Sinar Gama Penghambat Sel Kanker

PAPER BIOLOGI UMUM
“PENERAPAN ILMU BIOLOGI KE ILMU FISIKA”
Sinar Gama Penghambat Sel Kanker
Disusun :
Nama Mahasiswa
NIM
Semester / kelas
Prodi
Nama Dosen
:M. Arif Hidayatullah
:133611066
: 1 / TF-1B
: Tadris fisika
: Dian Ayuning Tyas, S.Si, M.Biotech
FAKULTAS
ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI WALISONGO
SEMARANG
1
I. PENDAHULUAN
Fisika dan biologi merupakan dua dari sekian banyak ilmu pengetahuan yang
ada.Penyatuan dua cabang ilmu ini menghasilkan cabang ilmu biofisika dan fisika
medis.Biofisika mempelajari tentang bagaimana mengaplikasikan hasil temuan bidang fisika
terhadap dunia biologis (ilmu penyakit dan penanggulangannya).Sebagai contoh penggunaan
sinar gamma sebagai penghambat sel kangker.Selain itu instrumentasi digunakan bagi
membentuk gambar bagian tubuh yang berpenyakit.
Fisika merupakan ilmu yang memahami tentang interaksi alam dan penyebab
interaksi tersebut.Biologi mempelajari tentang benda hidup serta sifat-sifat dari benda
hidup.Penyatuan antara keduanya memberikan sebuah cabang ilmu baru yang memperkaya
khazanah ilmu pengetahuan alam dan penggabungan ilmu tersebut sering disebut ilmu
biofisika.Dewasa ini terdapat tiga tipe perawatan kanker yang paling umum yaitu operasi,
radioterapi dan kemoterapi. Perawatan ditujukan untuk membuang sel-sel kanker atau
menghancurkan mereka
dalam tubuh dengan obat-obatan atau agen lainnya. Dan pada
makalah ini akan membahas tentang penggunaan sinar gamma yang merupakan salah satu
radioterapi sebagai penghambat sel kanker dan pelacak bagian tubuh yang digerogoti kanker.
I.
RUMUSAN MASALAH
1.
2.
3.
4.
Apa yang dimaksud radiasi gama?
Apa yang dimaksud kanker?
Apa saja penyebab kanker?
Bagaimana proses penggunaan sinar gamma sebagai penghambat sel kanker
danpelacak bagian tubuh yang digerogoti kanker?
2
II.
PEMBAHASAN
A. Radiasi Gama (γ)
Sinar gama sering kali dinotasikan dengan huruf yunani gama γ adalah sebuah bentuk
berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir
atau subatomic lainnya seperti penghancuran electron-positron.
Sinar gama membentuk spectrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali
didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi
elektromagnetik dari sekitar 10 kev sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada
sinar X keras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gama
dengan sinar X dari energy yang sama, mereka adalah dua nama untuk radiasi
elektromagnetik yang sama,sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah nama untuk
sinar cahaya tampak.namun gama dibedakan dengan sinar X dari sumber mereka. Sinar gama
adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi
energy karena percepatan electron. Karena beberapa transisi electron memungkinkan untuk
memiliki energy lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir.
Ada tumpang-tindih apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan sinar X energi
tinggi.Sinar gama merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi, mereka lebih menembus
dari radiasi alfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang
mengionisasi.Perlindungan untuk sinar gama membutuhkan banyak massa. Bahan yang
digunakan untuk perisai juga harus diperhitungkan bahwa sinar gama juga diserap lebih
banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga semakin tinggi
energi sinar gama makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gama
biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari
sinar gama setengahnya. Misalnya sinar gama yang membutuhkan 1 cm (0,4 inci) lead untuk
mengurangi Intensitasnya sebesar 50% juga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan
konkrit 6 cm (2,4 inci) atau debut paketan 9 cm (3,6 inci).
Sinar gama dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian
terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan
fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.Sinar gama memang
kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya terhadap manusia
membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan kerusakan yang mirip
3
dengan yang disebabkan dengan sinar x, seperti terbakar, kanker dan mutasi genetika.Dalam
hal, ionisai sinar gama berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek
fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.
B. Kanker
Puru ayal atau kanker atau neoplasma ganas adalah suatu pertumbuhan sel-sel
abnormal yang cenderung menginfasi jaringan disekitarnya dan menyebar ke tempattempat yang jauh, atau penyakit yang ditandai dengan kelainan siklus sel khas yang
menimbulkan kemampuas sel untuk:
 Tumbuh tidak terkendali (pembelahan sel melebihi batas normal)
 Menyerang jaringan biologis didekatnya.
 Mengimigrasi kejaringan tubuh yang lain melalui sirkulasi darah atau sistem
limfatik, disebut metastasis.
Proses metastasis dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu:
1) Infiltrasi, yaitu suatu tumor yang menginfiltrasi pembuluh-pembuluh darah atau limfe
lokal agar dapat menembus dinding tersebut dan memiliki akses kesirkulasi darah.
Sel-sel tumor ini mengeluarkan enzim-enzim spesifik untuk mengintegrasi pembuluh.
2) Pelepasan atau detachment, yaitu keluarnya sel-sel tumor dari sel asalnya setelah
masuk ke darah atau limfa. Sel-sel tumor dapat keluar dengan mudah karena memiliki
sedikit afinitas tehadap jenis jaringan mereka sendiri. Semakin banyak sel yang di
lepaskan maka semakin besar sel-sel tersebut dalam darah dan tumbuh menjadi
semakin besar.
3) Penyebaran dan penyemaian, yaitu pergerakan sel-sel tumor di dalam darah atau
limfe. Apabila sel-sel ini berpindah secara berkelompok maka sebagian sel-sel tumor
akan terperangkapi suatu kapiler atau jaringan limfe sehingga banyak sel yang mati.
Walaupun jumlah sel yang mati cukup banyak, nama sebagian sel tumor dapat
bertahan di tempat yang baru dan dapat tumbuh dan berkembang.
C. Penyebab Kanker
Kangker adalah penyakit yang di takuti karena keganasannya. Namun, kangker bukanlah
penyakit yang terjadi dalam waktu singkat. Perlu proses yang cukup panjang untuk merubah
sel normal menjadi sel kangker. Dengan mengetahui proses pembentukannya dan faktorfaktor yang memicunya, diharapkan kamu bisa melakukan pencegahan.
Tubuh kita terdiri badan dan anggota badan yang di hubungkan oleh pembuluhpembuluh darah dan pembuluh limfa. Anggota badan tersusun dari sel-sel yang berukuran
sangat kecil (seperatus mili meter), yang memiliki bentuk hampir sama, namun memiliki
fungsi yang berbeda.
Seperti sel darah putih, yang berfungsi melawan kuman-kuman yang masuk ke
dalam tubuh. Sel darah merah, berfungsi mengangkut oksigen dalam darah. Keping darah
berfungsi untuk membekukan darah supaya tidak terjadi pendarahan.
4
Di dalam sel terdapat organel yang salah satunya, adalah inti sel yang berisi gen atau
DNA. DNA adalah materi genetika yang dikenal sebagai pembawa sifat keturunan. Kanker
berasal dari satu sel gen yang mengalami kerusakan.
Sel gen yang mengalami kerusakan dapat menjadi liar dan berkembang tanpa henti,
sehingga dari satu sel menjadi jutaan sel dan membentuk jaringan baru. Jaringan baru itu
disebut tumor atau kanker.
Gen dalam sel ada yang disebut gen kanker (oncogen), gen penekan tumor (tumor
suppressor gen), dan gen yang bertugas memperbaiki gen yang rusak, yaitu repair gen. Bila
salah satu dari gen tersebut mengalami kerusakan, maka bisa menjadi kanker.
Kerusakan pada materi gen atau biasa disebut sebagai mutasi gen dapat terjadi
melalui beberapa cara, baik internal maupun eksternal.
a) Faktor internal
Terjadi kesalahan replikasi pada saat sel-sel yang mati diganti oleh sel
yang baru. Merupakan kesalahan genetika yang diturunkan dari orang tua. Kesalahan
ini biasanya mengakibatkan kanker pada usia dini.
Bila seorang ibu mengidap kanker payudara, tidak serta merta sama semua
anak gadisnya akan mengalami hal yang sama, karena sel yang mengalami kesalahan
genetika harus mengalami kerusakan lebih dulu sebelum berubah menjadi sel kanker.
Hanya saja individu pembawa sel genetika yang salah, memang lebih beresiko terkena
kanker dari pada yang tidak memiliki mutasi gen yang salah.
Faktor mutasi gen secara internal, tidak dapat dicegah namun faktor
eksternal dapat dicegah. Menurut WHO, 10% - 15% kanker, disebabkan oleh faktor
internal dan 80%, disebabkan oleh faktor eksternal. Jadi, sekalipun tidak 100%,
sebenarnya kanker dapat kita cegah atau hindari dengan menghindari faktor eksternal.
b) Faktor eksternal
Faktor eksternal yang dapat merusak gen adalah virus, polusi udara,
makanan, radiasi, dan berasal dari bahan kimia, baik bahan kimia yang ditambahkan
pada makanan, maupun bahan kima yang berasal dari polusi.
Bahan kimia yang ditambahkan dalam makanan, seperti pengawet dan
pewarna makanan. Cara memasak juga dapat mengubah makanan menjadisenyawa
kimia yang berbahaya. Daging atau ikan yang dipanggang hingga gosong,
mengandung zat kimia seperti benzo-a-piren, amin heterosoklik, dioxin,dll
Kuman yang hidup dalam makanan juga dapat menyebarkan racun,
misalnya racun aflatoksin pada kacang-kacangan, sangat erat hubungannya dengan
kanker hati.
Makin sering tubuh terserang virus makin besar kemungkinan sel normal
menjadi sel kanker. Proses detoksifikasi yang dilakukan oleh tubuh, dalam prosesnya
sering menghasilkan senyawa yang lebih berbahaya bagi tubuh, yaitu senyawa
bersifat radikal atau korsinogenik. Zat korsinogenik dapat menyebabkan kerusakan
pada sel.
5
D. Proses Sinar Gamma sebagai Penghambat Sel Kanker
Terapi radiasi, juga disebut Radiotherapy, adalah cara pengobatan yang sangat efektif dan
sangat menuju sasaran untuk menghancurkan sel kanker yang mungkin masih tertinggal
setelah operasi. Radiasi ini dapat mengurangi resiko kekambuhan.
Radiasi adalah energi yang dibawa gelombang atau aliran partikel. Ini dapat merubah
gen ( DNA ) dan beberapa molekul dari sel. Gen-gen ini mengontrol bagaimana sel dalam
tubuh tumbuh dan membelah. Untuk mengetahui bagaimana radiasi bekerja untuk
pengobatan, perama-tama kita harus mengetahui siklus hidup sel normal dalam tubuh. Siklus
sel terdiri dari 5 phase, yang pertama adalah pemisahan sebuah sel didalam tubuh. Ketika sel
berpisah atau membelah menjadi 2 sel disebut mitosis.
Siklus Sel :
Go = Sel sedang diam
G1 = RNA dan protein dibuat
S = DNA dibuat
G2 = Perlengkapan untuk pembelahan ( mitosis ) di bangun/dibuat
M = Mitosis ( Sel membelah menjadi dua )
Phase Go ( resting stage ) :
Sel belum mulai membelah. Sel menghabiskan waktu paling banyak adalah pada
phase ini. Tergantung dari type sel, langkah ini dapat berlangsung dari beberapa jam hingga
bertahun – tahun. Ketika sel mendapat kode untuk menggandakan, maka kemudian dia akan
menuju phase Go.
Phase G1:
Selama phase ini, sel mulai membuat lebih banyak protein guna persiapan untuk
membelah. Phase ini berlangsung antara 18 hingga 30 jam
Phase S :
Chromosome – chromosome yang berisi kode genetic ( DNA ) dicopy sehingga
kedua sel yang baru terbentuk itu akan mempunyai jumlah DNA yang sama. Phase ini
berlangsung antara 18 hingga 20 jam.
Phase G2 :
Phase ini adalah phase saat-saat sel mulai akan membelah menjadi 2 sel. Ini
berlangsung 2 hingga 20 jam
6
Phase M :
Phase ini adalah phase pada saat sel membelah menjadi 2 sel. Phase ini berlangsung
hanya 30 atau 60 menit.
Siklus sel ini sangat penting dalam pengobatan kanker, sebab Radiasi biasanya
bekerja efektif pada sel-sel yang dengan aktif atau secara cepat membelah. Pengobatan ini
tidak efektif pada sel yang sedang dalam phase istirahat ( Go ), atau sel yang membelahnya
lambat. RADIOSENSITIVITY adalah cara yang digunakan untuk menggambarkan bagaimana
mudahnya sebuah sel rusak karena radiasi.
Terapi Radiasi menyerang sel kanker yang sedang membelah.Tetapi dapat juga
mengenai sel normal.Kerusakan sel normal inilah yang menyebabkan adanya efek samping.
Setiap kali terapi radiasi diberikan, maka akan melakukan secara seimbang antara
menghancurkan sel kanker dan melindungi sel normal.
Dimasa lalu, di perkirakan bahwa sekali suatu area dilakukan radiasi maka
selanjutnya pada area yang sama tidak bisa lagi dilakukan terapi radiasi dikarenakan
kerusakan sel normal akibat treatment itu. Namun hasil riset terbaru menyatakan bahwa pada
beberapa situasi terapi radiasi kedua dapat diberikan.
E. Jenis-jenis Radiasi pada Pengobatan Kanker
Radiasi yang digunakan untuk pengobatan kanker disebut ionizing radiation.Sebab
ketika electron-electron keluar dari atom,dan menembus jaringan, akan membentuk ion-ion
didalam sel dari jaringan.( ion adalah atom yang telah memperoleh aliran listrik melalui
tambahan atau ketika kehilangan electron ). Ini dapat membunuh sel atau merubah gen.
Bentuk lain dari radiasi, diantaranya adalah gelombang radio, gelombang micro atau
gelombang cahaya yang disebut non-ionizing.Jenis ini tidak mempunyai energy yang besar
dan tidak bisa meng-ionize sel. Ada dua macam type Ionizing Radiation :
1) Photons ( Sinar X dan Sinar Gamma ). Ini sering digunakan
2) Radiasi Particle ( electron, proton, neutron,partikel Alpha dan partikel Beta )
Beberapa type Ionizing Radiasi mempunyai energy yang lebih besar daripada yang
lain. Semakin besar energy, semakin dalam energy dapat menekan / menembus
jaringan. Mengetahui cara kerja tiap-tiap jenis radiasi adalah sangat penting dalam
perencanaan pengobatan radiasi. Dokter Radiasi Oncology akan memilih type dan
energy radiasi yang cocok untuk tiap pasien kanker.
Jenis-jenis Radiasi yang biasa digunakan untuk Terapi Radiasi pada pengobatan
kanker adalah :
1. High-energy photon
Berasal dari radioactive seperti : Cobalt, Cesium atau mesin yang disebut
linear accelerator ( atau disingkat linac ). Jenis-jenis ini yang sekarang banyak
digunakan.
7
2. Electron Beams
Diperoleh dari linear accelerator yang digunakan untuk tumor-tumor yang
dekat dengan permukaan tubuh, dan tidak terlalu menekan kedalam jaringan.
3. Proton
Termasuk bentuk pengobatan baru. Proton adalah bagian dari atom yang
menyebabkan sedikit kerusakan jaringan yang dilewati, tapi sangat bagus dalam
membunuh sel dan jalan yang dilaluinya.Ini artinya, bahwa Proton Beams bisa lebih
banyak mengalirkan radiasi ke kanker meskipun begitu efek samping yang
diakibatkan pada jaringan normal disekitarnya sangat kecil.Tapi untuk penggunaan
secara rutin untuk pengobatan kanker, masih perlu studi lebih lanjut.Proton beams
untuk terapi radiasi masih memerlukan peralatan special dan hanya digunakan pada
rumah sakit tertentu.
4. Neutrons
Digunakan untuk beberapa kanker pada kepala, leher,dan prostate. Ini bisa
juga digunakan apabila terapi radiasi lain tidak efektif.Sekarang jarang digunakan
karena untuk jangka panjang, efek sampingnya agak berbahaya.
8
III.
KESIMPULAN
Biofisika mempelajari tentang bagaimana mengaplikasikan hasil temuan bidang
fisika terhadap dunia biologis (ilmu penyakit dan penanggulangannya). Sebagai contoh,
penggunaan sinar gamma sebagai penghambat sel kanker.
Sinar gama (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gama, γ) adalah sebuah
bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi olehradioaktivitas atau proses
nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Kanker (neoplasia)
adalah suatu pertumbuhan sel-sel abnormal yang cenderung menginvasi jaringan di
sekitarnya dan menyebar ke tempat-tempat yang jauh. Dan Metode pengobatan dengan sinar
dilakukan dengan cara pemberian sinar luar (radiasi eksterna) dan sinar dalam (brakhiterapi)
yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Untuk memperoleh hasil yang
optimal seringkali kedua metode diberikan secara kombinasi.
9
DAFTAR PUSTAKA
http://ardian079.blogspot.com/2009/11/kanker.html
Jemal A,dkk. cancer statistic,2005. CA cancer jain 2005, 55 : 10-30
http://id.wikipedia.org/wiki/Sinar_gama
10