Metode Deteksi Polimer Baru untuk Mengubah (Pep) Pasang dalam Memerangi Polusi Air
Uncategorized

Metode Deteksi Polimer Baru untuk Mengubah (Pep) Pasang dalam Memerangi Polusi Air

Sebuah algoritma pembelajaran mesin yang dapat mengidentifikasi sejumlah besar polutan dalam satu solusi telah dilatih oleh para ilmuwan dari Tokyo Institute of Technology menggunakan teknik baru yang memanfaatkan ikatan yang terjadi antara peptida dan polimer yang berbeda. Hasilnya digunakan untuk mengembangkan sensor peptida yang mendeteksi polimer yang larut dalam air (mikroplastik) dalam air limbah.

Diskriminasi berbasis pembelajaran mesin dari beberapa sinyal dapat mendeteksi polimer terlarut. Kredit gambar: Toshiki Sawada/Institut Teknologi Tokyo.

Dari terumbu karang yang sekarat hingga populasi ikan yang berkurang, polusi laut karena plastik menjadi perhatian global yang terus meningkat. Sebagian besar percakapan baru-baru ini tentang polusi plastik berkisar pada mikroplastik, potongan-potongan kecil plastik yang sangat sulit dihilangkan dari air. Tetapi ada peningkatan minat pada polimer sintetik yang larut dalam air sebagai sumber pencemaran laut, terutama yang berkaitan dengan risiko yang ditimbulkannya terhadap lingkungan tanah dan air. Karena larut dalam air, mereka tidak dapat dipulihkan menggunakan teknik filtrasi normal. Mengembangkan pendekatan alternatif untuk menghilangkan polutan ini adalah kuncinya. Dengan demikian, memahami sifat yang tepat dari polutan polimer yang larut dalam air, serta mengukur jumlahnya dalam air limbah telah menjadi titik fokus bagi para peneliti.

Polimer adalah rantai panjang bahan kimia yang terdiri dari unit berulang yang jauh lebih kecil. Meskipun jarang dikaitkan dengan istilah tersebut, protein juga dapat dianggap sebagai polimer karena terdiri dari ribuan subunit yang disebut ‘asam amino’. Rantai pendek asam amino ini disebut peptida. Peptida dapat mengalami interaksi spesifik dan non-spesifik dengan molekul, seperti polimer, dengan cara yang berbeda dengan tingkat afinitas yang berbeda. Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Bahan & Antarmuka Terapan ACS, peneliti dari Institut Teknologi Tokyo (Tokyo Tech), telah memanfaatkan interaksi ini untuk mengembangkan sensor peptida baru untuk identifikasi polimer yang larut dalam air dalam larutan campuran. “Teknik kami bergantung pada analisis pola pembelajaran mesin yang meniru bau mamalia dan diskriminasi rasa. Sama seperti bagaimana hidung dan lidah kita dapat membedakan berbagai bau dan rasa menggunakan protein reseptor dalam jumlah terbatas, begitu juga sensor peptida tunggal kita dapat digunakan untuk mendeteksi beberapa polimer dan molekul lain,” kata Profesor Takeshi Serizawa, yang memimpin penelitian.

Tim peneliti mendasarkan teknik di sekitar peptida yang mengikat polimer sintetis yang disebut poli(N-isopropilakrilamida) (PNIPAM). Mereka kemudian memperkenalkan ‘tag’ fluoresen yang disebut N-(1-anilinonaphthyl-4)maleimide (ANM) ke dalam peptida untuk membantu mendapatkan sinyal untuk interaksi yang berbeda. Fluoresensi ANM bervariasi berdasarkan interaksi peptida, sehingga memberikan sinyal yang dapat dideteksi. Para peneliti mengukur sinyal dari ANM dalam konsentrasi larutan yang diketahui dari berbagai polimer dan menggunakannya untuk melatih algoritma ‘analisis diskriminan linier’, yang merupakan salah satu pembelajaran mesin yang diawasi (lihat Gambar 1). Mereka kemudian memvalidasi teknik mereka dengan sampel yang tidak diketahui dan menemukan bahwa sensor dan algoritma dapat mengidentifikasi polimer dalam larutan campuran. Selain itu, setelah menambahkan sejumlah kecil etanol atau natrium klorida ke dalam larutan untuk sedikit memodifikasi interaksi kimia, algoritme pembelajaran mesin dapat membedakan polimer dengan sifat serupa. Akhirnya, mereka menguji sensor dan algoritme peptida baru pada air limbah yang sebenarnya dan mengonfirmasi kemampuannya untuk mendeteksi berbagai polimer yang larut dalam air.

Gambar 1. Ilustrasi skema Identifikasi polimer yang larut dalam air melalui diskriminasi beberapa sinyal optik dari sensor peptida tunggal

“Teknik kami tidak hanya dapat digunakan untuk mendeteksi polutan makromolekul terlarut seperti polimer dalam air, tetapi juga akan digunakan untuk menganalisis bagaimana mereka masuk ke lingkungan,” kata Dr. Serizawa. Tim peneliti selanjutnya berencana untuk memperluas metode ini ke peptida dan polimer lain.

Dengan penelitian yang begitu kuat untuk membantu memandu jalan, memulihkan dan melindungi lingkungan laut kita bisa segera menjadi kenyataan!

Referensi:

S.Suzuki, dkk. “Identifikasi Polimer Larut Air melalui Diskriminasi Beberapa Sinyal Optik dari Sensor Peptida Tunggal“. Bahan & Antarmuka Terapan ACS (2021).

Sumber: Institut Teknologi Tokyo



Posted By : togel hongkon