Penggunaan Radioisotop/Sediaan Radiofarmasi Dalam Bidang Peneliti

Penggunaan tenaga atom dan radioisotop didasarkan pada prinsip berikut (Harnanto, 2009):

1.         Sebagai Sumber Energi

Reaksi fisi dan fusi menghasilkan energi yang sangat besar. Energidari reaksi ini dapat digunakan sebagai sumber energi yang dapatmenggantikan bahan bakar minyak dan batu bara.

2.         Sebagai Perunut

Radiasi yang dipancarkan radioisotop dapat diikuti dengan detektor.Dengan demikian perpindahan/gerak radioisotop dapat terdeteksi.

Partikel alpha atau beta yang masuk ke dalam tabung Geiger akanmengionkan gas dalam tabung tersebut. Ion yang terjadimemungkinkan pula arus listrik di antara dua elektroda. Pulsa listrikdikuatkan dengan amplifier selanjutnya akan terbaca pada pengukur.

3.         Radiasi Mempengaruhi Materi

Radiasi dari radioisotop dapat mengionkan materi yang dilaluinya.Dengan demikian materi yang terkena radiasi dapat mengalami perubahansifat.

4.         Materi Mempengaruhi Radiasi

Radiasi dari radioisotop yang melewati materi intensitasnya akanberkurang. Berkurangnya intensitas radiasi dapat untuk menentukansifat materi yang dilalui, misalnya kerapatan dan ketebalan suatu materi.

Berdasar prinsip-prinsip di atas radioisotop digunakan dalam berbagaibidang, yaitu sebagai berikut (Harnanto, 2009):

1.         Bidang Kimia

Radioisotop digunakan dalam bidang kimia antara lain untuk mempelajarimekanisme reaksi, pengaruh katalis pada reaksi,mengidentifikasiunsur dan menentukan konsentrasi suatu unsur dalam bahan. Contoh:Pada reaksi esterifikasi atom O pada H₂O yang dihasilkan berasal dariasam karboksilat, hal ini dapat dipelajari dengan menggunakan radioisotopO-18.

Dengan *O adalah radioisotop O-18 terbukti bahwa atom O dalam H₂O berasal dari asam karboksilat.

2.         Bidang Biologi

Dalam bidang biologi radioisotop digunakan untuk mempelajari reaksi fotosintesis dan untuk menentukan lamanya unsur berada dalam tubuh. Pada reaksi fotosintesis oksigen yang diperlukan untuk membentuk karbohidrat berasal dari H₂O bukan dari CO₂.

3.         Bidang Kedokteran

Sinar gamma yang dihasilkan Co-60 digunakan untuk menghancurkan kanker.

Nuklida Co-60 memancarkan sinar gamma yang diarahkan pada selkanker untuk menghancurkan pertumbuhan kanker. Radiasi sinar gammadiatur dengan alat pengukur radiasi sehingga berfungsi efektif. Na-24 dalam larutan NaCl diinjeksikan ke dalam pembuluh darahuntuk mengetahui penyempitan atau gangguan sistem peredaran darah.Aliran larutan NaCl dipantau dengan detektor sehingga adanyapenyempitan pembuluh darah akan terdeteksi. Adanya penyempitanpembuluh darah atau peredaran darah yang tidak baik ditunjukkandengan pembacaan rendah dari detektor.

4.         Bidang Teknik dan Industri

Dalam bidang teknik dan industri, sinar yang dipancarkan isotop digunakanuntuk mengukur ketebalan bahan, menentukan kerapatan sambunganlogam, kebocoran bendungan dan pipa bawah tanah dan mengukurkepadatan aspal/ beton landasan pacu lapangan udara dan jalan raya.

5.         Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian radioisotop digunakan untuk mempelajaricara pemupukan tanaman, pemberantasan hama, pengawetan hasil panendan memperoleh bibit unggul. Sinar gamma dari isotop Co-60 atau Ce-137 untuk iradiasi agar terjadi mutasi yang menghasilkan varietas yangunggul. Umbi-umbian dan biji-bijian dapat diawetkan dengan caramenunda pertunasan secara iradiasi.

6.         Bidang Arkeologi

Menentukan umur fosil dengan C-14. Karbon 14 (C-14) adalah isotop karbon radioaktif yang dihasilkan di atomosfer bagian atas oleh radiasi kosmis. Senyawa utama di atmosfer yang mengandung karbon adalah karbon dioksida (CO₂). Sangat sedikit sekali jumlah karbon dioksida tang mengandung isotop C-14. Tumbuhan menyerap C-14 selama fotosintesis. Dengan demikian, C-14 terdapat dalam struktur sel tumbuhan. Tumbuhan kemudian dimakan oleh hewan, sehingga C-14 menjadi bagian dari struktur sel pada semua organisme.

Selama suatu organisme hidup, jumlah isotop C-14 dalam struktur selnya akan tetap konstan. Tetapi, bila organisme tersebut mati, jumlah C-14 mulai menurun. Para ilmuwan kimia telah mengetahui waktu paruh dari C-14, yaitu 5730 tahun. Dengan demikian, mereka dapat menentukan berapa lama organisme tersebut mati.

Pelacakan radioaktif dengan menggunakan isotop C-14 telah digunakan untuk menentukan usia kerangka yang ditemukan di situs-situs arkeologi. Belakangan ini, isotop C-14 digunakan untuk mengetahui usia Shroud of Turin (kain kafan dari Turin), yaitu sepotong kain linen pembungkus mayat manusia dengan gambaran seorang manusia tercetak diatasnya. Banyak yang berpikir bahwa itu adalah bahan pembungkus Nabi Isa. Tetapi, pada tahun 1988, pelacakan radiokarbon menemukan bahwa bahan tersebut berasal dari tahun 1200-1300 SM. Meskipun kita tidak mengetahui bagaimana bentuk orang itu tercetak pada kain kafan tersebut, pelacakan radioaktif C-14 membuktikan bahwa bahan tersebut bukan kain kafan Nabi Isa.

Pelacakan dengan isotop C-14 hanya dapat digunakan untuk menentukan usia sesuatu yang pernah hidup (organisme). Isotop ini tidak dapat digunakan untuk menentukan umur batuan bulan atau meteorit. Untuk benda-benda mati, para ilmuwan kimia menggunakan isotop lainnya, seperti Kalium 40 (K-40).

Radioisotop yang digunakan untuk berbagai keperluan diproduksidalam reaktor atom. Produksi radioisotop di Indonesia dikelola oleh Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN). Sampai sekarang Indonesia telah memiliki 3 reaktor atom, yaitu sebagai berikut (Harnanto, 2009):

1.         Reaktor Trigamark II (Training Research Isotop Production General AtomicType Mark II) di Bandung.

2.         Reaktor Kartini di Yogyakarta.

3.         Reaktor Serbaguna G.A. Siwabessy di Serpong.

Reaktor Kartini merupakan reaktor penelitian untuk keperluan riset,sedangkan reaktor Trigamark II dan reaktor serbaguna G.A. Siwabessyselain untuk penelitian juga untuk produksi radioisotop yang diperlukan oleh BATAN dan beberapa instansi seperti rumah sakit dan perguruan tinggi. Beberapa radioisotop yang telah diproduksi Reaktor Trigamark, antara lain I-131, I-125, P-32, Mo-99, S-35, Co-60, dan Fe-59. Selain itu, energi yang dihasilkan oleh reaksi nuklir dalam reaktor atom dapat digunakan untuk pembangkit listrik yang dikenal dengan PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir). Indonesia telah merencanakan dan mensosialisasikan pendirian PLTN (Harnanto, 2009).

Efek Radiasi Pada Sistem, Organ Atau Jaringan

A.     Darah dan Sumsum Tulang Merah

Darah putih merupakan komponen seluler darah yang tercepat mengalami perubahan akibat radiasi. Efek pada jaringan ini berupa penurunan jumlah sel. KompOnen seluler darah yang lain ( butir pembeku dan darah merah ) menyusun setelah sel darah putih. Sumsum tulang merah yang mendapat dosis tidak terlalu tinggi masih dapat memproduksi sel-sel darah merah, sedang pada dosis yang cukup tinggi akan terjadi kerusakan permanen yang berakhir dengan kematian ( dosis lethal 3 – 5 sv). Akibat penekanan aktivitas sumsum tulang maka orang yang terkena radiasi akan menderita kecenderungan pendarahan dan infeksi, anemia dan kekurangan hemoglobinefek stokastik pada penyinaran sumsum tulang adalah leukemia dan kanker sel darah merah.

B.     Saluran Pencernaan Makanan

Kerusakan pada saluran pencernaan makanan memberikan gejala mual, muntah, gangguan pencernaan dan penyerapan makanan serta diare.kemudian dapat timbul karena dehidrasi akibat muntah dan diare yang parah. Efek stokastik yang dapat timbul berupa kanker pada epithel saluran pencernaan.

C.     Organ Reproduksi

Efek somatik non stokastok pada organ reproduksi adalah sterilitas, sedangkan efek genetik (pewarisan) terjadi karena mutasi gen atau kromosom pada sel kelamin.

D.    Sistem Syaraf

Sistem syaraf termasuk tahan radiasi.Kematian karena kerusakan sistem syaraf terjadi pada dosis puluhan sievert.

E.     Mata

Lensa mata peka terhadap radiasi.Katarak merupakan efek somatik non stokastik yang masa tenangnya lama (bisa bertahun-tahun).

F.     Kulit

Efek somatik non stokastik pada kulit bervariasi dengan besarnya dosis, mulai dengan kemerahan sampai luka bakar dan kematian jaringan.efek somatik stokastik pada kulit adalah kanker kulit.

G.    Tulang

Bagian tulang yang peka terhadap radiasi adalah sumsum tulang dan selaput dalam serta luar pada tulang.kerusakan pada tulang biasanya terjadi karena penimbunan stontium-90 atau radium-226 dalam tulang. Efek somatik stokastik berupa kanker pada sel epithel selaput tulang.

H.   Kelenjar Gondok

Kelenjar gondok berfungsi mengatur metabolisme umum melalui hormon tiroxin yang dihasilkannya.Kelenjar ini relatif tahan terhadap penyinaran luar namun mudah rusak karena kontaminasi internal oleh yodium radioaktif.

I.       Paru-paru

Paru-paru pada umumnya menderita kerusakan akibat penyinaran dari gas, uap atau partikel dalam bentuk aerosol yang bersifat radioaktif yang terhirup melalui pernafasan.

Penggunaan Radioisotop Pada Bidang Kedokteran

1.      Radioisotop Fe-59 : Dapat digunakan untuk mengukur laju pembentukan sel darah merah dalam tubuh dan untuk menentukan apakah zat besi dalam makanan dapat digunakan dengan baik oleh tubuh.

2.      Pu-238 : Energi listrik dari alat pacu jantung.

3.      Tc-99 & Ti-201: Untuk mendeteksi kerusakan jantung.

4.      Xe-133 : Untuk mendeteksi penyakit paru-paru.

5.      Fe-59 : Mempelajari pembentukan sel darah merah.

6.      Cr-51 : Untuk mendeteksi kerusakan limpa.

7.      Se-75 :Mendeteksi kerusakan Pankreas.

8.      Ga-67 :Memeriksa kerusakan getah bening.

9.      C-14:Mendeteksi diabetes dan anemia.

10.  Bismuth-213 (46 menit): Digunakan untuk terapi alfa ditargetkan (TAT), terutama kanker, karena memiliki energi tinggi (8.4 MeV).

11.  Kromium-51 (28 detik): Digunakan untuk label sel darah merah dan menghitung kerugian protein gastro-intestinal.

12.  Disprosium-165 (2 jam): Digunakan sebagai hidroksida agregat untuk perawatan synovectomy arthritis.

13.  Erbium-169 (9,4 detik): Digunakan untuk menghilangkan rasa sakit arthritis di sendi sinovial.

14.  Holmium-166 (26 jam): Dikembangkan untuk diagnosis dan pengobatan tumor hati.

15.  Iridium-192 (74 detik): Disertakan dalam bentuk kawat untuk digunakan sebagai sumber radioterapi internal untuk pengobatan kanker (digunakan kemudian dihapus).

16.  Besi-59 (46 detik): Digunakan dalam studi metabolisme besi dalam limpa.

17.  Lead-212 (10.6 jam): Digunakan dalam TAT untuk kanker, dengan produk peluruhan Bi- 212, Po-212, Tl-208.

18.  Lutetium-177 (6.7 detik): Lu-177 semakin penting karena hanya memancarkan gamma cukup untuk pencitraan sedangkan radiasi beta melakukan terapi pada kecil (misalnya endokrin) tumor. setengah-hidup cukup lama untuk memungkinkan persiapan yang canggih untuk digunakan. Hal ini biasanya dihasilkan oleh aktivasi neutron dari target lutetium alam atau diperkaya-176.

19.  Molibdenum-99 (66 jam): Digunakan sebagai 'orang tua' dalam generator untuk menghasilkan teknesium-99m.

20.  Palladium-103 (17 detik): Digunakan untuk membuat benih brachytherapy implan permanen untuk kanker prostat tahap awal.

21.  Kalium-42 (12 jam): Digunakan untuk penentuan kalium tukar dalam aliran darah koroner.

22.  Renium-186 (3,8 detik): Digunakan untuk menghilangkan rasa sakit pada kanker tulang.

23.  Renium-188 (17 jam): Digunakan untuk arteri koroner, menyinari dari balon angioplas.

24.  Samarium-153 (47 jam): Sm-153 sangat efektif dalam mengurangi rasa sakit kanker sekunder bersarang di tulang, dijual sebagai Quadramet. Juga sangat efektif untuk prostat dan kanker payudara.

25.  Selenium-75 (120 detik): Digunakan dalam bentuk seleno-metionin untuk mempelajari produksi enzim pencernaan.

26.  Sodium-24 (15 jam): Untuk studi elektrolit dalam tubuh.

27.  Stronsium-89 (50 detik): Sangat efektif dalam mengurangi rasa sakit prostat dan kanker tulang.

28.  Technetium-99m (6 jam): Digunakan untuk gambar otot kerangka dan jantung pada khususnya, tetapi juga untuk otak, tiroid, (perfusi dan ventilasi) paru-paru, hati, limpa, ginjal (struktur dan tingkat filtrasi), kantung empedu, tulang sumsum, ludah dan kelenjar lakrimal, kolam darah jantung, infeksi dan banyak penelitian medis khusus. Diproduksi dari Mo-99 dalam generator.

29.  Xenon-133 (5 detik): Digunakan untuk paru-paru.

30.  Iterbium-169 (32 detik): Digunakan untuk studi cairan cerebrospinal di otak.

31.  Iterbium-177 (1,9 jam): Nenek moyang Lu-177.

32.  Radioisotop cesium, emas dan ruthenium juga digunakan dalam brachytherapy.

33.  Karbon-11, Nitrogen-13, Oksigen-15, Fluorin-18: adalah positron emitter digunakan dalam PET untuk mempelajari fisiologi otak dan patologi, khususnya untuk pemisahan fokus epilepsi, dan demensia, psikiatri dan studi neuropharmacology. Mereka juga memiliki peran penting dalam kardiologi F-18 dalam FGD (fluorodeoxyglucose) telah menjadi sangat penting dalam deteksi kanker dan pemantauan kemajuan dalam pengobatan mereka, dengan menggunakan PET.

34.  Cobalt-57 (272 detik): Digunakan sebagai penanda untuk memperkirakan ukuran organ dan untuk kit diagnostik in-vitro.

35.  Tembaga-64 (13 jam): digunakan untuk mempelajari penyakit genetik yang mempengaruhi metabolisme tembaga, seperti Wilson dan penyakit Menke, dan untuk pencitraan PET tumor, dan terapi.

36.  Tembaga-67 (2.6 detik): Digunakan dalam terapi.

37.  Fluor-18 sebagai FLT (fluorothymidine) miso,-F (fluoromisonidazole), 18F-kolin: digunakan untuk pelacak.

38.  Gallium-67 (78 jam): Digunakan untuk pencitraan tumor dan lokalisasi lesi inflamasi (infeksi).

39.  Gallium-68 (68 menit): Positron emitor digunakan dalam PET dan unit PET-CT Berasal dari germanium-68 dalam generator.

40.  Germanium-68 (271 detik): Digunakan sebagai 'orang tua' dalam generator untuk menghasilkan Ga-68.

41.  Indium-111 (2,8 detik): Digunakan untuk studi diagnostik spesialis, misalnya studi otak, infeksi dan studi usus transit.

42.  Krypton-81m (13 detik) dari Rubidium-81 (4,6 jam): gas Kr-81m dapat menghasilkan gambar fungsi ventilasi paru, misalnya pada pasien asma, dan untuk diagnosis awal penyakit paru-paru dan fungsi.

43.  Rubidium-82 (1,26 menit): Digunakan sebagai PET agen dalam pencitraan perfusi miokard.

44.  Stronsium-82 (25 detik): Digunakan sebagai induk untuk menghasilkan Rb-82.

45.  Talium-201 (73 jam): Digunakan untuk mendiagnosa kondisi arteri koroner jantung penyakit lain seperti kematian otot jantung dan untuk lokasi limfoma tingkat rendah.

Table 1.Berikut adalah beberapa contoh aplikasi radioisotop sebagai perunut:

Jenis Radiofarmaka	Organ	Pemakaian
99MTc-MIBI, 99MTc-Tetrofosmin, 99MTc-teboroksim	Jantung, Payudara, seluruh tubuh	Fungsi ventrikel, volume, kanker
99MTc-DTPA, 99MTc-Glukonat, 99MTc-MAG-3, 99MTc-Glukoheptonat, 131I-Hipuran, 203Hg-klormerodrin	Ginjal	Fungsi, perfusi, tumor/kista
99MTc-ECD, 99MTc-HMPAO, 99MTc-Prektenetat	Otak	Tumor, abses, Ensefatis
99MTc-pirofosfat, 99MTc-MDP, 99MTc-HEDSPA, 99MTc-STPP	Tulang	Infeksi/radang, tumor/kanker, metabolisme
99MTc-HIDA, 99MTc-Sulfur koloid, 99MTc-fitat	Hati	Aliran darah, abses, infeksi/radang
99MTc- perteknetat	Kelenjar tiroid	Fungsi, nodule, Infeksi, kanker
99MTc-metionin, 75Se-selenometioni	Pankreas	Tumor/infeksi
99MTc-Perteknetat, 99MTc-sulfur koloid	Lambung	Infeksi, tumor/kanker
99MTc-leukosit, 99MTc-sulfur koloid, 99MTc-RBC denaturasi	Limpa	Infeksi/peradangan
99MTc-MAA, Xe-133, Kr-81m, 99MTc-DTPA	Paru-paru	Emboli, enfisema, infeksi, fungsi dan peredaran darah
Teknetum-99 (Tc-99)		Yang disuntikkan kedalam pembuluh darah akan akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru- paru. Sebaliknya, TI-201 terutama akan diserap oleh jaringan sehat pada organ  jantung. Oleh karena itu, kedua radioisotop itu digunakan bersama-sama untuk mendeteksi kerusakan jantung.