Menentukan Mobilitas Dan Drift Velocity Erytrosit Ayam Pada Proses Dielektroforesis

Telah dilakukan penelitian tentang sel darah merah pada ayam. Tujuan peneltian ini adalah untuk mengetahui pengaruh perubahan tegangan terhadap kecepatan hanyut sel dan drift velocity (DV), menentukan mobilitas sel darah merah ayam pejantan. Metoda yang digunakan ialah elektroforesis dengan dua keping sejajar berbantuan mikroskop dan komputer dengan sumber pembangkit tegangan DC. sel darah marah ayam ditempatkan pada preparat sebuah mikroskop cahaya, yang ditemapkan diantara elektroda negatif dan positif berjarak 3cm, dan luas elektroda (2,5 x 2) cm2, dengan tebal 1 mm. Variasi tegangan diberikan pada masing-masing elektroda antara 2 volt hingga 12 volt. Kecepatan sel darah merah yang dihasilkan pada pada rentang antara (9,43 x 10-3)m hingga (1,51 x 10-3)ms-1. Perubahan nilai tegangan berkorelasi positif terhadap kecepatan hanyut sel (Drif velocity) DV, dengan korelasi 46%. Penentuan mobilitas ditentukan melalui gradien grafik hubungan kuat medan terhadap kecepatan hanyut sel darah merah ayam, didapatkan nilai mobilitas erytorsit ayam µ adalah 0,158 m2V-1S-1.

PENDAHULUAN
Darah merupakan cairan heterogen yang mengandung suspensi sel-sel darah yaitu eritrosit, leukosit, dan trombosit, di dalam cairan plasma yang tersusun atas air, protein, ion-ion dan mineral [1]. Pola protein dapat digunakan untuk membedakan spesies, populasi secara tepat apabila tidak dapat menggunakan pengamatan melalui morfologis saja. Fenomena ini pula yang menyebabkan metode elektroforesis banyak dilakukan untuk pengamatan taksonomi, sistematik dan genetik serta untuk mengindentifikasi spesies hewan maupun tumbuhan (bio-sistematik) [2]. Fungsi darah secara umum berkaitan dengan transportasi komponen di dalam tubuh seperti nutrisi, oksigen, karbondioksida, metabolisme, hormon dan kelenjar endokrin, panas dan imun tubuh [3]. Penelitian sebelumnya, dilakukan perlakuan sel biologis oleh dua elektroda bertegangan listrik, telah ditemukan bahwa sel biologis dapat dipengaruhi medan listrik [4]. Hal tersebut sama dengan penelitian Zaenal A bahwa hasil bahwa semakin besar medan listrik yang diberikan maka semakin banyak sel yang berpindah [5]. Kecepatan sel yang bergerak dalam medan disebut sebagai kecepatan hanyut (Drift Velocity) DV, nilai kecepatan hanyut sebanding dengan kuat medan listrik dan konstanta mobilitas sel [6]. Metode yang dipakai dalam penelitian lain adalah metoda dielektroforesis, yakni pemisahan muatan menggunakan dielektroda [7]. Gaya dielektroforesis terjadi ketika sel darah merah ayam berada dalam medan tak seragam akan menyebabkan terjadinya polarisasi (pemisahan muatan) dalam sel. Interaksi momen dipol listrik induksi dengan medan listrik menimbulkan sebuah gaya dorong pada sel yang sebanding dengan gradien medan listrik kuadrat [8].

Suhu lingkungan dan tekanan atmosfir menjadi variabel kontrol yakni pada suhu 35oC dan tekanan 1 atm. Pengaruh gaya berat sel dalam artikel ini dapat diabaikan, karena gaya berat sel diimbangi dengan gaya elektrostatik antar dinding aliran sel, seperti yang diungkapkan oleh Jeffrey, et all [9].

Kajian artikel ini adalah bagaimana menentukan mobilitas sel darah merah ayam jantan. Pendekatan yang gunakan adalah pendekatan robinson dalam penjelasan hubungan laju terhadap tegangan listrik yakni masing-masing dalam ms-1 dan volt, dituliskan dalam sebagai berikut [7]:

(1) Untuk mendapatkan kaitan antara tegangan, mobilitas sel, dan kecepatan sel diperoleh dengan menggunakan teori gas-elektron bahwa elektron-elektron mendapatkan suatu kecepatan hanyut rata-rata dengan cara yang praktis serupa dengan partikel bermuatan yang bergerak dalam cairan atau gas. Kecepatan hanyut (drift velocity) DV sebanding dengan kuat medan listrik seperti berikut [6].

(2) Dengan adalah kecepatan hanyut dalam E adalah Kuat medan dalam (N/C), (m2V-1S-1). Kita ketahui bahwa E, sehingga persamaan (2) menjadi:

(3) Nilai tegangan V dalam Volt, dan jarak tempuh sel meter, seperti yang dinyatakan dalam Foong, et all [15].

Berdasarkan penelitian bahawa muatan sel darah merah (erytrosit) responsif terhadap perubahan tegangan searah DC [11]. Konstanta mobilitas ditentukan melalui analisis gredien intrapolasi grafik hubungan antara tegangan terhadap kecepatan hanyut DV [6,10,15].

Fokus tujuan penelitian ini adalah menentukan kecepatan hanyut, dan mobilitas sel pada proses dielektroforesis. 

METODE

Pengaruh tegangan listrik DC terhadap gaya dielektroforesis dapat diketahui dengan mengukur kecepatan gerak sel darah merah ayam, pada dua elektroda bervariasi seperti yang dilakukan dalam penelitian [7,8,11].

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebauh microscop cahaya yang dilengkapi kamera digital khusus dengan perbesaran 1000 kali, sebuah preparat kaca, laptop, dua buah elektroda yang terbuat dari tembaga ukuran 2 x 2,5 cm, dengan ketebalan 2 mm, sumber tegangan DC, alat suntikan, dan kabel penghubung. Bahan yang dipakai adalah sel darah merah ayam, dan alqohol 80%

Ilustrasi penempatan alat seperti Gambar 1 dibawah ini!

Susunan alat pengukur kecepatan sel darah ayam

Penentuan atau pengukuran gerak sel darah dilakukan dengan menggunakan alat seperti yang terlihat pada Gambar 1 dan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut, pertama yaitu pengambilan sel darah pada ayam langkah kedua memasang elektroda pada sisi-sisi preparat langkah ketiga menempatkan sel darah pada preparat dan menempatkannya dibawah lensa objektif mikroskop, Keempat mengghubungkan kamera mikroskop pada laptop, Kelima mengatur fokus lensa mikroskop agar gambar sel tampak jelas, langkah Keenem Mengatur panjang dan lebar layar video rekaman, langkah ke tujuh menghidupkan tegangan DC bersamaan melakukan rekaman pergerakan sel, langkah kedelapan menyimpan file video dalam bentik avi, langkah berikutnya adalah mengulangi langkah 6-8 dengan variasi nilai sumber tegangan.

Untuk mengetahui kecepatan ratarata gerak sel akibat gaya dielektroforesis, hasil rekaman gerakan sel diputar ulang menggunakan program Media Player sehingga posisi sel dan waktunya diketahui. Dengan data posisi sel dan waktu, kecepatan rata-rata sel dapat dihitung [7,8 ]. Karena kecepatan sel tergantung pada gaya dielektroforesis yang bekerja pada sel, maka kecepatan sel dapat digunakan sebagai parameter untuk menunjukkan besar gaya tersebut [14].

HASIL dan PEMBAHASAN

Pengukuran gaya dielektroforesis dalam penelitian ini didasarkan pada asumsi bahwa sel yang diamatai merupakan berbentuk bola dielektrik [8]. Deformabilitas sel terjadi selama pengukuran dan khususnya ketika bergerak mendekati elektroda seperti yang dijelaskan sebelumnya [13]. Perubahan bentuk ini menyebabkan jari-jari sel serta profil medan listrik tidak sesuai dengan asumsi yang digunakan dalam analisis, termasuk perubahan dalam penghitungan gaya Stokes [6-8,15]. Untuk meminimalkan masalah yang mungkin timbul, maka analisa gerakan sel hanya dilakukan pada daerah yang jauh dari elektroda yakni di titik tengah antar elektroda.

Rekaman gerak pada video dilakukan untuk mengetahui perubahan posisi dan selang waktu yang dibutuhkan. Berdasarkan data jarak dan waktu didapatkan kecepatan rata-rata sel. Data pengukuran tegangan, waktu, jarak dan kecepatan sel ditunjukan pada Tabel 1.

Tabel 1. Tabel data pengamatan

Pada Tabel 1, Terlihat bahwa kecepatan rata-rata sel hasil pengamatan pada video rekaman, dengan menentukan posisi awal dan akhir sel, serta selang waktu yang dibutuhkan maka kita dapatkan nilai kecepatan rata-rata sel pada setiap variasi tegangan sumber, didapatkan pada rentang tegangan antara 2 volt hingga 12 volt, didapatkan hasil kecepatan sel pada rentang (10,15 x 10-3)m/s hingga 17,60 x 10-3 m/s.



Untuk mengetahui karakteristik perubahan tegangan terhadapt kecepatan ditunjukan pada gambar 2.

Grafik hubungan antara kecepatan
sel darah ayam terhadap tegangan DC

Pada Gambar 2, Terlihat kecepatan hanyut sel mempunyai trend yang fluktuatif pada peningkatan tegangan, namun secara umum dapat dikatakan bahwa perubahan tegangan berkorelasi positif pada kecepatan sel seperti diungkap dalam [4,7,8,11]. Nilai korelasi perubahan tegangan terhadap DV adalah 46% berarti tergolong rendah.




Untuk menentukan nilai mobilitas sel erytrosit ayam, kita gunakan grafik hubungan kecepatan hanyut terhadpat kuat medan listrik seperti digambarkan pada Gambar 3. Gradien grafik pada gambar 3 merupakan nilai mobilitas erytrosit ayam hal ini mengacu pada persamaan yang telah dinyatakan dalam [6,10,14].

Grafik hubungan kecepatan hanyut
sel darah ayam terhadap kuat medam listrik

Pada Gambar 3 telah didapatkan nilai konstanta mobilitas Drif Velocity (DV) erytrosit ayam pada gaya dielektroforesis tegangan DC sebesar = 0,158 m2V-1S-1, dengan nilai korelasi R2 = 0,47. Diartikan mobilitas kecepatan hanyut akibat pengaruh medan listrik DC masih tergolong rendah.






KESIMPULAN

Gaya dielektroforesis dipengaruhi oleh tegangan listrik DC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kecepatan gerak sel darah merah ayam berbanding lurus dengan tegangan listrik DC. Besar kecepatan dapat divariasi dengan mengubah beda tegangan antara dua elektroda. Melalui analisis gradien grafik pada Gambar 3 didapatkan nilai mobilitas sel darah ayam sebesar adalah 0,158 m2V-1S-1.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Endang Sawitri, selaku ketua jurusan kimia analis SMK Tunas Harapan Pati yang telah memfasilitasi alat yang dipakai selama penelitian.

REFERENSI

1. Irawati L. VISKOSITAS DARAH DAN ASPEK MEDISNYA. Majalah Kedokteran Andalas. 2010. Vol 34 (2).

2. Pratiwi R. MENGENAL METODE ELEKTROFORESIS. Oseana, 2001. Volume XXVI, (1): 25 – 31

3. Prashanta Dutta, Ali Beskok, and Timothy C. Warburton, THE CONCENTRATION OF ERYTHROCYTE, HEMOGLOBIN, AND HEMATOCRYTE ONMANY KINDS OF LOCAL DUCK THAT WERE AFFECTED THE ADDITION OF PROBIOTICIN ATION. Jurnal Ilmiah Peternakan. 2013. 1(3); 1001-1013

4. Rizka I, Mirwan. PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN AC DALAM SISTEM ELEKTROROTASI TERHADAP KECEPATAN ANGULER SEL TELUR IKAN LELE. Sekripsi. 2009. FMIPA Unnes.

5. Zainal abidin. Awang baik, Hafifudin, Markx, 2008. FACTORS AFFECTING DIELEC TROPHORETIC SEPARATION OF CELLS USING HIGH-GRADIENT ELECTRIC FIELD STRENGTH SYSTEM. Journal of Engineering Science and Technology. 2008. Vol 3(1) 30 - 39

6. Muhammad Nur, Ahmad Fadhilah, Ahmad Suseno3, Heri Sutanto. MOBILITAS ION-ION AR+, OH-, H+, CO2-, O2-DAN LAJU ALIRAN ANGIN ION DALAM LASMA KORONA PADA TEKANAN ATMOSFER. Jurnal Mat Stat. 2012.Vol 12 (2); 165-175

7. Moh Azam, Wahyu setia budi, hermin pancasakti, Penentuan Konduktivitas Listrik dan Frekuensi Karakteristik Sel Ragi dengan Memanfaatkan Proses Dielektroforesis. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXIV HFI Jateng & DIY, Semarang 10 April 2010. hal. 323-327

8. Much. Azam dan Idham Arif. Penentuan Permittivitas dan Konduktivitas Sel Telur Ikan dengan Memanfaatkan Proses Dielektroforesis. Berkala Fisika. 2002.Vol 5(1), hal 13 – 16.

9. Jeffrey L. Perry,, Satish G. Kandlikar, INVESTIGATION OF FOULING IN MICROCHANNELS. Proceedings of ICNMM 2006. Fourth International Conference on Nanochannels, Microchannels and Minichannels, Limerick, Ireland, 2014.

10. Edminister J.A. Theory and problems of ELEKTROMAGNETIC. Seri buku schaum seris. Erlangga bandung. 1979.

11. Nuri, Masturi, Ian Yulianti. Pengaruh Perubahan Tegangan DC terhadap kecepatan Hanyut Sel. Proseding SNF UNJ. 2016.

12. Azam M,.Pengaruh Gradien Medan Listrik Terhadap Kecepatan Sel Telur Ikan pada Proses Dielektroforesis. Berkala Fisika Vol 4 (3), Juli 2001, hal 53 – 56

13. Theresia Monica Rahardjo, Himendra argahadibrata, . Reologi Darah dan Efeknya pada Berbagai Kondisi Klinis Anesthesia & Critical Care, 2015. Vol 31(1), Februari 2015

14. Foong LP. ELECTROPHORETIC STUDIES OF SURFACE CHARGE ON UNICELLULAR BACTERIA. Dissertation presented for the doctorate of philosophy faculty of science University of Malaya Kualalumpur april 2009