena memiliki muatan negatif yang menyebabkan terjadinya gaya tolak-menolak antara membran dengan komponen pengganggu tersebut sehingga hanya bilirubin saja yang terdeteksi sehingga hasil pengukuran tidak bias.  

 Di samping itu, keuntungan menggunakan Screen Printed Electrode graphene yaitu memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap bilirubin jika dibandingkan dengan elemen-elemen sensor yang lain yang berarti bilirubin yang sedikit saja sudah dapat dideteksi oleh kedua elektrode ini. Selain itu, kedua elektrode ini juga memiliki respons yang proporsional terhadap konsentrasi bilirubin yang cukup luas yang berarti berbagai variasi konsentrasi bilirubin dari konsentrasi terkecil sampai terbesar dapat terdeteksi. Terakhir, kedua elektrode ini dapat mendeteksi sampel dengan jumlah sangat kecil dari batas konsentrasi terendah sebesar 0,1 mikromolar.

Penulis : Syahrul Hidayat, Cecep Suhandi, Faisal Maulana Ibrahim, dan Kelvin Fernando Pratam, Program Studi Sarjana, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran

Sumber :

Thangamutu, M., Willimann E. G., Christian Santschi, and Olivier J. E. Martin. 2018. Electrochemical Sensor for Bilirubin Detection Using Screen Printed Electrodes Functionalized with Carbon Nanotubes and Graphene. Sensors. Volume 18 Number 800 : 01-12. doi:10.3390/s18030800