Dampak Medan Elektrik Berpulsa Tegangan Tinggi terhadap Membran Selluler

Abstract

This research used sphere-gap as distributor of electric charge, to replace the expensive transistor to make a High Voltage Pulsed Electric Fields (HVPEF) generating and to observe the HVPEF effects on nerve cell membrane of Nematode as lipid bilayer. Based on the result testing, the operational voltage of sphere-gap in frequency condition, f = 20 kHz, standard ball electrode diameter, D = 5 cm and second spacing between of ball electrode, S = 0.5 cm, was averagelly 18.50 kV, with tolerance 2.5 %. While the efficiency of HVPEF generating was 81,70 %, tolerance 2.50 %. Futhermore, the effects of applying the HVPEF generating methode on lipid bilayer in electric field intensity, E is 37.33 kV/cm or transmembrane potential reached 1.40 V. In condition of electrode voltage Velec 6.70 kV (tolerance 8.06 %), angle θ = 30⁰ and = 0.5 μm, the destruction has occurred and there was a decrease in lipid bilayer strength, membrane dielectrict, achieving 10 folds of the normal value. Thus, protein molecule (polar) has been depolarized to result in pore hidrophilic (leakage) in lipid bilayer. However, there was no increase in medium temperature, water, it meant, it was just 32.31 μJ. If the result was compared to the result of existing research related to effect of electric field ob cell membrane, it was 20-80 kV/cm (Pizzichemi, 2007; 35-40 kV/cm (Somolinos et a., 2008; Zhao et al., 2008; Hanafi et al., 2008).

Penelitian ini menggunakan sphere gap, sebagai penyalur muatan elektrik, untuk menggantikan transistor yang mahal harganya dengan tujuan untuk membuat suatu pembangkit Medan Elektrik Berpulsa Tegangan Tinggi (MEBTT) dan untuk menyelidiki dampak MEBTT tersebut terhadap membran sel saraf Nematoda sebagai lipid bilayer. Berdasarkan hasil pengujian, tegangan operasional sphere gap pada kondisi frikuensi, f = 20 kHz, diameter elektroda bola standard, D = 5 cm dan jarak ke-dua elektroda bola, S = 0,5 cm, adalah rata-rata sebesar 18,50 kV, toleransi 5,95 %. Sedangkan efisiensi η pembangkit MEBTT adalah 81,70 %, toleransi 2,5 %. Kemudian, dampak dari penerapan metoda MEBTT terhadap lipid bilayer pada intensitas medan elektrik, E sebesar 37,33 kV/cm atau potensial transmembran 1,40 V. Pada kondisi tegangan elektroda Velek sebesar 6,70 kV (toleransi 8,06 %), sudut θ = 30°, dan μ5,0=cd m telah terjadi kerusakan dan diperoleh penurunan kekuatan lipid bilayer, dielektrik membran, mencapai 10 kali dari nilai normalnya. Dengan demikian, molekul protein ( polar) telah terdepolarisasi sehingga menimbulkan kreasi pori hydrophilic (menimbulkan kebocoran) pada lipid bilayer. Namun tidak terjadi peningkatan suhu pada medianya, air, yang berarti yaitu hanya sebesar 32,31 μJoule. Bila hasil tersebut di atas dibandingkan dengan hasil penelitian yang ada kaitannya dengan efek medan elektrik terhadap membran sel adalah sebesar 20- 80 kV/cm (Pizzichemi, 2007); 35-40 kV/cm (Somolinos et al., 2008; Zhao et al., 2008; Hanafi et al., 2008).