Modifikasi Screen Printed Carbon Electrode Menggunakan Cerium dan Optimasi Kondisi Percobaan Biosensor Elektrokimia untuk Deteksi DNA Mitokondria Sus Scrofa

Abstract

Abstrak Penggunaan cerium dalam aplikasi sensor telah banyak dikembangkan. Dalam penelitian ini, biosensor elektrokimia telah dikembangkan untuk mendeteksi DNA mitokondria Sus scrofa menggunakan screen printed carbon elektrode-cerium (SPCE-Ce). Permukaan elektrode SPCE sebelum dan sesudah dimodifikasi dengan cerium dikarakterisasi menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan voltammetri siklik (CV). Desain urutan nukleotida babi sebagai DNA probe, ditentukan dengan menggunakan program NCBI blast dan T-Coffee. DNA probe diamobilisasikan pada SPCE-Ce melalui interaksi elektrostatik antara permukaan cerium dengan tulang punggung fosfat dari DNA. Selanjutnya proses hibridisasi DNA probe-target dikarakterisasi menggunakan voltammetri diferensiasi pulsa (DPV). Permukaan SPCE dan SPCE-Ce secara SEM menunjukkan perbedaan morfologi yaitu permukaan yang lebih halus dan rata setelah permukaan karbon tertutupi cerium. Voltammogram siklik menunjukkan adanya kenaikan puncak arus redoks dari spesi elektroaktif ferisianida pada SPCE-Ce. Urutan DNA probe adalah 5'-TATTIATACCAATCACTAIC-3' yang memiliki homologi 100% dengan DNA babi dan homologi 0% dengan DNA ayam dan sapi. Persamaan linier konsentrasi target terhadap arus menghasilkan persamaan I = 0,03 [target] + 3,947 untuk rentang konsentrasi DNA target 5,0 sampai 30,0 µg/mL, dan nilai LoD adalah 1,44 µg/mL. Biosensor ini selanjutnya dapat digunakan untuk penentuan konsentrasi mtDNA babi dalam sampel. Abstract The use of cerium in sensor applications has been widely develop. In this research, electrochemical biosensors have been developed to support Sus scrofa mitochondrial DNA using SPCE-Ce. The surface of the SPCE electrode before and after an electrodeposition with cerium, was characterized using SEM and cyclic voltammetry (CV). The design of pork nucleotide sequence as DNA probes, was determined using NCBI blast program and T-Coffee. The DNA probe was immobilized to SPCE-Ce trough electrostatic interactions between the surface of cerium and the DNA phosphate backbone. The probe-target DNA hybridization was characterized using DPV. The result of the characterization using SEM showed a flat and uniform of electrode surface for SPCE-Ce than the bare SPCE surface. The voltammogram cyclic shows an increase in the peak of the ferrycianide current for SPCE-Ce. The result of the DNA probe sequence design are 5'-TATTIATACCAATCACTAIC-3' which shows 100% homology with pig DNA and 0% homology with chicken and beef DNA. The linear equation of target concentration is I = 0.0303 [target DNA] + 3.947 for the target DNA concentration range 5-30 µg/mL, and the LOD value is 1.44 µg/mL. This biosensor can be used to determine pig mtDNA concentration in the real samples. Article history