LAPORAN AKHIR KEGIATAN PENELITIANHIBAH DISERTASI DOKTOR

JUDUL:PENGEMBANGAN SENSOR SELEKTIF ASAM URAT

BERBASIS IMPRINTING POL YMER

Peneliti:Ora. Miratul Khasanah, M.Si

DILAKSANAKAN ATAS BIAYA:Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional,

sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Hibah Disertasi DoktorNomor: 481/SP2H/PP/DP2MNI/2010,tanggal11 Juni 2010

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKATUNIVERSITAS GADJAH MADA

NOVEMBER2010

RINGKASAN

Asam urat merupakan produk akhir metabolisme purin yang berada dalam

cairan biologis seperti darah dan urin. Tingginya konsentrasi asam urat dalam

tubuh berkaitan dengan konsentrasi purin dalam makanan yang dikonsumsi, berat

badan, jumlah alkohol dalam minuman yang dikonsumsi, kelainan faal dan volume

urin yang dikeluarkan oleh tubuh setiap hari. Telah diketahui bahwa tingkat

konsentrasi asam urat yang tinggi dapat mengindikasikan adanya beberapa

penyakit seperti kolesterol tinggi, hipertensi dan kardiovaskuler.

Metode voltametri telah digunakan secara ekstensif untuk penentuan

konsentrasi suatu senyawa di dalam cairan biologis, seperti senyawa asam ural.

Pengembangan metode voltammetri untuk analisis asam urat dalam darah dan

urin menjadi kajian yang sangat menarik karena metode tersebut lebih selektif,

murah dan lebih cepat dibandingkan dengan metode kolorimetri ataupun

enzimatik. Keberadaan asam urat dalam sampel bersama-sama dengan senyawa

elektroaktif lainnya, seperti asam askorbat (vitamin C) dan kreatinin. Potensial

oksidasi asam urat dan asam askorbat sangat berdekatan sehingga analisis asam

urat dan asam askorbat secara bersamaan akan menghasilkan respon

voltammetrik yang cenderung overlap dan sangat sulit untuk dipisahkan jika

menggunakan elektoda tanpa modifikasi.

Pada penelitian ini dilakukan pengembangan sensor dengan cara

memodifikasi hanging mercury drop electrode dengan molecularly imprinted

polymer(MIP) dan mengaplikasikan sensor modifikasi untuk analisis asam urat

dalam sampel serum. Prinsip MIP didasarkan pada reaksi polimerisasi antara

monomer, cross linker dan penjebakan molekul target sebagai template. Polimer

dibuat dari monomer asam metakrilat (MAA), cross linker etilen glikol dimetakrilat

(EGOMA), inisiator 2,2'-azobis isobutironitril (AIBN). MIP dibuat dengan cara

mengekstraksi template dari jaringan polimer. Polimer dan MIP dikarakterisasi

menggunakan spektrofotometer merah infra (IR), scanning electron microscopy

(SEM) dan adsorpsi-desorpsi N2 (Brunauer Emmet Teller/BET). Parameter

penelitian yang dipelajari adalah variasi komposisi polimer dan kondisi elektro-

coating, serta kondisi pengukuran asam ural.

Oari hasil analisis menggunakan spektrofotometri IR diperoleh data bahwa

polimer poli-MAA maupun MIP telah terbentuk ditunjukkan dengan perubahan

ii

intensitas spektra pada bilangan gelombang -1540 cm-1 (C=C) dan -1700 cm-1

(C=O) jika dibandingkan dengan spektra monomer maupun cross linker. Oari

analisis dengan SEM diperoleh bahwa rongga polimer poliMAA-co EGOMA yang

terbentuk cukup kecil (-0,1 IJm) dan homogen. Hasil analisis menggunakan BET

menunjukkan bahwa ekstraksi asam urat dari jaringan polimer belum sempurna.

Hasil karakterisasi secara voltammetri menunjukkan bahwa relatif tidak terjadi

pergeseran peak potensial asam urat yang diperoleh dari analisis menggunakan

sensor HMOE- MIP jika dibandingkan dengan HMOE.

Modifikasi HMOE dengan MIP menghasilkan sensor yang sensitif dan selektif

terhadap asam urat. Sensitivitas metode yang diperoleh adalah 16, 405 nA UlJg .

Keberadaan asam askorbat dengan konsentrasi yang sama dengan konsentrasi

asam urat hanya menurunkan respon arus sebesar 0,08%. Sensitivitas dan

selektivitas sensor tersebut meningkat sebesar 100 dan 700 kali jika dibandingkan

dengan sensor HMOE.. Limit deteksi yang diperoleh adalah 0,094 IJg/L,

sedangkan presisi (RSO) 0,46 - 1,84%. Recovery dalam serum kontrol

menggunakan HMOE dan HMOE-MIP berturut-turut adalah 97,9% dan 66,7%.

Aplikasi elektroda modifikasi untuk penentuan kadar asam urat dalam serum

memberikan hasil lebih kecil jika dibandingkan dengan hasil menggunakan

elektroda HMOE. Rentang penyimpangan yang terjadi adalah 1,08 - 2,16 % (n=3,

replikasi 5 kali).

SUMMARY

Uric acid (UA), the primary end-product of purine metabolism, is present in

blood and urine. High concentration of uric acid in body related to some condition,

including purine concentration in food, body weight, amount of alcohol in drink,

kidney faal, and volume of urine everyday. It has been shown that extreme

abnormality of uric acid levels are symptomatic of several diseases such as high

cholesterol, hypertension, and cardiovascular.

Voltammetric method have been extensively used to determine uric acid

and other compound in the biological fluid. The determination of uric acid using

voltammetry method have received much interest because the method is more

selective, less expensive and less time consuming than the both of colorimetric

and enzymatic methods. Development of the voltammetric method to analyze uric

iii

acid in blood and urine is a very interesting study because determination of uric

acid using the method was interfered by ascorbic acid which is coexisting in blood

and urine. Using a bare electrode such as glassy carbon (GC), carbon paste (CP)

or hanging mercury drop electrode, the voltammetric response of uric acid and

ascorbic acid tends to occur at close potential and sometimes even overlap.

In the recent research the synthesis and characterization of polymers with a

molecular template (MIP) have been done. The general principle of molecular

imprinting is based on such a process where functional and cross linking

monomers are copolymerized in the presence of a target analyte (the imprint

molecule) which acts as molecular template. Polymer was made from methacrylic

acid (MAA) as monomer, cross-linker ethylene glycol dimethacrylic acid (EGDMA)

and initiator 2,2'-azobis isobuthyronitrile (AIBN), while the template was uric acid.

Establishment of MIP was carried out by extracting the uric acid from the polymer

network. MIP formed was used as materials for coating the hanging mercury drop

electrode (HMDE) in order to obtain a selective sensor for uric acid determination.

With this imprinting system, the specific molds will be formed for certain molecule

so that the analysis of the analyte was not disrupted by the presence of other

matrices because the mold will only be appropriate to the species being analyzed.

The successful preparation of poly-MAA was marked by the changes in

peak intensity of IR spectra at -1700 cm-1(C=O) and -1540 cm-1(C=C). The SEM

characterization shows that the cavity of poly-MAA was relatively small (-0,1 ~m)

and homogeneous. The BET data showed that the extraction of uric acid from the

polymer network was not completely accomplished._ However, modification of

electrodes with a MIP prepared using mole ratio of MAA, EGDMA and UA of 1:3:1

produces a sensitive and selective sensor for uric acid. The sensitivity obtained

using this method was 16.405 nA Upg. The presence of ascorbic acid in equal

concentration with uric acid decreased the current response of only 0.08%.

Compared to HMDE electrode, the sensitivity and selectivity of the HMDE-MIP

sensor enhanced about 100 and 700 times, respectively. The detection limit of the

method was found to be 5.94x10-10M, which is still low enough for the purpose of

uric acid determination in natural samples such as blood serum. Application of the

sensor to analyze uric acid in the serum samples resulted the smaller value than

using bare HMDE (SD=1.08-2. 16%).

iv