Viabilitas Kel 6

I.

Tujuan Menjel Menjelask askan an mekan mekanism isme e kerja kerja fotodi fotodinam namik ik inakti inaktivas vasii bakter bakteri, i, cara cara kerja kerja instrument LED untuk aplikasi fotodinamik dan potensi penyinaran LED birumerah untuk fotoinaktivasi bakteri serta menghitung viabilitas sel bakteri akibat efek fotodinamik dengan sumber cahaya LED.

II.

Dasar Teori Viabi abilitas itas

bakt bakter erii

adal adalah ah

kelangs angsun unga gan n

hidu hidup, p,

akt aktivi ivitas tas

hidu hidup p

atau atau

kemun emungki gkinan nan hidup hidup yang yang ditu ditunj njuk ukka kan n deng dengan an pert pertum umbu buhan hanny nya a pad pada a bakteri! "ritanti, #$$% & '$!.Mikroorganisme dalam pembahasan ini adalah bakteri!dapat ditembus sampai tingkat tertentu oleh (at )arna vital, seperti toluidin blue, *etral +ed, proavin atau acridin orange. at )arna ini akan diserap

dan

mengikat

mikro kroorg organi anisme sme mikr mikroor oorga gani nism sme e

akan

asam

menjadi adi

nukle kleat peka

mokroorgani anisme

terhada adap

cahaya aya

sehingga biasa

akan akan diin diinakt aktiv ivas asi. i. ara ara inakt inaktiv ivasi asi sepe sepert rtii

ini ini

dan

dise disebu butt

inaktivasi fotodinamik Depkes +/, #$$0 & '#!. LED merupakan semikonduktor kompleks yang dapat mengkonversi energi list listri rik k menj menjadi adi caha cahaya ya.. LED LED ter termasuk masuk su sumb mber er caha cahaya ya deng dengan an renta entang ng spektrum absorbsi por1rin tipe fotosensiti(ier. 2elebihan LED dibandingkan deng dengan an su sumb mber er caha cahaya ya lain lain untu untuk k foto fotoin inakt aktiv ivasi asi adal adalah ah kar karena ena hanya hanya menghasilk menghasilkan an sejumlah sejumlah kecil kecil panas dalam cahaya yang ditimbulkan. ditimbulkan. LED meng mengha hasi silk lkan an

caha cahaya ya

deng dengan an

berb berbag agai ai

)ar )arna. na.

3arna arna

caha cahaya ya

yang yang

diemisik diemisikan an oleh LED bergantun bergantung g pada komposis komposisii material material semikond semikonduktor uktor yang yang digun digunak akan an,, baik baik infr infram amer erah ah,, caha cahaya ya tamp tampak ak maup maupun un ultr ultrav avio iole lett 4chubert, '550!. LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction daerah p didominasi oleh muatan listrik positif dan n disominasi muatan negative!. "emba)a muatan elektron dan hole hole menga mengalir lir ke juncti junction on dari dari elect electro rode de dengan dengan voltase voltase berbed berbeda. a. 2etika etika

elektron bertemu dengan hole, diajatuh ketingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon 4(e, #$6%!. ahaya inframerah dengan panjang gelombang 755 nm 8 #5-0 nm memiliki karakteristik mudah diserap oleh bahan organic, termasuk material organik dalam bakteri yang akan cepat menyerap cahaya inframerah saat terjadi proses

penyinaran,

sehingga

dalam

bakteri

akan

terjadi

kenaikan

temperature yang semakin cepat 9amanaka, '55%!. :bsorbsi energi radiasi oleh sel bakteri secara garis besar mempunyai dua hasil yaitu kematian sel yang diindikasikan oleh tidak adanya kemampuan untuk membentuk koloni. ;leh

karena

fotoinaktivasi

itu,

dapat

bakteri

diperkirakan

dengan

cahaya

bah)a

mekanisme utama

inframerah

adalah

dari

pemanasan

langsung ke mikroorganisme oleh penyinaran termal Dhirgo,'557!.

-

"roses photo1sika 4aat penyinaran cahaya terjadi absorpsi satu foton cahaya oleh molekul porphyrin.

"eristi)a

absorpsi

primer

berlangsung

sangat

cepat

berlangsung sekitar #5-#%s! diikuti dengan eksitasi molekul pada tingkat energi yang lebih tinggi. 4elama transisi elektronik satu dari elektron dieksitasikan dari keadaan dasar dengan energi rendah selanjutnya menempati orbital dengan energy yang lebih tinggi, sehingga elektron memiliki perbedaan energi dari ' keadaan elektronik molekul absorbs, yaitu &  N  A h c ∆ E n = En− E 0= N  A h v =  A

Dengan & h < 2onstanta "lanck < 0,0'0 = #5- >? @.4 v < Arekuensi c < 2ecepatan cahaya dalam ruang  N  A 

-

 < Bilangan :vogadro < 0,5'> = #5'>

"roses "hotokimia

hampa −1

mol

>

=

#56

ms-#!

"hotokimia merupakan perubahan kimia yang disebabkan oleh cahaya oyle , #$$#!, yaitu radiasi elektromagnetik EM! pada range ultraviolet dan visiblecahaya tampak!. "erubahan kimia merupakan peristi)a yang muncul pada tingkatan molecular akibat absobsi foton, meskipun foton tidak berperan dalam keseluruhan proses kimia. Mekanisme photokimia dapat dibagi menjadi ', yaitu pertama adalah ketika photosensitive tereksitasi 4C! dan bereaksi dengan oksigen akan mereduksi molekul subtract +!, dan dapat merubah superoksida ;'-!, dan dengan reaksi oksigen akan menyebabkan kerusakan biomolekul tetangganya. Dan yang kedua adalah ketika photosensitiser pada keadaan tereksitasi 4C! akan mentransfer energy ke molekul oksigen menjadi singlet oksigen, dan bereaksi dengan substract +!, ketika oksigen singlet tereksitasi dihasilkan photosensiti(er dengan gap antara keadaan triplet dasar dan eksitasi yang lebih besar daripada

 E∆

 yang diperlukan untuk eksitasi

oksigen ke keadaan singlet tereksitasi.

-

"roses photobiologi Efek cahaya tampak pada organisme telah banyak diinvestigasi pada tingkat kompleksitas yang berbeda8beda."roduk photo kimia berupa radical o=ygen singlet +;4! adalah agen pengoksidasi yang dapat secara langsung bereaksi dengan banyak molekul biologi.+esidu asam amino dalam protein adalah target yang penting seperti cysteine, methionine, tyrosine, histidine, dan tryptophan rune et al., '55#!. ;ksigen singlet #;'! adalah elektrophilic dan bereaksi dengan molekul yang kaya electron menyebabkan kerusakan membran peroksidasi membran lipid, mengakibatkan kebocoran isi dan kandungan pada sel serta

mengaktivasi

sistem

transport

membran

dan

en(im-en(im,

gangguan sintesis dinding sel dan munculnya struktur multilamelar di sisi sekat sel-sel yang membelah, sering dengan bocornya ion-ion postaium dari dalam sel Demidova and 9amblin, '55%!.

III.

Alat -

dan Bahan /nstrument sumber cahaya LED /solate bakteri Bahan dan Media untuk /solasi dan 2ultur bakteri "eralatan untuk seterilisasi dan /nkubasi

IV.

Cara Kerja Langkah yang harus dilakukan pertama adalah mempersiapkan pengkulturan bakteri, proses ini terdiri dari menyiapkan media *utrient Broth larutan gula atau

larutan

garam!

dan

sampel

paramecium,

mengambil

isolate

dimasukkan kepada #5 ml media *utrient Broth, setelah itu sampel kemudian diinkubasi, perlakuan diatas dilakukan sebanyak ? kali dengan konsentrasi *utrient Broth yang berbeda. 2emudian sampel disinari denagn LED biru dengan rentan )aktu tertentu.

V.

Hasil Pengamatan  abel #. +eaksi Paramecium sp. erhadap "erbedaan 2onsentrasi ula dan aram Larutan ula

aram

Konsentrasi

Hasil Ukuran *ormal Mengecil Mengecil Mengecil Mati Mengecil Mengecil Mati

#5F '5F >5F ?5F #5F '5F >5F ?5F

Keceatan idak terlihat GG GG GGG Mati GG G Mati

 abel '. +eaksi Paramecium sp. erhadap penyinaran sinar LED merah dan biru

!inar L"D

#aktu

Merah

# menit

Hasil Keceatan GGG

> menit

GGG

% # > %

GG GGG GG G

Biru

menit menit menit menit

2eterangan&  ingkat 2ecepatan Paramecium sp. G

& Lambat

GG

& epat

GGG

VI.

& Lebih epat

Pem$ahasan "ada praktikum kali ini membahas mengenai viabilitas sel bakteri pada fotodinamik

inaktivasi

dengan

sumber

cahaya

LED

yang

bertujuan

untukmenjelaskan mekanisme kerja fotodinamik inaktivasi bakteri, cara kerja instrumen LED untuk aplikasi fotodinamik dan potensi penyinaran LED birumerah untuk fotoinaktivasi bakteri serta menghitung viabilitas sel bakteri akibat efek fotodinamik dengan sumber cahaya LED. Bakteri yang digunakan dalam

praktikum

ini

adalah

Paramecium

sp.

karena

mudah

dikembangbiakkan melalui perendaman pada air sekam di sa)ah selama lebih kurang > hari. Hntuk mengetahui kemampuan viabilitas bakteri Paramecium sp. diberi beberapa perlakuan dengan indikator yang berbeda. "ertama dengan menggunakan larutan garam dan gula, dimana larutan yang digunakan adalah larutan gula dengan konsentrasi #5F, '5F, >5F dan larutan garam #5F, '5F, dan >5F. 4edangkan yang kedua diberi perlakuan dengan penyinaran LED merah dan biru selama # menit, > menit, dan % menit.

4elanjutnya setiap percobaaan yang dilakukan pada

bakteri diamati

diba)ah mikroskop untuk mengetahui pengaruhnya terhadap viabilitas bakteri. "ada percobaan pertama dilakukan dengan cara menyiapkan larutan gula dan garam dengan konsentrasi yang telah ditetapkan, kemudian meneteskan

larutan

padaParamecium

sp.

dan

mengamatinya

pada

mikroskop. Dari hasil pengamatan yang diperoleh dapat dilihat bah)a pada saat diberi larutan gula dengan konsentrasi #5F, ukuran bakteri normal atau tidak berubah dari ukuran semula dan pergerakannya juga tidak terlalu terlihat. *amun pada saat ditempatkan di larutan gula dengan konsentrasi yang lebih tinggi, ukuran bakteri mengecil dan pergerakannya menjadi lebih cepat. "eristi)a mengecilnya ukuran bakteri ini biasa disebut dengan krenasi atau mengkerut yang terjadi karena bakteri berada pada konsentrasi yang tinggi, sehingga cairan intrasel bergerak keluar dari sel. "roses inilah yang disebut dengan osmosis, yang menyebabkan sel menjadi krenasi dan tidak berfungsi lagi. 4edangkan pada larutan garam, bakteri juga semakin mengecil dan pergerakannya semakin lambat seiring dengan meningkatnya konsentrasi. Bahkan pada larutan garam dengan konsentrasi ?5F bakteri terlihat tidak bergerak atau mati. "ercobaan selanjutnya dilakukan dengan memberi paparan sinar LED merah dan biru pada bakteri dengan durasi )aktu paparan yang berbeda. Dari hasil pengamatan yang diperoleh dapat dilihat bah)a pada saat pemaparan sinar LED biru selama # menit, pergerakan bakteri masih cenderung cepat atau aktif bergerak. *amun pada saat durasi pemaparan ditingkatkan

menjadi

>

menit

dan

%

menit

pergerakannya

semakin

melambat. Begitu juga dengan pada saat pemaparan sinar LED merah.9al ini terjadi karena energi foton yg dihasilkan kecil dan "oryphyrin hanya menyerap energi foton yg kecil sehingga menyebabkan paramecium cenderung lebih lambat. Dari hasil pengamatan tersebut menunjukkan bah)a LED merah dan biru memiliki potensi untuk menginaktivasi bakteri,

karena membran sel dari paramecium dapat rusak ketika mendapat paparan LED dengan besar gelombang diatas ?'5nm dan melemahkan pergerakan selnya pada periode tertentu.

VII.

Kesimulan Bakteri Paramecium sp.  dapat diinaktivasi dengan larutan gula dan garam karena kedua larutan tersebut merupakan larutan hipertonis yang dapat menyebabkan membrane sel bakteri tersebut mengalami krenasi yakni pengerutan atau pengecilan karena peristi)a osmosis antara larutan intraseluler dan kedua larutan tersebut. "enyinaran dengan Led )arna merah dan biru juga dapat menginaktivasi bakteri Paramecium sp. karena kedua )arna tersebut mempunyai panjang gelombang lebih dari ?'5nm, dimana hampir semua bakteri rentan terhadap paparan cahaya dengan panjang gelombang ?5% hingga ?'5 nm.

Da%tar ustaka :stuti, 4uryani D, dkk. Potensi Pemaparan Light Emitting Diode (LED) Inframerah Untuk Fotoinaktivasi Bakteri Bacillus sutilis. 4urabaya & Hniversitas :irlangga Aadli :ma, dkk. '5#%. Pedoman Praktikum Biomekanika dan Biotransportasi. 4urabaya & Hniversitas :irlangga "ritanti, L. #$$%. U!i "iailitas #andida $ropicalis% &train ' III .*. $erhadap &en+a,a Fenol Pada -edium *ir Laut &intetik. Laporan Penelitian -agang Baliang -ikroiologi. Bogor & L/"/