STUDI EFEK RESONANSI PLASMON PERMUKAAN TERLOKALISASI PADA NANOPARTIKEL EMAS MENGGUNAKAN ASAM 3-MERKAPTOPROPIONIK SEBAGAI MATERIAL SELUBUNG UNTUK APLIKASI SENSOR KOLORIMETRIK

• Main Author: Tegar Pambudi, Muhammad
• Format: Final Project
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/55177
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Nanopartikel logam mulia seperti nanopartikel emas (AuNPs) sering digunakan dalam bioteknologi dan aplikasi medik seperti biosensor karena sifat optik unik yang disebut dengan resonansi plasmon permukaan terlokalisasi (LSPR) yang muncul dari interaksi antara gelombang elektromagnetik dan elektron konduksi pada logam menghasilkan peningkatan medan lokal dan puncak pada spektrum absorbansi. Molekul asam 3-merkaptopropionik (3-MPA) banyak digunakan untuk aplikasi biosensor karena strukturnya yang unik yaitu terdiri dari dua gugus fungsi yang disebut grup thiol dan grup karboksil. Grup thiol dapat teradsorpsi secara kuat pada permukaan emas dan grup karboksil dapat digunakan sebagai penghubung biomolekul. Tantangan penting dalam pengembangan biosensor adalah memastikan selektivitas dan stabilitas dengan teknik fungsionalisasi pada permukaan nanopartikel. Riset yang dilakukan ini bertujuan untuk mengoptimasi proses sintesis dari nanopartikel emas terselubung oleh 3-MPA (Au-MPA) dengan menggunakan metode pertukaran ligan dan metode reduksi termodifikasi serta untuk mempersiapkan uji kolorimetrik berbasis Au-Sitrat dan Au-MPA dengan memanfaatkan kompleks avidin-biocitin untuk aplikasi biosensor. Metode pertukaran ligan menggunakan Au-Sitrat yang diambil dari metode reduksi sitrat dan kemudian 3-MPA diinjeksi untuk menginduksi pertukaran ligan dari sitrat ke 3-MPA karena energi ikat secara kimiawinya (chemisorpsi) yang lebih tingi dari thiol dibandingkan dengan sitrat. Metode modifikasi reduksi dilakukan dengan mengikuti metode yang dikembangkan oleh Yonezawa & Kunitake (1999) dimana sitrat dan 3-MPA diinjeksi secara bersamaan kedalam HAuCl4 sebagai sumber Au3+. Selain itu, simulasi dilakukan pada riset ini menggunakan metode density functional theory (DFT) dengan mengimplementasikan paket Orca versi 4.2.1 dilengkapi fungsi B3LYP dan basis set LANL2DZ untuk menganalisa frekuensi vibrasional dari sistem emas-ligan. Sistem untuk simulasi disiapkan dengan kluster kecil emas yang berinteraksi dengan ligan. Sistem Au-Sitrat disiapkan dengan model anion bikarbonat untuk menyederhanakan perhitungan yaitu menempelkan pada ujung karboksil pada atom Au, sedangkan untuk sistem Au-MPA disiapkan dengan anion 3-MPA yang menempel atom sulfur. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa Au-MPA yang disiapkan dengan metode reduksi termodifikasi memiliki ukuran rata-rata sebesar 50,8 nm dan bentuk bola yang stabil hingga 6 bulan dengan spektrum absorbansi menunjukkan adanya sedikit pergeseran dan pelebaran sehubungan dengan kestabilan Au-MPA yang diperoleh dengan metoda reduksi dibandingkan dengan metoda pertukaran ligan. Dari hasil spektrum absorbansi didapatkan bahwa puncak absorbansi Au-Citrate terletak pada ~519 nm dengan rata-rata ukuran 34 nm dan berbentuk bola. Namun, puncak absorbansi berturut-turut dari Au-MPA yang diambil dari metode reduksi termodifikasi dan metode pertukaran ligan bergeser ke ~527 nm dan ~520 nm karena perubahan indeks bias lokal dari adsorpsi 3-MPA pada permukaan emas. Puncak-puncak vibrasi yang diambil dari spektrometer FTIR menunjukkan efek adsorpsi ligan pada permukaan emas yang diindikasikan oleh pergeseran puncak dan memiliki kecocokan yang baik dengan hasil simulasi. PadaAu-Citrate ditemukan bahwa asymmetric stretching dari sitrat bergeser dari 1591 cm-1 ke 1632 cm-1 dan symmetric stretching bergeser dari 1395 cm-1 ke 1383 cm-1 karena koordinasi antara grup COO dengan atom emas. Sedangkan pada Au-MPA dapat ditunjukkan bahwa asymmetric stretching dari 3-MPA bergeser dari 1713 cm-1 ke 1620 cm-1 karena efek dipol emas. Uji kolorimetrik telah dilakukan pada Au-Citrate dan Au-MPA dengan memanfaatkan kompleks avidin-biocitin dan hasil pengamatan menunjukkan bahwa spektrum absorbansi bergeser disertai perubahan warna dari larutan secara signifikan akibat adanya agregasi yang induksi oleh crosslinking material organik. Penelitian ini dapat digunakan untuk mengembangkan uji kolorimetrik berbasis nanopartikel logam, terutama pada keadaan pandemik saat ini dimana kebutuhan akan sensor yang cepat, handal, dan terjangkau sangat dibutuhkan.