BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang tidak

murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada dalam keadaan tercampur dengan

senyawa lain. Untuk beberapa keperluan seperti sintesis senyawa kimia yang

memerlukan bahan baku senyawa kimia dalam keadaan murni atau proses produksi

suatu senyawa kimia dengan kemurnian tinggi, proses pemisahan perlu dilakukan.

Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknik kimia

Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai proses

perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses

pemisahan secara mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang

digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis

dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari

pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui

proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan minyak bumi), proses pemisahan

kimiawi harus dilakukan.

Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode.

Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran.

Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran

heterogen (lebih dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua

atau lebih fasa: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas,

campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses

pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang

diinginkan.

Proses pemisahan suatu campuran homogen, prinsipnya merupakan pemisahan

dari terbentuknya suatu fasa baru sehingga campuran menjadi suatu campuran

heterogen yang mudah dipisahkan. Fasa baru terjadi / terbentuk dari adanya

perbedaan sifat fisik dan kimiawi masing-masing komponen. Berbagai metode yang

digunakan untuk terjadinya suatu fase baru sehingga campuran homogen dapat

dipisahkan, salah satunya adalah dengan elektroforesis.

1

Elektroforesis adalah teknik pemisahan komponen atau molekul bermuatan

berdasarkan perbedaan tingkat migrasinya dalam sebuah medan listrik. Medan listrik

dialirkan pada suatu medium yang mengandung sampel yang akan dipisahkan. Teknik

ini dapat digunakan dengan memanfaatkan muatan listrik yang ada pada

makromolekul, misalnya DNA yang bermuatan negatif. Jika molekul yang bermuatan

negatif dilewatkan melalui suatu medium, kemudian dialiri arus listrik dari suatu

kutub ke kutub yang berlawanan muatannya maka molekul tersebut akan bergerak

dari kutub negatif ke kutub positif. Kecepatan gerak molekul tersebut tergantung pada

nisbah muatan terhadap massanya serta tergantung pula pada bentuk molekulnya.

Jenis elektroforesis antara lain, elektroforesis kertas, elektroforesis gel, dan

elektroforesis kapiler. Elektroforesis kertas adalah jenis elektroforesis yang terdiri

dari kertas sebagai fase diam dan partikel bermuatan yang terlarut sebagai fase gerak,

terutama ialah ion-ion kompleks. Pemisahan ini terjadi akibat adanya gradasi

konsentrasi sepanjang sistem pemisahan. Pergerakan partikel dalam kertas tergantung

pada muatan atau valensi zat terlarut, luas penampang, tegangan yang digunakan,

konsentrasi elektrolit, kekuatan ion, pH, viskositas, dan adsorpsivitas zat terlarut.

Elektroforesis gel ialah elektroforesis yang menggunakan gel sebagai fase diam

untuk memisahkan molekul-molekul. Awalnya elektoforesis gel dilakukan dengan

medium gel kanji (sebagai fase diam) untuk memisahkan biomolekul yang lebih besar

seperti protein-protein. Kemudian elektroforesis gel berkembang dengan menjadikan

agarosa dan poliakrilamida sebagai gel media.

Elektroforesis kapiler adalah metode elektroforesis yang digunakan untuk

memisahkan asam amino, protein, lipid, karbohidrat, dan nukleotida dengan resolusi

tinggi yang dilakukan pada pipa kapiler berisi buffer. Metode ini mulai digunakan

secara luas pada akhir tahun 1940 untuk aplikasi dalam berbagai bidang seperti

bioteknologi, kimia, lingkungan, dan analisis farmasi. Elektroforesis kapiler

menggunakan listrik bertegangan tinggi yang menyebabkan semua komponen ion

atau molekul netral bergerak ke katoda. Deteksi dapat dilakukan dengan teknik

pendeteksian spektrometri atau elektrokimia. Teknik pemisahan ini dipengaruhi oleh

tegangan listrik, koefisien difusi, panjang, dan diameter pipa kapiler, serta konsentrasi

sampel. Metode ini memiliki efisiensi dan selektivitas yang baik namun boros listrik

karena menggunakan tegangan tinggi dan alatnya juga mahal.

2

Elektroforesis kapiler (CE), juga dikenal sebagai zona elektroforesis kapiler,

dapat digunakan untuk memisahkan spesies ion oleh muatan mereka dan gesekan

kekuatan dan radius hidrodinamika. Elektroforesis , bermuatan listrik bergerak analit

dalam konduktif cairan menengah bawah pengaruh suatu medan listrik .

Diperkenalkan pada tahun 1960-an, teknik elektroforesis kapiler (CE) dirancang

untuk spesies terpisah berdasarkan ukuran mereka untuk mengisi rasio dalam interior

sebuah kapiler kecil penuh dengan elektrolit .

1.2. Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, yang menjadi rumusan masalah dalam makalah ini adalah :

- Apa yang dimaksud elektroforesis kapiler?

- Bagaimana proses elektroforesis kapiler?

- Apa saja aplikasi elektroforesis kapiler dalam kehidupan?

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini antara lain :

- Untuk mengetahui pengertian elektroforesis kapiler.

- Untuk mengetahui proses dari elektroforesis kapiler

- Untuk mengetahui aplikasi elektroforesis kapiler.

1.4. Manfaat

Dari pembuatan makalah ini diharapkan :

- Dapat mengetahui dan mengerti tentang elektroforesis kapiler.

- Dapat mengetahui proses dari elektroforesis kapiler.

- Dapat mengetahui aplikasi elektroforesis kapiler.

BAB II

PEMBAHASAN

3

2.1. Pengertian Elektroforesis

Elektroforesis adalah suatu teknik yang mengukur laju perpindahan atau

pergerakan partikel-partikel bermuatan dalam suatu medan listrik.  Prinsip kerja dari

elektroforesis berdasarkan pergerakan partikel-partikel bermuatan negatif (anion), dalam

hal tersebut DNA, yang bergerak menuju kutub positif (anode), sedangkan partikel-

partikel bermuatan positif (kation) akan bergerak menuju kutub negatif (anode) (Klug &

Cummings 1994: A-6).  Elektroforesis digunakan untuk mengamati hasil amplifikasi

dari DNA.  Hasil elektroforesis yang terlihat adalah terbentuknya band yang merupakan

fragmen DNA hasil amplifikasi dan menunjukkan potongan-potongan jumlah pasangan

basanya (Klug & Cummings 1994: 397).

Elektroforesis digunakan dengan tujuan untuk mengetahui ukuran dan bentuk

suatu partikel baik DNA, RNA dan protein.  Selain itu, elektroforesis juga digunakan

untuk fraksionasi yang dapat digunakan untuk mengisolasi masing-masing komponen

dari campurannya, mempelajari fitogenetika, kekerabatan dan mempelajari penyakit

yang diturunkan (Klug & Cummings 1994: A-6).  Elektroforesis dalam bidang genetika,

digunakan untuk mengetahui ukuran dan jumlah basa yang dikandung suatu sekuen

DNA tertentu (Klug & Cummings 1994: A-7). Elektroforesis dapat dibagi menjadi tiga

yaitu elektroforesis kertas, elektroforesis gel, dan elektroforesis kapiler. Dalam makalah

ini dibahas elektroforesis kapiler.

Elektroforesis kapiler adalah metode elektroforesis yang digunakan untuk

memisahkan asam amino, protein, lipid, karbohidrat, dan nukleotida dengan resolusi

tinggi yang dilakukan pada pipa kapiler berisi buffer. Metode ini mulai digunakan secara

luas pada akhir tahun 1940. untuk aplikasi dalam berbagai bidang seperti bioteknologi,

kimia, lingkungan, dan analisis farmasi. Elektroforesis kapiler menggunakan listrik

bertegangan tinggi yang menyebabkan semua komponen ion atau molekul netral

bergerak ke katoda. Deteksi dapat dilakukan dengan teknik pendeteksian spektrometri

atau elektrokimia. Teknik pemisahan ini dipengaruhi oleh tegangan listrik, koefisien

difusi, panjang, dan diameter pipa kapiler, serta konsentrasi sampel. Metode ini memiliki

efisiensi dan selektivitas yang baik namun boros listrik karena menggunakan tegangan

tinggi dan alatnya juga mahal.

Karakteristik elektroforesis kapiler yaitu :

Menggunakan pipa kapiler pada pemisahan elektroforesis.

Memanfaatkan medan listrik berkekuatan tinggi, lebih dari 5 V/cm.

4

Menggunakan detektor berteknologi modern, sebagaimana yang ada pada

kromatogram.

Efisiensinya kadangkala sama dengan kromatografi gas kapiler, namun juga

bisa lebih besar.

Membutuhkan waktu beberapa menit untuk mengamati sampel.

Mudah diotomatiskan untuk menganalisis dalam segi kuantitatif, dan mudah

digunakan.

Terbatas dalam mengkomsumsi (melibatkan) sejumlah reagent.

Metode ini lebih aplikatif untuk menyeleksi dalam ukuran luas, dibandingkan

dengan teknik separasi lainnya.

Salah satu keuntungan utama dari CE adalah dibutuhkan peralatan yang

sederhana. CE terdiri dari satu daya tegangan tinggi, penyangga reservoir, sebuah kapiler,

dan sebuah detektor. Pengaturandasar dapat diuraikan dengn peningkatan fitur seperti

sampel, peralatan injeksi ganda, mengontrol suhu kapiler, pengaturan penyediaan daya,

detektr ganda, dan kumpulan fraksi.

Berbagai model elektroforesis kapiler dapat dilakukan menggunakan instrumen

CE. Dasar dari perbedaan model pemisahan dapat dikarenakan bahwa elektroforesis

kapiler telah dikembangkan dari suatu kombinasi elektroforesis dan teknik kromatografi.

Istilah umumnya ini dapat dianggap sebagai pemisahan elektroforesis dari sejumlah

senyawa di dalam tabung sempit. Walaupun sebagian besar aplikasi telah dilakukan

menggunakan cairan sebagai media pemisah, teknik elektroforesis kapiler dimana kapiler

berisi elektroforesis gel, lapisan kromatografi.

2.2. Proses Elektroforesis Kapiler

Alat-alat yang digunakan pada elektroforesis kapiler adalah

Kolom kapiler (dengan silika, jendela optis agar bisa diamati prosesnya dari

luar)

Dua buah elektroda.

Power supply (bisa diatur untuk bertegangan tinggi)

Detector (sinar UV)

Larutan buffer beserta dua buah tempat penyimpanannya.

5

Gambar 2.1 Alat elektroforesis kapiler.

Pergeseran waktu (migration time) tm merupakan waktu yang dibutuhkan larutan

untuk bergerak dari kolom kapiler menuju jendela detektor. Hal-hal yang

mempengaruhi mekanisme proses ialah mobilitas elektroforesis (electrophoretic

mobility) µep(cm2/Vs), kecepatan elektroforesis (electrophoretic velocity) vep(cm/s), dan

besarnya medan listrik (electric field strength) E (V/cm). Hubungannya dapat dilihat

pada persamaan dibawah:

Kecepatan merupakan hasil kalkulasi dari membagi perpindahan waktu dengan

jarak pipa kapiler dari detektor. Mobilitas tergantung pada hasil pembagian antara

kecepatan dengan besar medan listrik. Ketinggian cairan sampel pada pipa kapiler

tergantung pada jenis buffer yang dipakai, kondisi pH dan temperatur. Panjang pipa

kapiler yaitu panjang menuju detektor (Ld), dan panjang total (Lt), panjang ketika proses

6

separasi terjadi pada segmen kapiler, Ld , dan panjang keselurahan adalah Lt, selisih atau

kelebihan Lt terhadap Ld harus diketahui untuk menghubungkan pipa kapiler pada buffer

reservoir. Pada sistem P/ACE excees panjangnya bernilai 7 cm, dengan ukuran panjang

ini apabila susunan pipa tersebut dibalikkan maka akan terjadi suatu separasi yang

cepat.

Elektroosmosis

Merupakan proses dasar yang mengendalikan CE, peristiwa ini merupakan hasil

dari terdapatnya muatan pada dinding pipa kapiler. Aliran elektroosmosis didefenisikan

dalam persamaan dibawah:

Dimana є adalah konstanta dielektrik, η adalah viskositas larutan buffer , dan ζ

adalah potensial zeta diukur pada saat bidang pembatas menutup pada hubungan

permukaan antara liquid dan padatan. Muatan negatif dinding menarik muatan positif ion

dari larutan buffer, menghasilkan dua lapisan elektrik. Ketika tegangan yang dilibatkan

melewati pipa kapiler, kation yang ada didalam jumlah yang panjang (banyak)pada

lapisan ganda (double layer), berpindah secara langsung kadalam katoda dengan

mengikutsertakan air. Hasilnya adalah jaringan aliran larutan buffer pada elektroda

negatif. Meningkatnya konsentrasi akan mengakibatkan aliran elektroosmosisnya

menjadi menurun.

7

Gambar 2.2. Pengaruh pH terhadap EOF

Dari gambar di atas, ion zwiter seperti peptida telah dipisahkan kedalam dua

kondisi pH, pada pH tinggi EOF besar dan peptida bermuatan negatif sehingga

perpindahan elektroforesis menuju kearah elektroda positif (anoda).

Gambar 2.3. Gambar aliran pipa kapiler

Dari gambar di atas pada saat aliran pada pipa kapiler diberikan suatu pendorong

yaitu tekanan maka akan terlihat perbedaan kecepatan aliran yaitu pada lintasan tengah

pipa lebih cepat dibanding dengan pada dinding, hal ini terjadi karena ada gaya

friksional(gesek) liquid terhadap dinding kapiler (sistem hidrodinamik). Gambar bagian

atas menunjukkan sistem yang dikendalikan secara elektris, gaya dorong pada EOF

terdistribusi secara uniform(merata) sepanjang pipa tersebut, sehingga tidak ada pengaruh

tekanan, distribusi kecepatan merata kecuali pada bagian yang dekat sekali pada dinding

pipa kapiler.

Nilai kecepatan aliran dapat ditentukan berdasarkan persamaan dasar:

Waktu yang dibutuhkan untuk berpindah (migration time) ialah:

8

Sepanjang berpindah , terjadi difusi molekular kemudian memuncak pada dispersi,

persamaan dispersi sebagai berikut:

(5)

Dimana Dm adalah koefesien difusi larutan cm2/s.

Angka teoritis pelat alas diberikan dalam persamaan sebagai berikut:

(6)

Mensubtitusikan persamaan 5 kedalam persamaan 6

Diameter Kapiler dan Panas Joule

Penggunaan tegangan listrik yang tinggi mengakibatkan terdapatnya panas yang

terhimpun dalam sistem. Ada dua masalah yang cukup besar yang timbul sebagai akibat

dari panas yang dihasilkan, yaitu gradien temperatur yang melintasi kolom kapiler dan

pertukaran temperatur dalam beberapa waktu menjadi tidak efektif terhadap panas yang

hilang. Kecepatan panas yang dihasilkan pada kolom kapiler dapat ditinjau melalui

pendekatan persamaan sebagai berikut :

Dimana L adalah panjang pipa kapiler, A adalah luas area yang dialiri. Apabila

i=VR dan R=L/kA sedangkan k adalah koduktivitas maka:

9

Gradien temperatur yang melintas pada kolom kapiler merupakan akibat dari

dissipasi panas, temperatur pada aliran tengah kolom kapiler lebih tinggi dibandingkan

dengan temperatur pada dinding kapiler.

Gambar 2.4

Viskositas akan menjadi lebih rendah pada saat temperatur tinggi, dalam kondisi ini

pula EOF dan mobilitas elektroforesis (EPM) juga akan meningkat. Gradien temperatur

sebanding dengan kuadrat diameter dari pipa kapiler, dapat dilihat melalui persamaan

dibawah:

Diman W adalah usaha, r merupakan jari-jari kapiler, dan K adalah konduktivitas

termal.

Efek Tegangan dan Temperatur

Aliran elektroosmosis dan kecepatan elektroforesis sebanding dengan kuatnya

medan listrik, sehingga pemberian tegangan begitu tinggi akan mempercepat proses

separasi, umumnya proses separasi terjadi pada kondisi temperatur 25oC (mendekati suhu

kamar). Dengan mendinginnya liquid pada kolom kapiler, maka akan mudah untuk

melakukan pengontrolan temperatur, pada saat buffer yang digunakan tersebut

berkonsentrasi tinggi dan dengan lebar pipa kapiler yang agak besar. Ketika terdapat

masalah dalam melakukan pengontrolan temperatur maka solusi yang biasa ditempuh

adalah dengan menggunakan pipa kapiler yang lebih kecil, karena hal itu bisa menekan

pemakaian arus dan mengurangi panas.

Metode-metode Elektroforesis kolom kapiler 10

1. Capillary Zone Electrophoresis atau Zona elektroforesis kapiler

2. Isoelectric Focusing atau Pemusatan isoelektrik kapiler

3. Capillary Gel Electrophoresis atau Elektroforesis Kapiler Gel

4. Isotachophoresis atau Isotakoforesis Kapiler

5. Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography atau Misel Kapiler

Kromatografi Elektrokinetik

6. Elektrokromatografi Kapiler

Pada elektroforesis, campuran senyawa berbeda pada larutan biasanya dikenal

sebagai zona relatif sempit, ke dalam sistem pemisah, dan induksi untuk bergerak di

bawah pengaruh suatu potensial yang diterapkan. Sesuai dengan perbedaan pada

keefektifan mobilitas dari perbedaan senyawa di bawah pengaruh medan listrik,

kemudian campuran berpisah menjadi zona spasial diskrit senyawa tunggal setelah

beberapa waktu.

Pemisahan elektroforesis bisa dilakukan dengan sistem kontinu atau tidak kontinu.

Pada kasus dimana digunakan elektrolit kontinu, larutan yang dinamakan elektrolit dasar

membentuk sebuah rangkaian sepanjang jalur perpindahan. Rangkaian ini tidak berubah

oleh waktu dan menyediakan sebuah media sambungan untuk aliran arus listrik serta

pembentukan medan listrik sepanjang jalur perpindahan.Umumnyaelektrolit dasar adalah

sebuah penyangga yang dengan selektif mempengaruhi keefektifan mobilitas. Dengan

merubah karakteristik dari sistem elektrolit dasar sepanjang jalur perpindahan, pemisahan

bisa dioperasikan baik sebagai kinetik ataupun proses yang tidak bergerak.

Pada proses kinetik, komposisi dari elektrolit dasar adalah konstan sepanjang jalur

perpindahan. Potensial listrik dan keefekifan mobilitas dari senyawa yang dipisahkan juga

konstan. Maka dari itu, senyawa yang berbeda berpindah dengan konstan tetapi kelajuan

berbeda dengan arus konstan lewat sistem. CZE, CGE, MEKC, dan CEC merupakan

contoh dari pemisahan.

Pada proses statis, komposisi dari elektrolit dasar tidak konstan. Medan listik dan

keefektifan mobilitas dapat berubah sepanjang jalur perpindahan. Tipe pemisahan ini

paling sering digunakan untuk proses pembentukan gradien pH sepanjang jalur

perpindahan. Setelah selang waktu, komponen tertentu dari sampel seperti ampholytes,

akan berhenti untuk berpindah dan berpusat pada posisi tertentu sesuai pada titik

isoelektriknya.

11

1. Capillary Zone Electrophoresis (CZE)

Merupakan metode yang paling sederhana dari CE, mekanisme separasinya

berdasarkan pada perbedaan rasio muatan-massa. Dasar-dasar CZE adalah

keseragaman larutan buffer dan besarnya medan listrik yang tetap pada sepanjang

kolom (pipa) kapiler. Komponen-komponen sampel terpisah menjadi zona-zona

khusus yang bisa diamati pada gambar dibawah, untuk menentukan mobilitas

elektroforesisnya maka digunakan persamaan dari teori Debeye-Huckel-Henry.

Dengan q adalah muatan netto, R jari-jari Stokes, dan η adalah viskositas.

Separasi molekul-molekul kecil dan besar dapat dilakukan dengan baik dengan

metode CZE. Meskipun pada molekul yang lumayan kecil dimana rasio antara

muatan dan massanya tidak begitu bagus.

2. Isoelectric focusing (IEF)

Isoelectrik fokus kapiler (CIEF) belum memberikan dimensi lain untuk

elektroforesis kapiler dengan memperkenalkan mekanisme pemisahan berdasarkan

perbedaan titik isoelectrik (pI) dari biomolekul. Pemisahan protein dalam CIEF

bergantung pada pembentukan gradien pH sepanjang sumbu longitudinal kapiler dan

migrasi analit ke daerah pH, sama dengan pI mereka, di mana perpindahan titik

molekul netral berhenti. Beberapa langkah, baik secara independen maupun simultan,

terlibat dalam melaksanakan analisis yaitu dengan CIEF. Sampel adalah yang pertama

dilarutkan dalam ampholytes mixturebof carrier, yang akan membentuk dasar dari

gradien pH di kapiler tersebut. Pilihan kisaran pH didapatkan tergantung pada nilai-

nilai pI dari analit, namun kisaran yang cukup sempit akan mencakup hasil PIs dalam

kekuatan menyelesaikan lebih besar. Langkah fokus diperlukan untuk membentuk

gradien pH dan sekaligus fokus analit ke dalam zona diskrit sepanjang gradien pH.

Setelah migrasi dari analit berhenti, arus akan berkurang. Dalam rangka untuk

12

mendeteksi protein, zona individu harus dimobilisasi, atau dielusi, melewati detection

window. Langkah ini dapat dilakukan elektroforesis dengan penambahan garam,

hidrodinamis atau electroosmotically. Chen dan Wiktorowicz digunakan mobilisasi

hidrodinamik di hadapan medan listrik untuk mendeteksi protein dan bentuk mutan

terkait. Prosedur ini memungkinkan mobilisasi deteksi analit sementara.

Perpindahan(pergerakan) cairan pada pipa kapiler akan terus berlangsung

sepanjang larutan memiliki muatan atau diberi muatan, apabila kondisi sudah menjadi

netral maka cairan akan berhenti bergerak.

3. Capillary Gel Electrophoresis

Mekanisme utama pemisahan elektroforesis kapiler gel didasarkan pada

perbedaan ukuran zat yang terlarut sebagai analit berpindah dari pori kolom gel yang

terisi penuh. Gel berpotensi digunakan untuk pemisahan elektroforesis karena

pemisahannya berdasarkan pada “molecular sieving” dan bertindak sebagai media

anti konvektif, meminimalisir difusi zat yang terlarutkan yang mengkontribusi

pelebaran zona, mencegah penyerapan zat yang terlarut ke dinding kapiler serta

membantu eleminasi elektroosmosis. Gel harus memiliki karakter tertentu seperti

stabilitas temperatur dan kesesuaian jarak ukuran pori untuk menjadi media

elektroforesis yang sesuai.

Hijerten dan Zhu menggunakan poliaklrilamide dan agarose gelas kapiler

dengan 150µm I.D. untuk pemisahan elektroforesis molekul kecil dan besar. CGE

dengan koleksi fraksi telah tampil untuk mikropreparasi purifikasi dari makromolekul.

Karger dan rekan kerjanya mendapatkan efisiensi pemisahan tingkat tinggi

(hingga 30 juta plat teoritis per meter) menggunakan kolom kapiler berisi gel.

Kapiler-kapiler tersebut dipenuhi gel-gel poliakrelamide yang mengandung natrium

dodesil sulfat. Teknik ini juga disebut pemisahan SDS-PAGE kapiler dan telah

digunakan untuk pemisahan protein-protein, polinukleutida, dan fragmen-fragmen

DNA. Kesuksesan yang didapatkan ditandai dengan sebagian teknik digunakan untuk

pengembangan prosedur untuk pautan silang akrilamide dan disakrilamide monomer

13

di dalam kapiler sumbu silika. Poliakrilamide hasilnya memiliki struktur gel yang

acak yang dapat terikat ke dinding kapiler melalui adisi dari reagen dwifungsi.

Ukuran pori ditentukan dari konsentrasi total gel, %T (T=[bis+akril]/V, dimana bis,

akril, dan V adalah berat bisakrilamit, berat akrilamit dan total volume) dan

konsentrasi dari agen pautan silang, %C (C=[bis+akril]/akril). Ketika gel tersebut

terikat pada perukaan kapiler elektroosmosis dapat dieleminasi sejak bentuk protein

mengkompleks dengan SDS yang bermuatan negatif, injeksi dan deteksi dilakukan

pada ujung katoda dan anoda dari kapiler.

SDS-PAGE Kapiler memiliki beberapa keuntungan dibandingkan gel

elektroforesis konvensional, termasuk kebutuhan sampel yang kecil, kemungkinan

automatisasi dan sensifitas yang tinggi. Dengan mengeksploitasi kemampuan

melewati yang tinggi dan pemisahan dua dimensi dari susunan gel dan cepat dan

penetapan masa molekul yang efisien dan kuantitas dari susunan kapiler, keuntungan

tinggi telah dihasilkan dari pemisahan dan analisa variasi biomolekul besar yang luas.

Metode seperti ini dilakukan dengan melibatkan gel, gel diisikan kedalam pipa

kapiler contohnya polyacrylamida, dan agarosa. Metode ini penting diterapkan pada

saat melakukan separasi DNA.

4. Isotachophoresis

Pada metode ini aliran elektroosmosis sama dengan 0, sistem pada buffer adalah

heterogen, pipa kapiler diisi dengan larutan elektrolit yang memiliki mobilitas tinggi

dibandingkan sampel-sampelnya yang akan diteliti sebagai leading , kemudian sampel

diinjeksi, kemudian larutan elektrolit kembali dimasukkan kembali sebagai

terminating.

14

5. Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography

Konsep dari MEKC ini adalah surfaktan ionik dimasukkan ke dalam larutan

buffer yang mengalir pada konsentrasi micelle kritis. Bagian dalam micelle bersifat

hidrofobik sedangkan bagian luarnya bersifat anionik. Micelle memiliki fase

pseudostation yang dapat memompa secara elektroforesis. Pemisahan didasarkan pada

analisis perbedaan asosiasi dengan micelle. Interaksi antara analisis dan micelle

mengarah pada salah satu atau kombinasi dari interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen,

dan atau interaksi hidrofobik. Aplikasi dari MEKC terbatas pada beberapa kasus

untuk molekul-molekul kecil dan peptida-peptida yang mengarah ke ukuran fisik dari

makromolekul dan ketidakmampuan mereka untuk memenuhi partisi ke bagian dalam

dari micelle. Bagaimanapun juga, MEKC telah berhasil pada pemisahan dari famili

antibiotika dekapeptida dengan menggunakan surfaktan Zwitter ion. Selektifitas

MEKC mungkin dimanipulasi oleh variabe-variabel seperti tipe surfaktan, pH (pada

larutan ionik), temperatur, dan bahan tamabahan lain (organik, pasangan ion, dll).

Donato dkk mempelajari efek pH, konsentrasi surfaktan dan pengaruh pengubah

organik pada pemisahan beberapa obat antiinflamasi non-steroidal. Grup yang sama

juga menbgaplikasikan CE dan MEKC untuk analisis langsung dari obat-obat

antiinflamasi non-steroidal pada beberapa formulasi farmasetika tanpa sampel

pretreatment. Sebuah surfaktan katin (CTAB) efektif pada pemisahan kebalikan aliran

elektroosmotik untuk kedua antibiotik netral dan anionik.

Micellar merupakan agregat molekul yang ampifilik yang dikenal sebagai

surfaktan, micelle berkemampuan untuk menganalisis analit pada level molekular

berdasarkan interaksi hidrofobik dan elektrostatik.

6. Elektrokromatografi Kapiler (CEC)

Dalam CEC kolom pemisahan dikemas dengan wadah kromatografi yang dapat

menjerat atau menahan larutan dengan keseimbangan distribusi normal yang

15

bergantung padanya dan di sini terdapat beberapa pengecualian elektroforesis. Pada

CEC cairan mengalami kontak dengan dinding silika, begitu juga dengan permukaan-

permukaan partikel. Konsekuensinya elektroforesis terjadi pada cara yang sama pada

saluran terbuka karena kehadiran muatan netral pada beragam permukaan. Di mana

aliran dari saluran terbuka adalah aliran masuk dan tidak terdapat variasi kecepatan

aliran melewati bagian kolom, aliran pada tempat beristirahat terkemas lebih tidak

sempurna karena kealamian darisaluran. Walaupun, mendekati aliran masuk dan

tersusun lebih seragam daripada sistem dorong tekanan. Di sini kolom yang sama

dapat memberikan efisiensi yang lebih tinggi saat digunakan elektrografi daripada

saat pemisahan dengan dorongan tekanan.

2.3. Aplikasi Elektroforesis Kapiler

1. Capillary Zone Electrophoresis (CZE)

CZE sangat

berguna untuk men-

separasi protein dan

peptide, hasil yang

didapat akan dianalisa

perbedaannya

berdasarkan satu

subtituent dari asam amino.

Hal ini berguna dalam

memetakan

tempat modifikasi

mutasi dan post-translasi yang terdeteksi.

16

2. Isoelectric focusing (IEF)

IEF berguna untuk menentukan pI dari protein, terutama dalam memisahkan

immunoglobulin , variasi hemoglobin dan menentukan posisi translational modifikasi

dari protein rekombinan, separasi campuran protein dapat dilihat pada gambar

dibawah:

3. Capillary Gel Electrophoresis

Pemisahan oligonucleotida dan sekuen produk DNA melibatkan agar

polyacrylamide, gambar dibawah menunjukkan hasil separasi.

Secara umum aplikasi elektroforesis dapat debadakan dalam berbagai bidang,

antara lain: 17

1) Forensics

DNA fingerprinting.

2) Genetics

Mendeteksi kelainan genetik.

Membandingkan gen homolog dari spesies yang berbeda, mengetahui susunan

sekuens berbagai genom.

Mengetahui aktivitas gen selama perkembangan berbagai tipe sel organisme

atau percobaan perlakuan gen.

Mengetahui variasi genetik yang ada di alam.

Mengidentifikasi persamaan dan perbedaan genetik antar individu

3) Biochemistry

Menentukan atau mengidentifikasi berat molekul DNA, RNA, dan protein

tertentu.

4) Mycrobiology

Mengetahui jumlah fragmen DNA yang diklon dalam rekombinan DNA

plasmid.

5) Molecular Biology

Mempelajari evolusi tingkat molecular.

Menganalisa fragmen DNA yang diamplifikasi lewat PCR

Mendeteksi lokasi dan jumlah mRNA dalam sel atau jaringan tertentu.

Mengetahui ukuran fragmen DNA dari produk PCR

Memisahkan produk DNA dari hasil digesti yang berbeda ukuran, kemudian

di-sequencing,

Pemurnian atau purifikasi DNA.

6) Farmasetika dan Klinik

Analisa formulasi farmasetika dan cairan biologis dengan CE sangat

dibutuhkan, terutama potensial komplementaritas dari metode ini terhadap HPLC.

Penerapan aplikasi dari CE pada farmasetika analisis dan klinik meningkat

dibandingkan tiga tahun lalu. Metodelogi, menggunakan daerah bebas CE atau

MEKC, telah dikembangkan untuk analisa dari beberapa senyawa seperti salisilat

(aspirin), acetaminophen (paracetamol), cimetidine, obat hipoglikemia, obat anti

epilepsy, morfin, kokain pada urin.

18

Analisa CE sangat sesuai saat diperlukan untuk menentukan persentase dari

obat atau metabolit pada cairan biologis tanpa ketepatan kuantifikasi. Akuisisi dari

keakuratan kuantitatif data membutuhkan sejumlah tindakan pencegahan. Misalnya,

efek dari matriks biologis pada waktu perpindahan dari analit dapat diperjelas dengan

CE, jadi model internal prosedur standar yang cocok sangat penting saat formulasi

atau cairan biologis secara langsung dianalisa dengan metode ini. Sebagai alternatif,

pada kasus untuk metode analisa lain, membersihkan sampel sebelum analisa CE

yang mungkin diinginkan. Pilihan tepat dari prosedur yang dapat digunakan untuk

memperoleh informasi analisa kuantitatif dari CE.

19

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Dari makalah ini dapat disimpulkan :

Elektroforesis adalah suatu teknik yang mengukur laju perpindahan atau

pergerakan partikel-partikel bermuatan dalam suatu medan listrik.

Elektroforesis kapiler adalah metode elektroforesis yang digunakan

untuk memisahkan asam amino, protein, lipid, karbohidrat, dan nukleotida dengan

resolusi tinggi yang dilakukan pada pipa kapiler berisi buffer.

Proses elektroforesis dapat dibedakan dengan berbagai metode, antara lain :

- Capillary Zone Electrophoresis atau Zona elektroforesis kapiler

- Isoelectric Focusing atau Pemusatan isoelektrik kapiler

- Capillary Gel Electrophoresis atau Elektroforesis Kapiler Gel

- Isotachophoresis atau Isotakoforesis Kapiler

- Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography atau Misel Kapiler

Kromatografi Elektrokinetik

- Elektrokromatografi Kapiler

Aplikasi elektroforesis dapat diterapkan dalam berbagai bidang, seperti Forensics

Genetics, Biochemistry, Mycrobiology, Molecular Biology, Farmasetika dan

Klinik.

3.2. Saran

Teknologi elektroforesis kapiler ini sebaiknya dikembangkan terutama dari

segi peralatannya agar dapat terjangkau untuk peneliti dari berbagai disiplin ilmu,

mengingat aplikasi elektroforesis kapiler ini cukup luas di bidang forensic, biokimia,

mikrobiologi, biologi molekuler, farmasetika, dan klinik.

DAFTAR PUSTAKA

20

Camilleri, Patrick. 1997. Capillary Elactrophoresis Theory and Practice. New York : CRC Press.

Klug, W. S. and M. R. Cummings. 1994. Concepts of genetics. 4th ed.   Prentice Hall, Englewood cliffs: xvi + 779 hlm.

Li, S.F.Y. 1996. Capillary Electrophoresis Principles, Practice, and Applications. Netherlands : Elsevier.

21