Kapan terlalu banyak hal yang baik menjadi hal yang buruk? Itu pertanyaannya Jonathan Claussen, asisten profesor di Departemen Teknik Mesin Universitas Negeri Iowa, dan tim penelitinya bertujuan untuk membantu petani menjawab tentang penggunaan pestisida. Penggunaan yang kurang dapat membahayakan tanaman petani, sementara penggunaan yang berlebihan dapat mengakibatkan limpasan ke tanah atau saluran air.
Claussen dan timnya menciptakan biosensor fleksibel, murah, dan sekali pakai yang dapat mendeteksi pestisida di dalam tanah. Biosensor ini terbuat dari graphene, nanopartikel yang kuat dan stabil, dan memberikan umpan balik seketika, berlawanan dengan waktu dan uang yang dibutuhkan untuk mengirim sampel ke laboratorium dan menunggu hasilnya.
Institut Pangan dan Pertanian Nasional USDA mendukung proyek dengan Inisiatif Penelitian Pertanian dan Pangan hibah sebagai bagian dari Program Nanoteknologi.
Biosensor dibuat dengan terlebih dahulu mencetak tinta graphene ke atas kertas. Sebuah laser kemudian menelusuri tinta untuk meningkatkan konduktivitas listriknya dengan mengelas bersama serpihan tinta graphene, membuat permukaan berstrukturnano yang tiga dimensi.
“Serpihannya hampir terlihat seperti kelopak mawar yang muncul dari permukaan kertas,” kata Claussen. “Mereka membentuk bahan dasar untuk menguji tanah.”
Untuk melakukan ini, biosensor dicelupkan ke dalam bubur tanah dan air. Kemudian dihubungkan ke pembaca elektrokimia di lapangan untuk menguji pestisida.
"Ini seperti strip tes pH," kata Claussen. Hasil pengujian dapat membantu petani dengan cepat memahami berapa banyak pestisida yang dibutuhkan untuk menjaga kesehatan tanaman dan meminimalkan kerusakan lingkungan. Selain itu, hasil dapat membantu petani memahami di mana perbaikan lingkungan mungkin diperlukan jika penggunaan pestisida yang berlebihan terbukti.
Biosensor memiliki potensi besar untuk digunakan di luar komunitas pertanian. Sifatnya dapat diubah untuk digunakan di bidang biomedis, lingkungan, atau keamanan pangan, hanya dengan mengubah komponen biologis yang diimobilisasi di atasnya.
“Yang paling membuat saya terpesona tentang proyek ini adalah dampak dunia nyata yang dapat diberikannya,” kata Claussen. “Sensor graphene tidak memerlukan penggunaan logam mulia yang biasanya digunakan untuk meningkatkan kinerja sensor elektrokimia. Oleh karena itu, teknologi [ini] benar-benar dapat digunakan oleh massa untuk elektronik dan sensor yang fleksibel/biaya rendah.”
—Selina Meiners, Institut Pangan dan Pertanian Nasional
Sumber: Blog USDA