Peran Generator Ultrasonik sebagai Pembunuh Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif

 

Ilustrasi by AI 

 

FORMOSA NEWS - Denpasar - Peran Generator Ultrasonik sebagai Pembunuh Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif. Penelitian ini dilakukan oleh I Ketut Putra, I Made Satriya Wibawa, dan I Ketut Sukarasa dari Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana, dan dipublikasikan dalam Formosa Journal of Science and Technology (FJST) Volume 5 Nomor 1 Tahun 2025.

Penelitian yang dilakukan oleh oleh I Ketut Putra, I Made Satriya Wibawa, dan I Ketut Sukarasa mengungkapkan bahwa paparan gelombang ultrasonik berfrekuensi 50–65 kHz mampu meningkatkan tingkat kematian bakteri Gram positif dan Gram negatif secara signifikan, terutama ketika frekuensi dan intensitas paparan ditingkatkan

Gelombang suara sebagai alternatif pengendalian bakteri

Pengendalian bakteri selama ini identik dengan penggunaan bahan kimia, panas, atau antibiotik. Namun, pendekatan tersebut kerap menimbulkan persoalan lanjutan, mulai dari residu kimia hingga meningkatnya resistensi mikroba. Dalam konteks ini, teknologi berbasis gelombang ultrasonik menawarkan pendekatan fisik yang relatif bersih dan minim residu.

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang suara dengan frekuensi di atas 20 kHz yang tidak dapat didengar oleh manusia. Ketika gelombang ini merambat melalui medium cair atau padat, partikel-partikel di dalamnya mengalami getaran mekanik intens. Getaran inilah yang dimanfaatkan untuk memberikan tekanan fisik pada sel bakteri.

Merancang generator ultrasonik dari laboratorium fisika

Dalam penelitian ini, tim peneliti merancang generator ultrasonik berbasis transduser piezoelektrik yang mampu menghasilkan gelombang ultrasonik stabil pada rentang frekuensi 50–65 kHz. Rangkaian elektronik disusun menggunakan sistem multivibrator dan penguat sinyal agar energi ultrasonik cukup kuat memengaruhi struktur sel bakteri.

Bakteri yang diuji terdiri dari bakteri Gram positif dan Gram negatif, dua kelompok utama bakteri yang dibedakan berdasarkan struktur dinding selnya. Perbedaan ini penting karena menentukan tingkat ketahanan bakteri terhadap tekanan mekanik dari gelombang ultrasonik.

Bagaimana pengujian dilakukan

Sampel bakteri dipaparkan gelombang ultrasonik selama 10 menit, dengan variasi frekuensi dan jarak paparan. Setelah perlakuan, bakteri ditumbuhkan kembali pada media nutrisi untuk menghitung jumlah koloni yang masih hidup. Perbandingan jumlah koloni sebelum dan sesudah paparan menjadi dasar perhitungan tingkat kematian bakteri.

Selain penghitungan koloni, peneliti juga melakukan pewarnaan Gram untuk mengamati perubahan morfologi sel bakteri secara mikroskopis.

Frekuensi tinggi, tingkat kematian meningkat

Hasil penelitian menunjukkan pola yang konsisten. Semakin tinggi frekuensi ultrasonik yang digunakan, semakin besar persentase bakteri yang mati. Efek ini terlihat baik pada bakteri Gram positif maupun Gram negatif.

Beberapa temuan utama penelitian ini antara lain:

1. Pada bakteri Gram positif, frekuensi 50 kHz menyebabkan kematian sekitar 34–42 persen, sementara pada 65 kHz meningkat hingga lebih dari 43 persen.
2. Pada bakteri Gram negatif, tingkat kematian lebih tinggi dibanding Gram positif, mencapai lebih dari 60 persen pada frekuensi 65 kHz.
3. Jarak paparan berpengaruh signifikan, di mana paparan yang lebih dekat menghasilkan tingkat kematian bakteri yang lebih tinggi.

Pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa sel bakteri yang terpapar ultrasonik mengalami penyusutan ukuran, retaknya dinding sel, hingga lisis, atau keluarnya cairan sel. Sebaliknya, bakteri yang tidak dipaparkan tetap mempertahankan struktur normalnya.

Mengapa Gram negatif lebih rentan?

Menurut peneliti, perbedaan respons ini berkaitan dengan struktur dinding sel bakteri. Bakteri Gram negatif memiliki lapisan dinding sel yang lebih tipis dibandingkan Gram positif, sehingga lebih rentan terhadap tekanan mekanik dan getaran kuat yang dihasilkan gelombang ultrasonik.

Energi ultrasonik menyebabkan stres mekanik pada sel, memicu koagulasi protein dan kerusakan asam nukleat, yang pada akhirnya membuat bakteri tidak mampu bertahan hidup.

Implikasi bagi kesehatan, pangan, dan sanitasi

Temuan ini memiliki implikasi luas, terutama dalam pengembangan teknologi sterilisasi non-kimia. Generator ultrasonik berpotensi diterapkan pada:

• sistem sterilisasi alat medis,
• pengolahan dan keamanan pangan,
• pengendalian bakteri di lingkungan sanitasi dan air bersih.

Tantangan dan arah riset lanjutan

Meski menjanjikan, peneliti menegaskan bahwa teknologi ini masih memerlukan pengembangan lebih lanjut. Optimalisasi frekuensi di atas 65 kHz, variasi durasi paparan, serta pengujian pada jenis mikroorganisme lain menjadi agenda riset berikutnya.

Selain itu, aspek efisiensi energi, keamanan penggunaan jangka panjang, dan stabilitas alat juga perlu dikaji sebelum teknologi ini diterapkan secara luas di dunia industri dan layanan kesehatan.

Profil penulis

·         I Ketut Putra – Peneliti Fisika, Universitas Udayana. Bidang keahlian: instrumentasi fisika dan gelombang ultrasonik.

·         I Made Satriya Wibawa– Dosen Fisika Universitas Udayana. Keahlian: elektronika dan fisika terapan.

·         I Ketut Sukarasa – Dosen Fisika Universitas Udayana. Fokus riset: fisika terapan dan instrumentasi.

Sumber penelitian

Putra, I. K., Wibawa, I. M. S., & Sukarasa, I. K. (2025). Peran Generator Ultrasonik sebagai Pembunuh Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif.
Formosa Journal of Science and Technology, Vol. 5 No. 1, hlm. 1–15.
URL resmi: https://traformosapublisher.org/index.php/fjst