Pengembangan sensor karbon dots terdoping nitrogen dan fosfor termodifikasi antibiotik ampisilin (N,P-CDs@Ampisilin) dilakukan melalui metode bottom-up microwave. N,P-CDs@Ampisilin digunakan dalam deteksi bakteri Escherichia coli (E. coli) pada sampel air. Pada penelitian ini dilakukan beberapa optimasi, seperti optimasi daya iradiasi microwave, waktu iradiasi, massa dopan N dan P, volume etilendiamin, massa ampisilin. Daya, waktu, massa dopan, dan massa ampisilin yang optimal digunakan untuk sintesis N,P-CDs@Ampisilin dan selanjutnya dilakukan pengkajian terhadap stabilitas N,P-CDs@Ampisilin, sensitivitas, dan selektivitas terhadap bakteri Gram negatif dan Gram positif. Pada tahap ini, semua kondisi optimal N,P-CDs@Ampisilin akan digunakan untuk deteksi E. coli pada sampel air.
Keberhasilan sintesis N,P-CDs@Ampisilin didasarkan pada spektra FTIR, ditunjukkan bahwa atom N dan P telah berhasil terpasivasi pada permukaan karbon dots dengan keberadaan vibrasi karakteristik C-N, C-P, serta C-S dari ampisilin. Hasil spektra UV-Vis menunjukkan terbentuk transisi elektronik ???* untuk ikatan C=C aromatik serta transisi elektronik n??* untuk ikatan C-N dan C=O karbonil. Hasil spektra Raman menunjukkan bahwa defect berhasil dilakukan karena nilai rasio ID/IG dari karbon dots lebih kecil daripada rasio ID/IG N,P-CDs@Ampisilin. Hasil morfologi SEM-EDX menunjukkan pada modifikasi ampisilin berhasil dilakukan karena pada N,P-CDs@Ampisilin terdapat atom S dengan rasio 0,63%. Hasil difraktogram XRD terdapat sudut 2? 28,79 dan 40,91o yang menunjukkan bidang hkl (002) dan (100), keduanya merupakan kisi karbon grafit. Hasil XRD diperkuat dengan HR-TEM yang diperoleh lattice fringe dan pola cincin SAED dengan jarak antar kisi 0,22 nm. Ukuran N,P-CDs@Ampisilin yang diperoleh adalah sebesar 3,68 nm dengan bentuk sferis atau bulat. Nilai LOD dan LOQ N,P-CDs@Ampisilin terhadap bakteri E. coli yang diperoleh adalah sebesar 1,657 cfu/mL dan 5,382 cfu/mL. N,P-CDs@Ampisilin stabil dalam penyimpanan selama 35 hari, paparan sinar UV selama 60 menit, kekuatan ionik, dan pH 4. N,P-CDs@Ampisilin selektif terhadap bakteri E. coli sehingga efektif digunakan untuk deteksi E. coli dalam sampel air.
The development of nitrogen and phosphorus doped carbon dot sensors modified by the antibiotic ampicillin (N,P-CDs@Ampicillin) was carried out using the bottom-up microwave method. N,P-CDs@Ampicillin is used in the detection of Escherichia coli (E. coli) bacteria in water samples. In this research, several optimizations were carried out, such as optimization of microwave irradiation power, irradiation time, mass of N and P dopants, volume of ethylenediamine, mass of ampicillin. Optimal power, time, dopant mass and ampicillin mass were used for the synthesis of N,P-CDs@Ampicillin and then an assessment was carried out on the stability of N,P-CDs@Ampicillin, sensitivity and selectivity against Gram-negative and Gram-positive bacteria. At this stage, all optimal conditions of N,P-CDs@Ampicillin will be used for the detection of E. coli in water samples
The success of the synthesis of N,P-CDs@Ampicillin is based on FTIR spectra, indicating that N and P atoms have been successfully passivated on the surface of the carbon dots with the presence of characteristic C-N, C-P, and C-S vibrations from ampicillin. The UV-Vis spectra results show that a ???* electronic transition is formed for aromatic C=C bonds and n??* electronic transition for carbonyl C-N and C=O bonds. Raman spectra results indicate that defects were successfully introduced, as the ID/IG ratio of carbon dots is lower than the ID/IG ratio of N,P-CDs@Ampicillin. SEM-EDX morphology results show that ampicillin modification was successful, as N,P-CDs@Ampicillin contains S atoms with a ratio of 0.63%. XRD diffractogram results show angles of 2? 28.79 and 40.91° indicating (002) and (100) hkl planes, both representing graphite carbon lattices. XRD results are reinforced by HR-TEM, which shows lattice fringes and SAED ring patterns with an inter-lattice distance of 0.22 nm. The obtained size of N,P-CDs@Ampicillin is 3.68 nm with a spherical shape. The LOD and LOQ values of N,P-CDs@Ampicillin for E. coli bacteria are 1.657 cfu/mL and 5.382 cfu/mL, respectively. N,P-CDs@Ampicillin is stable during storage for 35 days, under UV exposure for 60 minutes, ionic strength, and pH 4. N,P-CDs@Ampicillin is selective towards E. coli bacteria, making it effective for detecting E. coli in water sample.
Kata Kunci : N,P-CDs@Ampicillin, Microwave, Fluorescence, Escherichia coli
