Penulis: Prof Dr Huda Abdullah, Norshafadzila Mohammad Naim, Fakulti kejuruteraan dan Alam Bina, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM)
Kesihatan fizikal dan mental manusia sangat bergantung kepada kualiti makanan dan minuman yang diambil. Pemeriksaan secara tetap terhadap aktiviti pemprosesan makanan perlu dijalankan bagi mengenalpasti sebarang bahaya berkaitan produk dan memastikan pengeluaran makanan selamat untuk digunakan. Peningkatan kos rawatan air serta permintaan yang tinggi terhadap air bersih telah mendorong industri dan pihak-pihak berkuasa untuk mencari kaedah baru bagi rawatan dan pemulihan air. Usaha ini dilakukan bagi menjamin kebersihan air untuk kegunaan harian terutamanya sebagai air minuman.
Mikrob seperti bakteria boleh dijumpai dengan mudah dalam persekitaran kita seperti di dalam air, tanah, makanan dan juga terdapat dalam usus manusia dan haiwan. Kebanyakan daripada mikroorganisma ini mempunyai peranan yang penting dalam ekosistem dan terdapat segelintir daripadanya yang berbahaya serta berpotensi memberi kesan negatif kepada hidupan lain.
Escherichia coli atau singkatannya dipanggil sebagai E coli merupakan bakteria yang biasa ditemui dalam persekitaran, usus manusia dan haiwan yang sihat. Kebiasaannya E coli tidak berbahaya dan ia membantu dalam pencernaan makanan tetapi terdapat beberapa jenis E coli yang berbahaya dan boleh menyebabkan jangkitan usus serta menunjukkan simptom seperti cirit birit dan sakit perut.
E coli O157:H7 ialah salah satu jenis E coli yang merupakan patogen bawaan makanan dan minuman yang paling berbahaya. Ia boleh menyebabkan keracunan makanan dan mengancam nyawa. Selain itu, E coli ini juga merupakan antara agen penyebab jangkitan saluran kencing, jangkitan kuman dalam darah, radang selaput otak pada bayi (neonatal meningitis), cirit-birit dan jangkitan luka selepas pembedahan terutama yang melibatkan pembedahan usus.
E coli jenis O157:H7 ini menghasilkan toksin yang kuat dalam kuantiti yang banyak dalam lapisan usus dan boleh menyebabkan kerosakan teruk seterusnya mengakibatkan sindrom hemorragic colitis atau hemolytic uremic yang boleh membawa maut terutamanya dalam kalangan kanak-kanak.
Oleh itu, langkah berjaga-jaga serta kawalan terperinci terhadap patogen ini adalah sangat penting terutamanya dalam bidang pengeluaran makanan. Untuk mengatasi masalah ini, kehadiran spesis bakteria pengancam nyawa seperti ini seharusnya dapat dikesan lebih awal dalam setiap produk makanan dan minumam yang dikeluarkan sebelum berlakunya jangkitan penyakit. Maka, sebuah peranti penderia mikrob yang mempunyai tahap kepekaan yang tinggi serta pengesanan yang cepat adalah sangat penting untuk dihasilkan bagi membantu dalam usaha pemantauan bakteria berbahaya ini. Dalam kajian ini, peranti cip penderia berasaskan bahan gabungan polimer-logam yang menggunakan kaedah elektrokimia telah dihasilkan bagi mengesan kehadiran bakteria E coli dalam air minuman dan makanan.
Penggunaan bahan polimer berkonduksi dalam kajian saintifik telah berkembang pesat dan permintaan terhadap bahan ini semakin meningkat. Polimer berkonduksi adalah bahan yang sangat sesuai sebagai peranti penderia kerana sifat dan ciri kekonduksiannya secara hakiki. Dalam bidang penderia berelektrokimia, polimer berkonduksi telah digunakan secara meluas disebabkan oleh keelektroaktifannya, keserasiannya terhadap molekul biologi, kestabilan kepada persekitaran dan sintesis yang mudah dari monomer yang berkos rendah.
Di antara polimer-polimer berkonduksi yang sedia ada, polianilin (PANI) didapati menjadi yang terbaik kerana kekonduksiannya yang tinggi, ciri-ciri boleh tala dan kestabilan yang baik berbanding yang lain. Disebabkan oleh sifat-sifat tersebut, polianilin telah digunakan dalam pelbagai kegunaan seperti optoelektronik, bio-penderia, penderia gas dan mikroelektronik.
Penggabungan logam dalam polimer berkonduksi meningkatkan pemindahan elektron melalui satu mekanisme secara langsung dengan kekonduksian serta kestabilan yang dipertingkatkan. Pada masa kini, penderia elektrokimia berasaskan zarah logam bersaiz nano memainkan pelbagai peranan yang penting dalam peranti diagnostik. Jadi, logam-logam peralihan seperti perak (Ag), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), kuprum (Cu), paladium (Pd) dan platinum (Pt) yang digabungkan bersama bahan polimer berkonduksi seperti polianilin berpotensi untuk menambahbaikkan sifat-sifat bahan komposit tersebut dengan meningkatkan tindak balas antara logam dan sel mikrob seterusnya meningkatkan tahap kepekaannya terhadap mikrob.
Kaedah pengesanan bakteria secara elektrokimia merupakan satu kaedah yang mudah untuk menghasilkan pengkomersialan kerana ianya ringkas, berkos rendah, jitu dan merupakan sebuah platform yang peka untuk pengawasan persekitaran, kawalan kualiti industri, rawatan dan diagnosis pesakit. Penderia elektrokimia melalui sistem amperometrik dan impedimetrik digunakan kerana pelaksanaannya yang mudah dengan menukarkan tindak balas biokimia kepada satu isyarat kuantitatif. Kepekaan yang tinggi, kekhususan, masa sambutan, kebolehulangan dan jangka hayat yang panjang adalah sangat diperlukan untuk prestasi penderia elektrokimia.
Melalui penyelidikan ini, hasil kajian yang diperolehi ini diharapkan dapat memberi manfaat kepada masyarakat dengan membantu meningkatkan taraf kesihatan melalui suatu peranti yang dapat menghindarkan masyarakat daripada jangkitan E coli. Peranti cip penderia ini dapat mengesan kehadiran E coli dengan kepekaan yang tinggi dan pantas agar dapat mencegah daripada dijangkiti E coli yang boleh membawa kepada penyakit berbahaya. Kajian ini juga dapat meningkatkan taraf teknologi di Malaysia dalam bidang penderia mikrob setanding dengan negara-negara berteknologi tinggi yang lain.
Ilustrasi keratan rentas filem nipis nanokomposit PANI-dwilogam dan kaedah pengesanan E. coli melalui analisis elektrokimia. (No. paten: PI2015701438)