Berapa Berat dan Kepadatan Sebuah Sel Tunggal? Bagaimana Mengukurnya?

Lebih dari 2.000 tahun setelah Archimedes menemukan cara untuk menentukan kepadatan mahkota sang raja (dengan mengukur massanya dalam dua cairan berbeda), para ilmuwan MIT menggunakan prinsip yang sama untuk memecahkan teka-teki: seberapa padat sebenarnya sel tunggal itu.

"Densitas atau berat jenis adalah sifat fundamental dan mendasar dari segala hal," ucap William Grover, peneliti di Department of Biological Engineering MIT. "Setiap sel dalam tubuh kita memiliki berat jenis, dan jika kita bisa mengukurnya dengan akurat, kita bisa mengetahui sifat-sifat biologis lainnya dari sel tersebut."

Baca juga: Efisiensi Penerbangan: Material Pesawat dan Lalu-lintas Udara Berubah

Metode yang dideskripsikan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences ini melibatkan pengukuran massa apung masing-masing sel dalam dua cairan (fluida) yang memiliki berat jenis yang berbeda—mirip dengan yang dilakukan Archimedes untuk menguji kemurnian emas lebih dari 2.000 tahun lalu.

Menurut tim peneliti, pengetahuan berat jenis sel bisa jadi pijakan untuk mempelajari proses-proses seluler seperti adaptasi, atau mengidentifikasi penyakit pada sel.

Penelitian ini dilakukan oleh Grover dan penerima gelar PhD MIT, Andrea Bryan. Keduanya bekerja di laboratorium Scott Manalis, seorang profesor teknik biologi dan peneliti senior dalam studi ini.

Mengukur kepadatan sel-sel hidup amatlah sulit karena membutuhkan alat yang bisa mengukur berat sel dalam lingkungan alaminya (agar sel tersebut tetap hidup), juga butuh metode untuk mengukur tiap sel dalam dua cairan berbeda.

Pada tahun 2007, Manalis dan mahasiswanya pernah mengembangkan teknik pertama untuk mengukur massa apung sel tunggal hidup. Perangkat yang mereka gunakan dikenal sebagai suspended microchannel resonator.

Baca juga: Virus Langka yang Belum Bisa Disembuhkan Tewaskan Sembilan Warga India

Alat ini memompa sel-sel dalam cairan melalui sebuah kanal mikro yang melintasi sebuah struktur mirip papan berpegas (dalam olah raga loncat indah), namun dalam ukuran amat kecil dan terbuat dari silikon (cantilever).

Cantilever tersebut bergetar dalam ruang vakum; saat sebuah sel mengalir lewat kanal mikro, frekuensi getaran cantilever tersebut berubah-ubah. Massa apung sel pun bisa dihitung lewat perubahan frekuensi tersebut.

Untuk mengukur densitasnya, tim peneliti harus mengalirkan masing-masing sel menuju kanal sebanyak dua kali—masing-masing dalam cairan yang berbeda. Massa apung sel (massa saat sel mengapung dalam cairan) bergantung pada massa absolut dan volumenya. Jadi, dengan mengukur dua massa apung sel yang berbeda, massa (absolut), volume, dan densitasnya dapat dihitung.

Baca juga: Mengapa Burung Tidak Memiliki Gigi? Ini Penjelasan Peneliti

David Weitz, profesor fisika dari Harvard University, mengatakan bahwa teknik tersebut adalah cara yang cerdas untuk mengukur densitas sel. Hal ini pun membuka peluang pada lahirnya riset baru.

Menurut peneliti, pengukuran densitas sel juga bisa digunakan sebagai cara baru untuk mengidentifikasi apakah seorang atlet menggunakan doping atau tidak. Selain itu, pengetahuan densitas sel bisa digunakan untuk meneliti proses yang dialami oleh sel-sel kanker.

PROMOTED CONTENT