Deteksi Glukosa Dalam Urin Melalui Pembentukan Nanopartikel Emas Dengan Bioreduktor Ekstrak Tanaman Anting-Anting (Acalypha Indica Linn) Pada 3dconnector Microfluidic Paper Based Analytical Devices

Putri, Krista Firdaus Suwarno and Prof. Akhmad Sabarudin, S.Si., M.Sc., Dr.Sc and Prof. Dra. Hermin Sulistyarti, Ph.D (2024) Deteksi Glukosa Dalam Urin Melalui Pembentukan Nanopartikel Emas Dengan Bioreduktor Ekstrak Tanaman Anting-Anting (Acalypha Indica Linn) Pada 3dconnector Microfluidic Paper Based Analytical Devices. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Salah satu masalah kesehatan terbesar yang mengalami peningkatan siginifikan di seluruh dunia adalah diabetes mellitus. Diabetes disebabkan oleh pankreas yang berhenti memproduksi insulin yang berfungsi dalam mengatur kadar glukosa dalam darah. Diabetes mellitus dibagi menjadi tiga jenis utama yaitu diabetes tipe 1, diabetes tipe 2, dan diabetes gestasional yang disebabkan oleh kehamilan. Federasi Diabetes Internasional (IDF), jumlah penderita diabetes mellitus tipe 1 di Indonesia mencapai 41,8 ribu orang pada tahun 2022 di mana mayoritas penderita diabetes tipe 1 berusia antara 20-59 tahun, sebanyak 26.781 orang. Penderita yang berusia di bawah 20 tahun sebanyak 13.311 orang dan penderita berusia 60 tahun ke atas sebanyak 1.721 orang. Oleh sebab itu, Indonesia telah menjadi negara dengan penderita diabetes mellitus tipe 1 terbanyak di ASEAN serta menjadi peringkat ke-34 dari 204 negara pada skala global. Jumlah tersebut diperkirakan akan meningkat terus jika tidak ditangani dan dicegah secara efektif. Penderita diabetes kronis apabila tidak ditangani dengan baik dapat menyebabkan komplikasi akut meliputi gangguan mata, ginjal, paru-paru, saraf, bahkan kematian. Pemeriksaan gejala diabetes dapat dilakukan melalui darah dan urin. Secara umum, teknologi deteksi glukosa yang menggunakan darah termasuk invasif karena dapat menimbulkan rasa sakit bagi para penggunanya. Oleh sebab itu, diperlukan perangkat deteksi glukosa yang bersifat non-invasif dengan menggunakan cairan interstisial, urin, air mata, air liur, atau keringat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan teknologi deteksi glukosa secara non-invasif menggunakan 3D-connector μPADs (Microfluidic Paper Based Analytical Devices) yang memiliki keunggulan aman, mudah, dan sederhana. µPADs atau perangkat analitik6 berbasis kertas mikrofluida merupakan perangkat yang memerlukan titrasi larutan sampel dan reagen yang diimobilisasi kertas dengan prinsip berupa pendeteksian perubahan warna seperti terjadinya agregasi pada nanopartikel, reaksi enzimatik yang disertai presipitasi, probe warna berdasarkan kompleksasi logam atau indikator pH, perubahan viskositas, dan interaksi pertukaran ion. Konektor tiga dimensi pada μPADs berfungsi sebagai penghubung untuk memudahkan koordinasi aliran fluida pada zona sampel dan zona deteksi. Deteksi glukosa pada penderita diabetes mellitus dapat dilakukan dengan 3D-connector μPADs yang berbasis jarak rambatan reaksi. Metode deteksi yang digunakan adalah pembentukan nanopartikel emas (AuNPs). AuNPs merupakan salah satu nanopartikel logam yang memiliki biokompatibilitas yang tinggi, aman, dan ramah lingkungan. Prinsip deteksi glukosa pada pembentukan AuNPs adalah reduksi Au3+ menjadi Au0 yang ditandai dengan perubahan warna dari kuning menjadi merah keunguan. Deteksi glukosa dapat dilakukan dengan menggunakan desain 3D-connecor μPADs yang berbasis jarak rambatan reaksi. Kelebihan dari desain tersebut adalah toksisitas rendah dari penggunaan reagen yang ramah lingkungan, analisis yang terjangkau tanpa instrumentasi, dan adanya jarak rambatan reaksi yang mempermudah dalam pengamatan. Hasil optimasi parameter 3D-μPADs meliputi volume reagen yaitu campuran larutan emas (III) klorida (HAuCl4) dan ekstrak air tanaman antinganting (Acalypha indica Linn) sebesar 8 μL, volume sampel yaitu campuran larutan NAOH dan glukosa dalam urin artifisial sebesar 18 μL, waktu pengeringan reagen selama 25 menit, konsentrasi emas (III) klorida sebesar 75 mM, konsentrasi NaOH sebesar 10 M, imobilisasi reagen sebanyak 1 kali pengulangan, dan waktu reaksi selama 15 menit. Setelah dilakukan optimasi, validasi metode linieritas menghasilkan koefisien determinasi (R2) pada pengamatan mata dan imageJ sebesar 0,9346 dan 0,9714. Hasil uji presisi dengan pengamatan mata dan imageJ menghasilkan %RSD sebesar 2,69 dan 2,59. Akurasi yang diukur dengan pengamatan mata dan imageJ memiliki rentang 77,60 – 99,81% dan 92,22-99,23%. Nilai LoD pada pengamatan mata dan imageJ yaitu 22,14 mg/dL dan 19,22 mg/dL sedangkan nilai LoQ pada pengamatan mata dan imageJ yaitu 73,79 mg/dL dan 64,07 mg/dL.

English Abstract

One of the Most Significant Health Problems on the Rise Worldwide: Diabetes Mellitus. Diabetes mellitus is a growing health concern worldwide. It is caused by the pancreas' inability to produce insulin, a hormone that regulates blood glucose levels. Diabetes mellitus is classified into three main types: type 1 diabetes, type 2 diabetes, and gestational diabetes, which occurs during pregnancy. According to the International Diabetes Federation (IDF), in 2022, Indonesia had 41,800 people with type 1 diabetes mellitus, with the majority (26,781) between the ages of 20 and 59. There were 13,311 people under the age of 20 and 1,721 people over the age of 60 living with diabetes. As a result, Indonesia has the highest number of people with type 1 diabetes mellitus in ASEAN and ranks 34th out of 204 countries globally. This number is expected to continue rising if not effectively addressed and prevented. Chronic diabetes, if not managed properly, can lead to acute complications such as eye, kidney, lung, and nerve problems, and even death. Diagnosis of diabetes symptoms can be performed through blood and urine tests. In general, glucose detection technologies that use blood are considered invasive as they can cause pain to users. Therefore, there is a need for non-invasive glucose detection devices using interstitial fluid, urine, tears, saliva, or sweat. The aim of this research is to develop non-invasive glucose detection technology using 3D-connector μPADs (Microfluidic Paper Based Analytical Devices) which have the advantages of being safe, easy, and simple. µPADs or microfluidic paper-based analytical devices are devices that require titration of sample solution and reagents immobilized on paper with the principle of detecting color changes such as aggregation of nanoparticles, enzymatic reactions accompanied by precipitation, color probes based on metal complexation or pH indicators, changes in viscosity,8 and ion exchange interactions. The three-dimensional connectors on μPADs function as connectors to facilitate the coordination of fluid flow in the sample zone and detection zone. Glucose detection in patients with diabetes mellitus can be performed using 3D-connector μPADs based on reaction propagation distance. The detection method used is the formation of gold nanoparticles (AuNPs). AuNPs are one of the metal nanoparticles that have high biocompatibility, are safe, and environmentally friendly. The principle of glucose detection in the formation of AuNPs is the reduction of Au3+ to Au0, which is marked by a color change from yellow to reddish purple. Glucose detection can be performed using a 3D-connector μPADs design based on reaction propagation distance. The advantages of this design are low toxicity from the use of environmentally friendly reagents, affordable analysis without instrumentation, and the presence of a reaction propagation distance that makes it easier to observe. The optimization results of the 3D-μPADs parameters include the reagent volume, which is a mixture of gold (III) chloride (HAuCl4) solution and Acalypha indica Linn plant water extract of 8 μL, the sample volume, which is a mixture of NaOH solution and glucose in artificial urine of 18 μL, the reagent drying time for 25 minutes, the gold (III) chloride concentration of 75 mM, the NaOH concentration of 10 M, the reagent immobilization of 1 repetition, and the reaction time for 15 minutes. After optimization, the validation of the linearity method resulted in a coefficient of determination (R2) of 0.9346 and 0.9714 for visual observation and imageJ analysis, respectively. The precision test results with visual observation and imageJ analysis showed an %RSD of 2.69 and 2.59, respectively. The accuracy measured by visual observation and imageJ analysis had a range of 77.60 - 99.81% and 92.22-99.23%, respectively. The LoD values for visual observation and imageJ analysis were 22.14 mg/dL and 19.22 mg/dL, respectively, while the LoQ values for visual observation and imageJ analysis were 73.79 mg/dL and 64.07 mg/dL, respectively

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0424090021
Uncontrolled Keywords:	Diabetes, Glukosa, Acalypha indica Linn, AuNPs, 3D-μPADs
Divisions:	S2/S3 > Magister Kimia, Fakultas MIPA
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	26 Jul 2024 05:55
Last Modified:	26 Jul 2024 05:55
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/222022

Text (DALAM MASA EMBARGO) Krista Firdaus Suwarno Putri.pdf Restricted to Registered users only Download (4MB)

Actions (login required)

View Item