Penyebaran patogen baru yang sangat menular telah menjadi kekhawatiran global karena pandemi COVID-19 yang mengakibatkan jutaan kematian dan perekonomian dunia melambat. Oleh karena itu, penting untuk mendeteksi patogen dengan cepat dan akurat di lokasi untuk mencegah penyebaran infeksi. Nanoteknologi dan nanomaterial memiliki keuntungan dalam deteksi virus karena kecanggihan, spesifisitas, dan kemudahan penggunaannya. Nanobiosensor, yaitu biosensor yang dibuat dari bahan nanometer, dapat dikategorikan menjadi empat jenis: elektrokimia, optik, termal, dan piezoelektrik. Kuantum dot, grafen, emas, dan nanopartikel perak adalah beberapa nanomaterial yang digunakan dalam pengembangan sensor.
Biosensor kluster nanofluoresen, nanobiosensor elektrokimia, dan teknologi mikrofluida yang melibatkan nanomaterial telah meningkatkan sensitivitas dan spesifisitas dalam deteksi virus. Namun, tantangan yang masih perlu dihadapi termasuk batas deteksi dan sensitivitas. Integrasi teknologi berbasis komputer seperti internet of medical things (IoMT) dan kecerdasan buatan (AI) diharapkan dapat menghasilkan sistem deteksi virus yang lebih cepat, akurat, dan mudah digunakan, merevolusi efektivitas biosensor.
Tidak hanya nanomaterial, teknologi IoMT dan AI juga memiliki peran penting dalam pengembangan biosensor untuk deteksi virus. IoMT memungkinkan pengumpulan dan pengiriman data secara real-time dari perangkat medis ke penyedia layanan kesehatan, mempercepat deteksi virus. Sementara itu, AI membantu pengolahan data yang lebih efektif dan akurat untuk mempercepat proses diagnosa.
Dalam pengembangan dan kinerja biosensor, nanomaterial digunakan sebagai transduser yang sangat penting. Bahan-bahan yang sering digunakan termasuk nanotube karbon (CNT), grafen, oksida grafen (GO), oksida grafen yang direduksi (rGO), nanopartikel logam seperti platinum, emas, dan perak, serta nanopartikel oksida logam seperti indium timah oksida, titanium dioksida, dan kuantum dot. Nanomaterial ini bertindak sebagai substrat dan meningkatkan permukaan elektroda biosensor serta fungsionalitasnya.Â
Skema struktur nano telah digunakan dalam diagnostik virus. Nanomaterial emas sangat penting dalam bidang deteksi karena memiliki aktivitas listrik dan katalitik yang unik, biokompatibilitas yang tinggi, dan sifat transfer elektron yang sangat baik. Berbagai jenis nanomaterial emas, seperti batang nanomaterial emas, nanopartikel emas, dan nanokluster emas, telah digunakan dalam pengembangan biosensor untuk deteksi virus. Pada biosensor ini, nanopartikel emas terikat dengan antibodi atau protein spesifik virus, yang memungkinkan pengenalan spesifik virus dan menghasilkan sinyal terdeteksi.
Di masa depan, diharapkan akan ada alat diagnostik berbasis bahan nano yang efisien, hemat biaya, dan mampu melakukan deteksi multiplexed secara layak secara komersial. Miniaturisasi teknologi nanochip menjadi tren diagnostik masa depan. Namun, ada beberapa tantangan yang harus diatasi, seperti transformasi nanobiosensor dari prototipe menjadi produk komersial dan uji coba skala field diperlukan untuk mengukur dan mengevaluasi keefektifan nanobiosensor dalam pengaturan praktis.
Keterkaitan berbagai teknologi yang terlibat dalam diagnostik nano mungkin juga menyulitkan pengguna akhir yang mengharapkan prosedur invasif minimal untuk pengambilan sampel. Namun, nanoneedle dan tambalan nano sederhana dapat digunakan sebagai alat canggih untuk deteksi dan diagnosis berdasarkan cairan interstisial yang keluar melalui pori-pori kulit. Selain itu, penting untuk mengembangkan nanobiosensors yang biodegradable untuk mencegah kerusakan lingkungan.
Integrasi biosensor yang dapat dikenakan dan IoMT bersama dengan nanoteknologi dapat memberikan dampak signifikan pada perawatan kesehatan di masa depan. Prospek jangka panjang untuk nanobiosensor dalam diagnosis penyakit dapat menghasilkan penjualan volume tinggi dan adopsi yang cepat, meskipun kesadaran pengguna terhadap nanobiosensor juga penting.
Secara keseluruhan, pemanfaatan nanoteknologi dan nanomaterial dalam pengembangan biosensor untuk deteksi virus memiliki banyak keuntungan, seperti sensitivitas dan spesifisitas yang tinggi, mobilitas yang baik, dan kemampuan pengoperasian yang mudah. Penggabungan teknologi IoMT dan AI juga membuka peluang untuk mengembangkan sistem deteksi yang lebih cepat dan akurat. Meskipun begitu, masih ada tantangan dalam memperbaiki batas deteksi dan sensitivitas dalam pengembangan biosensor ini.
Nanoteknologi memiliki peran penting dalam pengembangan sensor untuk aplikasi biomedis, dan kemajuan dalam sintesis material nanomaterial dan teknik nanofabrikasi telah memungkinkan pengembangan nanobiosensor inovatif untuk diagnostik virus. Dalam pengembangan nanobiosensor, pendekatan integratif sangat penting karena metode deteksi virus tradisional memakan waktu dan mahal. Meskipun begitu, nanobiosensor memiliki keterbatasan, seperti tantangan dalam pembuatan, persiapan sampel, pembentukan substrat, imobilisasi bioreseptor, dan fungsionalisasi substrat yang sesuai. Tantangan ini harus diatasi karena memengaruhi sensitivitas, kemampuan reproduksi, batas deteksi, dan selektivitas nanobiosensor.
Optimalisasi yang tepat dari parameter ini bersama dengan otomatisasi dapat berdampak signifikan pada pengembangan nanobiosensor yang sangat sensitif. Saat ini adalah waktu yang tepat untuk terlibat dalam pengembangan nanobiosensor yang harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat dibuang dan mandiri, memungkinkan penginderaan jarak jauh, dan bertindak sebagai bagian dari sistem yang sepenuhnya otonom dengan pemrosesan dan analisis sampel yang saling berhubungan di lingkungan dengan sumber daya terbatas.
