studi pengontrolan ukuran microsphere polilaktat - Digilib

Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
STUDI PENGONTROLAN UKURAN MICROSPHERE POLILAKTAT
BERISI HOLMIUM UNTUK TERAPI KANKER HATI
Indra Gunawan
Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir, BATAN, Serpong
e-mail: [email protected]
ABSTRAK
STUDI PENGONTROLAN
UKURAN MICROSPHERE
POLILAKTAT
BERISI HOLMIUM
UNTUK TERAPI KANKER HATI. Telah dilakukan pengembangan
microsphere
polilaktat berisi
radionuklida holmium diarahkan penggunaannya untuk bahan radiofarmaka (kedokteran nuklir). Sintesis
microsphere dilakukan dengan mencampur dua larutan tidak saling larut yaitu larutan polilaktat dan
polivinil alkohol di dalam tangki berpengaduk, salah satu larutan akan terdispersi sebagai droplet di
dalam larutan lainnya. Emulsi yang terbentuk, selanjutnya diencerkan dengan air sambil diaduk dengan
kecepatan dan waktu tertentu (disebut tahap evaporasi). Tahapan kegiatan penelitian ini dikhususkan
pada pengembangan
microsphere polilaktat berisi radionuklida holmium untuk terapi kanker hati
meliputi: pembuatan microsphere berbasis polimer polilaktat berisi radionuklida holmium, karakteristik
microsphere
berdasarkan bentuk, ukuran,dan struktur, studi aktivasi netron dari microsphere sebagai
fungsi waktu irradiasi. Sediaan radiofarrnaka holmium untuk terapi kanker hati menjadi target akhir
penelitian ini. Hasil yang diperoleh dari tahapan sintesis pad a penelitian ini, adalah hubungan kuantitatif
pengaruh variabel proses terhadap diameter microsphere secara empiris dari serangkaian data
percobaan. Hubungan kuantitatif pengaruh variabel proses yang dipelajari adalah pembentukan
diameter microsphere akibat pengaruh bilangan Weber, pembentukan diameter microsphere akibat
pengaruh tinggi pengadukan dan pembentukan diameter microsphere akibat pengaruh tinggi cairan.
Hubungan
kuantitatif
pengaruh
variabel proses terhadap
pembentukan
diameter
microsphere
digunakan untuk studi pengontrolan ukuran microsphere. Sementara itu data-data seperti karakterisasi
microsphere sebelum dan sesudah dilakukan penembakan dengan neutron, data aktivitas microsphere
radionuklida terbentuk akan digunakan sebagai evaluasi awal untuk mendapatkan microsphere berisi
radionuklida holmium yang digunakan sebagai bahan terapi kanker hati.
Kata kunci: microsphere,
kedokteran nuklir, polilaktat, holmium, kanker hati.
ABSTRACT
THE STUDY OF CONTROLLING SIZE OF POL YLACTIDE MICROSPHERE CONTAINING
HOLMIUM FOR MALIGNANT
HEPATOMA THERAPY.
Development of polylactide microsphere
containing radionuclide of Holmium objected to radiopharmacy materials has been done. In this
research the synthesis of microsphere were done by mixing two solutions which are dissolved each
other that is polylactide solution and polyvinylalcohol solution in stirred tank, one solution be dispersed
as droplet in another solution. Emulsion performed then dissolved in water that is stirred with certain
time and agitation speed (called evaporation step). This research is to develope polylactide microsphere
containing radionuclide of Holmium for malignant hepatoma therapy. The step of the research are
synthesis of polylactide microsphere containing radionuclide of Holmium, the characterization
of
microsphere based on shape, size and structure, and activation nuclear study as irradiation time
function. Radiopharmacy of Holmium for malignant hepatoma is end target of this research. The result
of the synthesis step is to get quantitative relationship as process variable function to microsphere
diameter. The study of quantitative relationship between Weber number and microsphere diameter,
quantitative relationship between height of impeller and microsphere diameter, quantitative relationship
between height of liquid solution and microsphere diameter are used to control size of microsphere.
Meanwhile the data like characterization of microsphere before and after irradiation, activity data of
radionuclide microsphere will use to evaluate for obtaining radionuclide of Holmium microsphere that
could be used for malignant hepatoma therapy.
Keywords:
microsphere,
nuclear medicine, polylactide, holmium, malignant hepatoma.
111
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
BABI
ISSN 2087-8079
PENDAHULUAN
Kanker hati mulai tumbuh di sel hati atau hepatocytes dan disebut kanker hati primer.
Kanker jenis ini disebut hepatocelluler carcinoma atau malignant hepatoma. Ketika kanker
hati menyebar dari hati atau metastase, sel-sel kanker ini cenderung menyebar ke limpa,
tulang dan paru. Jika kasus ini terjadi, tumor baru hasil sebaran tumor hati berjenis sama
dengan kanker hati. Sehingga jika kanker hati menyebar ke tulang, sel kanker di dalam tulang
sebenarnya adalah sel kanker hati. Penyakit ini disebut kanker hati metastase dan bukan
kanker tulang. Sebaliknya kanker yang menyebar ke dalam hati dari organ tubuh lain disebut
kanker hati sekunder dan tentu saja berbeda dari kanker hati primer [1].
Kanker hati primer termasuk kanker yang penderitanya tersebar dan menjadi
penyebab kematian nomor tiga di seluruh dunia, dengan angka kematian yang relatif tinggi
sekitar 590.000 per tahun [2]. Di Indonesia, hepatitis B (salah satu penyakit hati) terbilang
tinggi dengan kasus kematian lebih dari 10 per 100.000 penduduk. Data di RSCM
menyebutkan, ada sekitar 75 kasus hingga 80 kasus baru kanker hati per tahun [3]. Adapun
angka bertahan hidup pasien tanpa penanganan medis hanya 148 hari (4,9 bulan).
Umumnya, penyebab kasus kanker hati di Eropa, terutama Eropa Utara, adalah
hepatitis C. Sementara di Asia, termasuk di Indonesia, adalah hepatitis B. Metode
penanganan dengan cara operasi sangat kurang efektif karena hanya sekitar 35% pasien
yang masih dapat bertahan hidup selama 5 tahun kemudian setelah operasi, dan seringkali
tidak memungkinkan untuk dilakukan operasi secara lengkap, terutama pada kasus tumor
padat seperti hepatocelluler carcinoma dan pancreatic carcinoma [4]. Langkah alternatif yang
lebih memungkinkan adalah dengan metode kemoterapi dan penyinaran eksternal (external
radiation) [5], tetapi kedua cara inipun masih kurang efektif dan masih perlu pengembangan.
Metode iradiasi eksternal kurang efektif karena memiliki batas toleransi dosis maksimal 30 Gy
untuk seluruh iradiasi hati [6] sedangkan dosis yang diperlukan untuk menghancurkan tumor
dalam variasi antara 50 Gy sampai dengan 150 Gy [7]. Metode kemoterapi yang dilakukan
dengan penyuntikan obat langsung ke arteri hati, mengandung resiko efek samping seperti
meracuni organ hati yang normal [8].
Satu alternatif yang lebih menjanjikan untuk terapi kanker hati adalah pemanfaatan
bahan radiofarmaka dalam bentuk microsphere yang mengandung radionuklida pemancar
sinar 13. Proses terapi dengan internal radiation ini dilakukan dengan menyuntikkan
microsphere radioaktif terse but ke dalam pembuluh darah yang menuju jaringan tumor.
Selanjutnya sinar 13 yang dipancarkan akan menghancurkan tumor tanpa merusak jaringan
normal di sekitarnya. Proses ini dikenal juga dengan istilah radioembolization therapy [5,9,10].
BAB II TEORI
Microsphere sebagai radiofarmaka biasanya terbuat dari bahan gelas atau polimer.
Penggunaan
polimer biodegradable
seperti polilaktat sebagai
bahan pengungkung
radiofarmaka
lebih disukai karena biokompatibilitasnya
[11]. Microsphere
umumnya
didefinisikan sebagai partikel kedl berbentuk bola (sphere) dan berukuran mikrometer.
Microsphere yang mengandung nuklida radioaktif pemancar sinar J3 telah digunakan untuk
bahan terapi kanker. Proses terapi kanker dilakukan dengan radioembolization terapi, yaitu
menyuntikkan microsphere radioaktif berukuran 20 IJm hingga 50 IJm ke dalam pembuluh
akan
darah yang menuju jaringan
tumor. Selanjutnya
sinar J3 yang dipancarkan
menghancurkan tumor tanpa merusak jaringan sehat di sekitarnya.
Microsphere polilaktat dibuat dari polimer polilaktat melalui proses evaporasi larutan.
Polilaktat (PLA) adalah polimer dalam rumpun polyester alifatik. Polimer ini tidak larut dalam
air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform dan diklorometana [12]. PLA adalah
polimer biodegradable
dan compostable sehingga mampu didegradasi
oleh aktivitas
mikroorganisme di dalam suatu lingkungan lembab serta menghasilkan biomassa dan CO2•
Karena sifatnya yang dapat teradsorpsi dan tidak meracuni tubuh (biocompatible), PLA dan
kopolimernya telah banyak digunakan di kedokteran seperti untuk sistem penyampaian obat
(drug delivery system, DDS), dan benang bedah operasi [13].
112
Re-186/188
Y-90
P-32
Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
PLA di alam dapat berada pad a bentuk optis aktif L-PLA dan dalam bentuk campuran
resemik (O-PLA dan L-PLA) yang tidak bersifat optis aktif. Umumnya PLA tersusun dari
campuran struktur kristalin dan amorf, dimana struktur yang dominan akan mempengaruhi
sifat mekanik polimer tersebut. Oibandingkan dengan O-PLA, L-PLA mempunyai struktur
semi kristalin, yang disebabkan
oleh tingginya keteraturan
pada rantai polimernya
menyebabkan titik lelehnya lebih tinggi dan dapat digunakan untuk mengungkung bahan
radionuklida seperti Holmium, Samarium, garam Ytrium dan Rhenium [14].
Microsphere ideal dicirikan sebagai berikut: ketahanan mekanik yang tinggi agar tidak
hancur dan dapat melewati saluran penyuntikan, ketahanan kimia dan radiasi yang tinggi
sehingga radionuklida tidak terlepas (release) sebelum sampai tujuan, ukuran yang seragam,
densitas yang sesuai untuk menghindari pengendapan atau larut mengalir, relatif mudah
dalam pelabelan dan radionuklida yang dikandung memiliki energi beta yang tinggi dan waktu
paruh yang sedang (satuan hari).
Sistem pengungkungan
bahan radionuklida Holmium dan Samarium, sejauh ini
masih dalam penelitian untuk internal radio-embolization.
Bahan radiofarmaka Holmium
digunakan untuk terapi kanker hati, sedangkan radiofarmaka Samarium digunakan untuk
terapi kanker hati yang sudah menyebar ke tulang (metastase). Mengingat angka kematian
yang tinggi akibat dari kanker hati, yaitu sekitar 25% hingga 50% kematian akibat kanker,
penelitian pembuatan radiofarmaka ini terus dikerjakan [15]. Radioembolization ini dikerjakan
dengan menyuntik partikel radioaktif ke dalam arteri hepatik dan akan terjebak di dalam hati
terutama di dalam dan sekitar tumor [5,16]. Sehingga polimer biodegradable
dan
compostable seperti L-PLA lebih disukai dibanding bahan pengungkung lain seperti gelas.
Salah satu sifat microsphere yang diarahkan penggunaannya untuk terapi kanker hati
adalah mengandung radionuklida pemancar beta. Muller dan Rossier [17] pertama kali
menggunakan partikel dengan radiolabel Au-198 yang digunakan untuk terapi kanker paru.
Studi awal ini menggunakan partikel yang dipecah (crushing) dan diayak sesuai diameter
yang diinginkan. Microsphere plastik pertama diberi label Y-90 akan tetapi menunjukkan
lepasan Ytrium yang tidak dapat diprakirakan. Masalah lepasan Y -90 ini kemudian diperbaiki
dengan menggunakan microsphere gelas. Y-90 memiliki dua sifat tidak menguntungkan
yaitu : waktu aktivasi lama karena cross sectionnya rendah yaitu 1,28 barn dan Y-90 adalah
pengemisi beta murni tidak menghasilkan sinar gamma untuk kamera gamma sehingga
biodistribusinya dalam tubuh pasien tidak terdeteksi.
Radionuklida ideal yang diisikan ke dalam microsphere memiliki ciri sebagai berikut :
Radioisotop memiliki spectrum radiasi yang mencukupi untuk terapi berbagai macam tumor,
sehingga pengemisi beta lebih sesuai, Oosis radiasi tinggi dan waktu paruh pendek,
Memancarkan sinar gamma untuk penginderaan eksternal (imaging), Proses labeling harus
sederhana dengan mengusahakan sesedikit mungkin pelepasan, Cross section netron termal
besar untuk mendapatkan aktivitas spesifik tinggi dalam waktu singkat. Sebagai ringkasan
radionuklida pemancar beta untuk terapi kanker dicontohkan pada Tabel1.
Tabel1.
Radionuklida pemancar beta untuk terapi kanker.
Radionuklida
Albumin
PLLA
Gelas
PLLA
E beta26,8
mak/rerata
2280,0/933,6
1853,9/665,1
keV
1069,5/346,7
1710,2/694,9
14,3
hari
89,2
Gelas
64,1
(TheraSphere)
Microsphere
Waktu
jam
paruh
Secara matematis diameter microsphere
dituliskan sebagai:
sebagai fungsi parameter proses sintesis
(1)
113
ISSN 2087-8079
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
keterangan:
dm = diameter microsphere,
dp
dg
db
Z
H
N
f.1
p
(J"
em
diameter pengaduk, em
diameter gelas beker (= diameter tangki silinder), em
lebar baffle, em
tinggi posisi pengaduk dari dasar tangki, em
tinggi eairan di dalam tangki, em
keeepatan putar pengaduk (rpm)
viskositas eairan, gem-1s-1
= berat jenis cairan, gem-3
= tegangan muka antar fase eairan 1 dan eairan 2, gS·2
=
=
=
=
=
=
=
dengan menggunakan
analisis dimensional
persamaan (1) dapat dituliskan sebagai
hubungan antara bilangan tak berdimensi.
Analisis
dimensi
seeara
sederhana
adalah
perangkat
matematis
untuk
mereneanakan
penelitian
dan membuat
korelasi
data penelitian,
sehingga
dapat
mempersingkat waktu penelitian. Dengan analisis dimensi ini korelasi yang sangat banyak
dari variabel proses berurang menjadi satu atau beberapa korelasi bilangan tidak berdimensi.
Korelasi yang diperoleh merupakan korelasi empiris untuk proses sintesis microsphere.
Tanpa perlu dibuktikan lagi, bahwa hubungan antara besaran-besaran dalam suatu
peristiwa dapat dinyatakan sebagai fungsi pangkat, sehingga pembentukan microsphere
dapat dinyatakan sebagai :
(2)
dm = k d/dgbdbc~I-fNf.PlJ
pilih sistem Mass (M), Length (L), time (t)
persamaan (2) dinyatakan dalam dimensi fundamental
(3)
L = LaLbLcLdLe(r1)f(ML-1r1)9(ML-3)h(Mr2)i
Dari persamaan (3) diperoleh hubungan pangkat-pangkat
sebagai berikut:
1 = a+b+e+d+e-g-3h
(4a)
0= g+h+i
(4b)
a = -f-g-2i
(4e)
Ada 8 bilangan tidak diketahui dengan 3 persamaan, jadi tidak dapat diselesaikan
seeara sempurna, 5 bilangan tidak diketahui tetap ada dan dipakai untuk menyatakan 3
lainnya. Misalnya a, f, h dinyatakan dengan b,e,d,e,g,i
a = 1-b-e-d-e+g-3g-3i
f = -g-2i
h = -g-i
persamaan (2) kemudian dapat ditulis
dm = k dp(1-tx:-d-e-29-3i)dgbdbc~l-fflf-g-2i)f.19p(-g-i)d
Dengan mengumpulkan
kuantitas-kuantitas
d = kd (dg )b(db y(~)d
III
P
dp
dp
dp
(5)
dalam pangkat yang sama
(H y(~)g(
dp
d2Np
p
U
Y
(6)
pN2d3 p
atau
(dill)
=k(dg)b(dby(~)d(HY(-f:!-)g(
dp
dp
dp
dp
dp
d;Np
pN-~d)ip
(7)
kuantitas didalam tanda kurung adalah tidak berdimensi.
Jika kelompok tidak berdimensi
yang lain dibuat tetap selama pereobaan,
dihipotesiskan
bilangan
Reynold tidak berpengaruh
terhadap proses, maka bentuk
persamaan yang memuat diameter microsphere hanya dipengaruhi oleh bilangan Weber:
114
Studi pengontrolan
[ ~,}
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
k(We)"
(8)
dengan : k, a = konstanta
Re = (P:d; J
We = [PN:dmJ]
Untuk menghitung bilangan Weber (persamaan 10) diperlukan masukan kecepatan
agitasi N yang divariasikan dari eksperimen, berat jenis p, diameter microsphere dm yang
diperoleh dari eksperimen dan tegangan antar muka (J. Berat jenis larutan ditentukan dengan
menggunakan piknometer diperoleh p = 1,2311 g/mL. Tegangan antar muka dihitung dengan
menggunakan persamaan corresponding state, diperoleh (J = 28,4745 g/S2. Persamaan
corresponding state dapat dituliskan:
1/4
(JmLr
= 'Pwaw + 'Po(Jo
1/4
1/4
dengan
'P w ) = log III [(XwV"y
\T
Xo V0
q log III (1('Pwf
/x w Vwoo
+ x V /-q] + 0.441 i.[(J
oV;/3
'P w
w
(J w V2/3]
+ 'Po = 1
Vo
Xo
= (Vw + V)
x
=---Vw
(Vw + V)
w
Keterangan:
= fraksi volume air
= fraksi volume organik
Vw = volume molar air
Vo = volume molar organik
Xw
Xo
Tegangan muka masing-masing
(J
dimana:
fase dihitung dengan persamaan:
= ~2/3T,,1/3Q(1- Tr)11/9
Pc = tekanan kritis
Tc = suhu kritis
Tr = suhu tereduksi (suhu pengukuran dibagi suhu kritis)
T br = suhu didih tereduksi (suhu didih dibagi suhu kritis)
Pada penelitian ini rumusan masalah yang akan dikerjakan meliputi: microsphere
yang dihasilkan memiliki ukuran, bentuk, distribusi seragam dan proses pembuatan yang
dilakukan dapat diulang dengan hasil yang sama (reproduceable). Selanjutnya pembuatan
microsphere ini akan dilakukan dengan mengamati variabel yang mempengaruhi proses
pembentukannya,
meliputi: konsentrasi, rapat massa, viskositas, tegangan muka, dan
geometri sistem seperti diameter pengaduk, diameter gelas secara kuantitatif dan sistematis
dengan metode analisis dimensi.
115
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
ISSN 2087-8079
Kemudian dilakukan karakterisasi microsphere ini sebelum dan sesudah dilakukan
penembakan dengan neutron. Karakterisasi dilakukan dengan peralatan yang tersedia seperti
SEM, EDAX, XRD, DTA, GPC dan FT-IR.
Tujuan umum penelitian ini adalah: penguasaan teknik pembuatan, dan memperoleh
informasi karakteristik struktur dan sifat microsphere berbasis polilaktat yang mengandung
radionuklida holmium, penguasaan
metode irradiasi untuk mendapatkan
microsphere
polilaktat holmium yang memenuhi dosis minimal terapi kanker hati dan mendapatkan
microsphere berbasis polilaktat berisi holmium radioaktif yang dapat diaplikasikan sebagai
bahan radiofarmaka.
Sedangkan tujuan khusus penelitian ini adalah : sediaan radiofarmaka holmium untuk
terapi kanker hati menjadi target akhir penelitian ini, keberhasilan sintesis radiofarmaka untuk
terapi kanker hati akan sangat membantu mengurangi angka kematian penderita kanker hati
di Indonesia, mengingat bahan obat sejenis dari luar negeri sangat mahal.
BAB II TEORI
Microsphere sebagai radiofarmaka biasanya terbuat dari bahan gelas atau polimer.
Penggunaan
polimer biodegradable
seperti polilaktat
sebagai
bahan pengungkung
radiofarmaka
lebih disukai karena biokompatibilitasnya
[11]. Microsphere
umumnya
didefinisikan sebagai partikel kecil berbentuk bola (sphere) dan berukuran mikrometer.
Microsphere yang mengandung nuklida radioaktif pemancar sinar i3 telah digunakan untuk
bahan terapi kanker. Proses terapi kanker dilakukan dengan radioembolization terapi, yaitu
menyuntikkan microsphere radioaktif berukuran 20 - 50 !-1mke dalam pembuluh darah yang
menuju jaringan tumor. Selanjutnya sinar i3 yang dipancarkan akan menghancurkan tumor
tanpa merusak jaringan sehat di sekitarnya.
Microsphere polilaktat dibuat dari polimer polilaktat melalui proses evaporasi larutan.
Polilaktat (PLA) adalah polimer dalam rumpun polyester alifatik. Polimer ini tidak larut dalam
air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform dan diklorometana [12]. PLA adalah
polimer biodegradable
dan compostable
sehingga mampu didegradasi
oleh aktivitas
mikroorganisme di dalam suatu lingkungan lembab serta menghasilkan biomassa dan CO2•
Karena sifatnya yang dapat teradsorpsi dan tidak meracuni tubuh (biocompatible), PLA dan
kopolimernya telah banyak digunakan di kedokteran seperti untuk sistem penyampaian obat
(drug delivery system, DDS), benang bedah operasi dan lain-lain [13].
PLA di alam dapat berada pada bentuk optis aktif L-PLA dan dalam bentuk campuran
resemik (D,L-PLA) yang tidak bersifat optis aktif. Umumnya PLA tersusun dari campuran
struktur kristalin dan amorf, dimana struktur yang dominan akan mempengaruhi sifat mekanik
polimer tersebut. Dibandingkan dengan D-PLA, L-PLA mempunyai struktur semi kristalin,
yang disebabkan oleh tingginya keteraturan pada rantai polimernya menyebabkan titik
lelehnya lebih tinggi dan dapat digunakan untuk mengungkung bahan radionuklida seperti
Holmium, Samarium, garam Ytrium dan Rhenium [14].
Microsphere ideal dicirikan sebagai berikut:
1. Ketahanan mekanik yang tinggi agar tidak hancur dan dapat melewati saluran
penyu nti kan.
2. Ketahanan kimia dan radiasi yang tinggi sehingga radionuklida tidak terlepas
(release) sebelum sampai tujuan.
3. Ukuran yang seragam
4. Densitas yang sesuai untuk menghindari pengendapan atau larut mengalir.
5. Relatif mudah dalam pelabelan.
6. Radionuklida yang dikandung memiliki energi beta yang tinggi, dan waktu paruh yang
sedang (satuan hari).
Sistem pengungkungan
bahan radionuklida Holmium dan Samarium, sejauh ini
masih dalam penelitian untuk internal radio-embolization.
Bahan radiofarmaka Holmium
digunakan untuk terapi kanker hati, sedangkan radiofarmaka Samarium digunakan untuk
terapi kanker hati yang sudah menyebar ke tulang (metastase). Mengingat angka kematian
yang tinggi akibat dari kanker hati, yaitu sekitar 25 - 50% kematian akibat kanker, penelitian
pembuatan radiofarmaka ini terus dikerjakan [15]. Radioembolization ini dikerjakan dengan
116
32
e-186/188
90
Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
menyuntik partikel radioaktif ke dalam arteri hepatik dan akan terjebak di dalam hati terutama
di dalam dan sekitar tumor [5,16]. Sehingga polimer biodegradable dan compostable seperti
L-PLA lebih disukai dibanding bahan pengungkung lain semisal gelas.
Salah satu sifat microsphere yang diarahkan penggunaannya untuk terapi kanker hati
adalah mengandung radionuklida pemanear beta. Muller dan Rossier [17] pertama kali
menggunakan partikel dengan radiolabel Au-198 yang digunakan untuk terapi kanker paru.
Studi awal ini menggunakan partikel yang dipeeah (crushing) dan diayak sesuai diameter
yang diinginkan. Microsphere plastik pertama diberi label Y-90 akan tetapi menunjukkan
lepasan Ytrium yang tidak dapat diprakirakan. Masalah lepasan Y -90 ini kemudian diperbaiki
dengan menggunakan microsphere gelas. Y-90 memiliki dua sifat tidak menguntungkan
yaitu : waktu aktivasi lama karena cross sectionnya rendah yaitu 1,28 barn dan Y-90 adalah
pengemisi beta murni tidak menghasilkan sinar gamma untuk kamera gamma sehingga
biodistribusinya dalam tubuh pasien tidak terdeteksi.
Radionuklida ideal yang diisikan ke dalam microsphere memiliki ciri sebagai berikut :
1. Radioisotop memiliki spectrum radiasi yang meneukupi untuk terapi berbagai maeam
tumor, sehingga pengemisi beta lebih sesuai.
2. Dosis radiasi tinggi dan waktu paruh pendek.
3. Memanearkan sinar gamma untuk penginderaan eksternal (imaging).
4. Proses labeling harus sederhana
dengan mengusahakan
sesedikit mungkin
pelepasan.
5. Cross section netron termal besar untuk mendapatkan aktivitas spesifik tinggi dalam
waktu singkat.
Sebagai ringkasan radionuklida pemanear beta untuk terapi kanker dieontohkan pada
Tabel1.
Tabel1.
Radionuklida pemanear beta untuk terapi kanker
Radionuklida
PLLA
Albumin
Gelas
PLLA
E
beta
mak/rerata
1710,2/694,9
2280,0/933,6
1069,5/346,7
14,3
hari
keV
1853,9/665,1
89,2
26,8
jam
Mierosphere
Waktu
paruh
Gelas
64,1
(TheraSphere)
Seeara matematis diameter microsphere
dituliskan sebagai :
dm=f(dp, dg, db, Z, H, N,
keterangan:
J1 ,
p,
sebagai fungsi parameter proses sintesis
0")
dm = diameter microsphere, em
dp = diameter pengaduk, em
dg = diameter gel as beker (= diameter tangki silinder), em
db = lebar baffle, em
Z = tinggi posisi pengaduk dari dasar tangki, em
H = tinggi eairan di dalam tangki, em
N = keeepatan putar pengaduk (rpm)
J1
= viskositas eairan, gem-1s-1
p = berat jenis eairan, gem-3
0" = tegangan muka antar fase eairan 1 dan eairan 2, gs-2
117
(1)
ISSN 2087-8079
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
Dengan menggunakan analisis dimensional persamaan (1) dapat dituliskan sebagai
hubungan antara bilangan tak berdimensi.
Analisis
dimensi
secara
sederhana
adalah
perangkat
matematis
untuk
merencanakan
penelitian
dan membuat
korelasi
data penelitian,
sehingga
dapat
mempersingkat waktu penelitian. Dengan analisis dimensi ini korelasi yang sangat banyak
dari varia bel proses berurang menjadi satu atau beberapa korelasi bilangan tidak berdimensi.
Korelasi yang diperoleh merupakan korelasi empiris untuk proses sintesis microsphere.
Tanpa perlu dibuktikan lagi, bahwa hubungan antara besaran-besaran dalam suatu
peristiwa dapat dinyatakan sebagai fungsi pangkat, sehingga pembentukan microsphere
dapat dinyatakan sebagai :
dm
= k d/dgbdbc;z:JJ-fNp9ld
(2)
pilih sistem Mass (M), Length (L), time (t)
persamaan (2) dinyatakan dalam dimensi fundamental
(3)
L = LaL bL cL dL e(r1)'(ML-1r1)9(ML-3)h(Mr2)i
Dari persamaan (3) diperoleh hubungan pangkat-pangkat
sebagai berikut:
1 = a+b+c+d+e-g-3h
(4°)
0= g+h+i
(4b)
o = -f-g-2i
(4c)
Disini ada 8 bilangan tidak diketahui dengan 3 persamaan, jadi tidak
diselesaikan secara sempurna, 5 bilangan tidak diketahui tetap ada dan dipakai
menyatakan 3 lainnya.
Misalnya a, f, h dinyatakan dengan b,c,d,e,g,i
a = 1-b-c-d-e+g-3g-3i
f = -g-2i
h = -g-i
persamaan (2) kemudian dapat ditulis
dm = k dp(1-b-C-d-e-29-3i)dgbdbc;z:JJ-frJ-9-2i)p9l.(J-i)d
dengan mengumpulkan
kuantitas-kuantitas
dapat
untuk
(5)
dalam pangkat yang sama
(6)
atau
(7)
kuantitas didalam tanda kurung adalah tidak berdimensi.
Jika kelompok tidak berdimensi
yang lain dibuat tetap selama percobaan,
dihipotesiskan
bilangan
Reynold tidak berpengaruh
terhadap
proses, maka bentuk
persamaan yang memuat diameter microsphere hanya dipengaruhi oleh bilangan Weber:
(8)
( ~:)
den!?fill
~ k(We)"
.·k ,a = konstanta
Re~(P:d;J
we~[PN>3]
118
Stud; pengontrolan
ukuran m;crosphere polilaktat ber;s; .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
Untuk menghitung bilangan Weber (persamaan 10) diperlukan masukan kecepatan
agitasi N yang divariasikan dari eksperimen, berat jenis p, diameter microsphere dm yang
diperoleh dari eksperimen dan tegangan antar muka 0". Berat jenis larutan ditentukan dengan
menggunakan piknometer diperoleh p = 1,2311 g/mL. Tegangan antar muka dihitung dengan
menggunakan persamaan corresponding state, diperoleh 0" = 28,4745 g/S2. Persamaan
corresponding state dapat dituliskan disini :
=
1/4
(J1lI1X
IF W(J1/4
woo
+ 'P (J1i4
'"
= log
dengan
log
If)
(1(t]I 'P
)" w )
If)
- '" '" ('C,V +x V /-" +0.4412... ~-(J
"'"
a aT'" ]
q 2/3
[ V
[('C XoVV0)"
V2/3
'" ]
'Pw +'P 0 =1
X
----
- a -
Va
(V'" + V)
=---
V",
X
'"
(V'" + V)
= fraksi volume air
= fraksi volume organik
Vw = volume molar air
Vo = volume molar organik
Xw
Xo
Tegangan muka masing-masing
(J
fase dihitung dengan persamaan :
= ~2/3~1/3Q(1_ Tr)' 1/9
Pc = tekanan kritis
Tc = suhu kritis
Tr = suhu tereduksi (suhu pengukuran dibagi suhu kritis)
T br = suhu didih tereduksi (suhu didih dibagi suhu kritis)
Pada penelitian ini rumusan masalah yang akan dikerjakan adalah:
a. Apakah microsphere
yang dihasilkan memiliki ukuran, bentuk dan distribusi
seragam? Dan apakah proses pembuatan yang dilakukan dapat diulang dengan hasil
yang sama (reproduceable)?
Studi pembuatan microsphere ini akan dilakukan
dengan mengamati variabel-variabel yang mempengaruhi proses pembentukannya,
meliputi : konsentrasi, rapat massa, viskositas, tegangan muka, dan geometri sistem
seperti diameter pengaduk, diameter gelas secara kuantitatif dan sistematis dengan
metode analisis dimensi.
b. Bagaimana
karakterisasi
microsphere
ini sebelum
dan sesudah
dilakukan
penembakan
dengan netron? Karakterisasi
dilakukan dengan peralatan yang
tersedia seperti SEM, EDAX, XRD, DTA, GPC, FTIR.
c. Apakah aktivitas microsphere radionuklida terbentuk mencukupi untuk terapi kanker
hati? Studi pengaruh waktu radiasi dan jumlah microsphere yang akan diirradiasi
diharapkan dapat menjawab pertanyaan ini.
d. Apakah microsphere radionuklida terbentuk dapat digunakan untuk terapi kanker
hati? Uji preklinik dengan hewan uji akan menjawab biodistribusi dan efek yang
ditimbulkan oleh microsphere radionuklida ini.
119
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
ISSN 2087-8079
Tujuan umum penelitian adalah :
a. Penguasaan teknik pembuatan, dan memperoleh informasi karakteristik struktur dan
sifat microsphere berbasis polilaktat yang mengandung radionuklida holmium.
b. Penguasaan metode irradiasi untuk mendapatkan microsphere polilaktat holmium
yang memenuhi dosis minimal terapi kanker hati.
c. Mendapatkan microsphere berbasis polilaktat berisi holmium radioaktif yang dapat
diaplikasikan sebagai bahan radiofarmaka.
Sedangkan tujuan khusus penelitian adalah:
a. Sediaan radiofarmaka
holmium untuk terapi kanker hati menjadi target akhir
penelitian ini.
b. Keberhasilan sintesis radiofarmaka untuk terapi kanker hati akan sang at membantu
mengurangi angka kematian penderita kanker hati di Indonesia, mengingat bahan
obat sejenis dari luar negeri sangat mahal.
BAB III METODE PERCOBAAN
3.1.
Bahan
Semua bahan kimia digunakan sebagaimana diterima (as received) tanpa perlakuan
khusus. Polilaktat (PLA, BM=39000) berbentuk pelet diperoleh dari Wako (Jepang), Polivinil
Alkohol (PVA, BM=72000) diperoleh dari Merck (Jerman). Holmium oksida (HoZ03) diperoleh
dari Reidel de Haen. Pelarut yang digunakan adalah aquades dan kloroform (CHCI3) derajat
pro analisis dari Merck.
3.2.
Peralatan
Peralatan yang digunakan terbagi atas 2 katagori yakni yang terkait dengan proses
pembuatan
microsphere
dan peralatan karakterisasi.
Peralatan yang terkait dengan
pembuatan microsphere adalah: tangki (gel as) berpengaduk, peralatan kaca, pengering dan
penyaring. Sedangkan
peralatan karakterisasi diantaranya
adalah: Scanning Electron
Microscope (SEM), Simultaneously Thermal Analysis (STA), X-Ray Diffractometer (XRD),
Neutron Activation Analysis (NAA) dan Gel Permision Chromatography (GPC).
3.3.
Rancangan Percobaan
Sintesis microsphere dilakukan dengan mencampur dua larutan tidak saling larut di
dalam tangki berpengaduk, salah satu larutan akan terdispersi sebagai droplet di dalam
larutan lainnya. Emulsi terbentuk selanjutnya diencerkan dengan air sambil diaduk dengan
kecepatan dan waktu tertentu (disebut tahap evaporasi). Rancangan baku sebuah tangki
berpengaduk dapat dilihat pada Gambar 1. Analisis dimensional akan diterapkan didalam
sintesis microsphere ini.
Beberapa parameter yang berkaitan dengan geometri system pencampuran larutan
polimer untuk membentuk emulsi diantaranya adalah : jenis impeller yang digunakan serta
penempatannya, jumlah dan perbandingan sekat, perbandingan ukuran-ukuran bejana dan
sebagainya. Setiap parameter geometri alat berpengaruh langsung pada laju sirkulasi zat cair,
pola kecepatan dan daya yang digunakan. Sebagai acuan perancangan biasanya digunakan
ukuran-ukuran standar. Pad a situasi tertentu mungkin diperlukan proporsi yang lain dari yang
disebutkan di atas, misalnya penempatan agitator agak tinggi atau rendah di dalam tangki
untuk mendapatkan hasil proses yang diinginkan.
Pembentukan microsphere dianggap terjadi pada tahapan emulsifikasi dan sudah
tidak lagi dipengaruhi waktu pengadukan. Dengan anggapan tersebut diameter microsphere
akan dihubungkan dengan variabel proses, yaitu diameter tangki silinder, diameter pengaduk,
lebar baffle, tinggi posisi pengaduk dari dasar tangki, tinggi cairan didalam tangki, kecepatan
putar pengaduk, viskositas, berat jenis larutan dan tegangan muka antar fase.
dpldg = 1/3
H/dg = 1
Z1dp = 1
dt/dp = 1/5
120
Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
N
3.4.
Cara Kerja
Dicampurkan masing-masing 50 mL larutan PLA 2% dan 50 mL larutan PVA 1% ke
dalam beker gelas 300 mL yang telah diukur diameter gelasnya (dg). Larutan polimer tersebut
kemudian diaduk dengan magnetic stirrer tipe RW 10 R CE dalam lemari asam selama 2 jam
dengan variasi skala kecepatan 4; 5; 5,5 dan 6 (atau 2136; 2570; 3004; dan 3439 rpm),
sedangkan variabellain dibuat tetap selama keseluruhan proses. Setelah 2 jam, pengadukan
emulsi dihentikan, dan kemudian diencerkan ke dalam 500 mL akuades, diaduk dengan
kecepatan sama dengan kecepatan yang digunakan untuk mengaduk larutan polimer selama
1 jam. Larutan emulsi dua polimer tersebut kemudian didiamkan selama 1 malam agar terjadi
pengendapan. Endapan yang terbentuk kemudian didekantasi, yaitu pengambilan endapan
microsphere dengan membuang akuades, lalu endapan microsphere dituangkan ke dalam
cawan petri dan dikeringkan di dalam oven pada 60°C selama 24 jam. Ukuran microsphere
diidentifikasi dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) Philip 505.
Dua parameter proses lain yang akan dipelajari di sini adalah tinggi pengaduk dan
tinggi cairan dari dasar tangki. Cara kerja penelitian meliputi pencampuran masing-masing 50
mL larutan PLA 2% dan 50 mL larutan PV A 1% ke dalam gelas beakar 300 mL yang telah
diukur diameter gelasnya (dg). Larutan polimer tersebut kemudian diaduk dengan stirrer tipe
RW 10 R CE selama 2 jam dengan tinggi pengaduk dari dasar tangki divariasi sebesar z1dp=
0,5; 0,3 dan 0,1. Tinggi cairan (H) dibuat tetap sebesar 1 dg• Kecepatan putaran pengaduk
dibuat tetap pada 5157 rpm. Untuk tinggi cairan dari dasar tangki divariasikan mulai dari
H/dp= 0,75; 1 dan 1,3. Penempatan pengaduk pada posisi standar (Z/dp = 1) untuk ketiga
variasi tinggi cairan. Kecepatan putaran pengaduk dibuat tetap juga pada 5157 rpm. Setelah
2 jam, pengadukan emulsi dihentikan kemudian emulsi diencerkan ke dalam 500 mL akuades
yang telah disiapkan, diaduk dengan kecepatan sama dengan kecepatan yang digunakan
untuk mengaduk larutan polimer selama 1 jam. Larutan emulsi dua polimer tersebut
kemudian didiamkan selama 1 malam agar terjadi pengendapan. Endapan yang terbentuk
kemudian didekantasi, endapan microsphere terbentuk dituangkan ke dalam cawan petri, dan
dikeringkan di dalam oven pad a 60°C selama 24 jam. Ukuran microsphere ditentukan dengan
menggunakan scanning electron microscope (SEM) Philip 505.
3.5.
Aktivitas microsphere
PLA berisi Holmium
Proses iradiasi neutron microsphere dilakukan, bertujuan untuk: mengaktifkan
microsphere sehingga dapat digunakan untuk terapi. Optimasi radiasi perlu dilakukan untuk
mendapatkan dosis yang sesuai untuk terapi tanpa menurunkan kinerja microsphere sebagai
pengungkung. Maka pengaruh iradiasi neutron terhadap bentuk dan ukuran serta kristalinitas
microsphere berisi Holmium perlu dikaji. Dihipotesiskan penembakan neutron yang disertai
panas terhadap microsphere PLA berisi nuklida Holmium akan mempengaruhi bentuk dan
kristalinitasnya. Selain itu iradiasi neutron juga dapat menyebabkan ikatan silang pada
polimer (crosslinking) dan sebaliknya polimer akan terdegradasi.
121
ISSN 2087-8079
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
Neutron yang digunakan untuk menembak sampel adalah neutron termal. Komponen
neutron epitermal terdiri atas neutron dengan energi dari 0,5 eV sampai dengan 0,5 MeV.
Baik neutron termal maupun neutron epitermal menyebabkan reaksi (n,V) pada inti target.
Neutron cepat merupakan neutron dengan energi di atas 0,5 MeV, berperan sangat kedl
dalam reaksi (n,v).
3.5.1.
Pengukuran sinar Gamma
Peralatan yang digunakan untuk mengukur sinar gamma dari cuplikan radioaktif
umumnya terdiri atas detektor semikonduktor, rangkaian elektronik, personal computer (PC),
dan MCA (Multi Chanel Analyser). Sebagian besar laboratorium AAN mengoperasikan
detektor germanium kemurnian tinggi (High Pure Germanium/HPGe) dengan jenis coaxial
yang dapat digunakan untuk mengukur sinar gamma dengan kisaran energi antara 60 keV
sampai 3 MeV.
3.5.2.
Perhitungan dalam AAN
Hubungan antara laju cacahan sinar gamma terukur (R) dari peluruhan
tertentu di dalam cuplikan dengan jumlah (n) isotop stabil, mengikuti persamaan :
isotop
R = £.ly.A = £.lyn.q>.a(1-e-A\).e-Ald
dimana :
R
A
£
IV
n
q>
= Laju cacah sinar gamma terukur (cps)
= Aktivitas absolute isotop A+1Z dalam cuplikan
= Efisiensi absolute detektor
= Kelimpahan sinar gamma absolute
= Jumlah atom isotop AZ dalam cuplikan
= Fluks neutron (neutrons.cm-2.sec.-1)
a = Tampang lintang tangkapan neutron (cm2) isotop
;.. = Konstanta peluruhan isotop (S-1) A+1Z
ti = Waktu iradiasi (s)
td = Waktu peluruhan (s).
AZ
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pembentukan
Microsphere Yang Dipengaruhi Oleh Bilangan Weber.
Analisis dimensi secara sederhana adalah perangkat matematis untuk menghemat
waktu didalam merencanakan penelitian dan membuat korelasi data penelitian yang sangat
banyak. Dengan analisis dimensi ini korelasi yang sangat banyak dari variabel proses
terkurangi menjadi satu atau beberapa korelasi bilangan tak berdimensi. Korelasi yang
diperoleh merupakan korelasi empiris untuk proses sintesis microsphere dan berlaku umum
tanpa memandang jenis bahan polimer yang dijadikan basis pembuatannya.
Polimer
microsphere yang dibuat dengan metoda evaporasi larutan dari suatu sistem emulsi dua
polimer akan dihubungkan dengan variabel sintesis dan diperoleh hubungan umum antara
diameter microsphere terhadap variabellain dalam bentuk bilangan tak berdimensi.
Gambar
2 menggambarkan
pengaruh
bilangan
Weber
terhadap
diameter
microsphere. Tabulasi dari diameter microsphere dan bilangan Weber ada di Tabel1.
122
Studi pengontrolan
ukuran microsphere po/ilaktat berisi .... (Jr. Indra Gunawan, M. T.)
(a)
(b)
Cd)
(c)
Gambar 2. Mikrograf dari diameter microsphere yang dipengaruhi oleh parameter proses
bilangan Weber, (a) We=O, 1265, (b) We =0,0663, (c) We =0,0450, (d) We = 0,0214.
Tabel1.
Tabulasi diameter microsphere yang dipengaruhi oleh bilangan Weber.
LnWe
2,56
Ln
1,82
dm/dp
0,0214
-6,7536
-6,1818
-6,4146
1,44
1,03
-2,0675
-3,8467
-2,7139
-3,1001
3,4
0,0663
0,0450
0,1265
Dp
(em)
We
Dm/dp
(1 O·jem)
Dm (1 O''')em -5,8430
Tabel 1 atau Gambar 3, memperlihatkan hubungan pengaruh parameter proses
sintesis yang diwakili oleh bilangan Weber terhadap diameter microsphere yang dihasilkan,
yang sangat bermanfaat untuk meramalkan kondisi proses pembuatan microsphere dengan
diameter yang diinginkan.
-5.6
-5.8
-6
c:
"
E
~
c
-6.2
-6.4
-6.6
-6.8
-7
-5
-4
-3
-2
-1
o
In (We)
Gambar 3. Hubungan parameter proses sintesis microsphere PLA yang diwakili
oleh bilangan Weber terhadap diameter microsphere terbentuk.
123
ISSN 2087-8079
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
Dari penelitian
mengikuti hubungan:
ini pembentukan
In (dll/d
p)=
microsphere
yang dipengaruhi
bilangan
Weber
-4.81 + O.593InWe
Kriteria bilangan Weber adalah perbandingan jumlah gaya sentrifugal yang bekerja
pada butiran dengan jumlah tegangan permukaan. Dispersi yang tersebar dengan diameter
dm berputar dengan keeepatan putar maksimum v, maka jumlah gaya sentrifugal yang
bekerja pada butiran terse but adalah pdm2V2 dan jumlah tegangan permukaannya adalah adm.
Maka dengan mengontrol bilangan Weber kita akan dapat mengontrol ukuran mierosphere
terbentuk.
4.2.
Pembentukan
Microsphere Yang Dipengaruhi Oleh Geometri Sistem
Beberapa parameter yang berkaitan dengan geometri system peneampuran larutan
polimer untuk membentuk emulsi diantaranya adalah: jenis impeller yang digunakan serta
penempatannya, jumlah dan perbandingan sekat, perbandingan ukuran-ukuran bejana dan
sebagainya. Setiap parameter geometri berpengaruh langsung pada laju sirkulasi zat cair,
pola keeepatan dan daya yang digunakan. Sebagai aeuan peraneangan biasanya digunakan
ukuran-ukuran standar. Pad a situasi tertentu mungkin diperlukan proporsi yang lain dari yang
disebutkan di atas, misalnya penempatan agitator agak tinggi atau rendah di dalam tangki
untuk mendapatkan hasil proses yang diinginkan.
Tabel 2 atau Gambar 4 dan Gambar 6 memperlihatkan hubungan pengaruh sistem
geometri yang diwakili oleh tinggi pengaduk dan tinggi eairan dari dasar tangki terhadap
diameter microsphere yang dihasilkan. Dari Tabel 2 dapat dilihat pada penempatan pengaduk
semakin tinggi dari dasar tangki diameter microsphere yang dihasilkan semakin keeil.
Diameter microsphere terbentuk mengeeil dari sekitar 25, 67 mikron pada tinggi pengaduk
0,1 dp menuju 20,29 mikron pad a tinggi pengaduk 0,5 dp, atau terjadi pengecilan diameter
microsphere sekitar 19%. Sedangkan pad a tinggi eairan standar (H/dp=1) diperoleh diameter
microsphere terbentuk sekitar 22,6 mikro. Tinggi eairan yang lebih rendah diperoleh diameter
microsphere terbentuk sekitar 20,97 mikro. Tinggi eairan yang lebih tinggi diperoleh diameter
microsphere terbentuk sekitar 24,63 mikro. Hal ini disebabkan karena pembentukan dispersi
dipengaruhi oleh keeepatan fluida di dalam tangki. Keeepatan fluida di dalam tangki
berpengaduk berbeda pada satu titik dengan titik lain. Keeepatan fluida eukup besar terjadi di
dekat tepi blade pengaduk, karena tekanannya tinggi. Semakin rendah penempatan
pengaduk dari dasar tangki, maka keeepatan fluida yang ditimbulkan di bagian atas eairan
semakin kecil. Proses dispersi yang terjadi pad a bagian atas cairan menjadi kurang efektif
dan menghasilkan gelembung dengan ukuran lebih besar.
Gambar 5 memperlihatkan distribusi ukuran microsphere terbentuk pada variasi
tinggi pengaduk dari dasar tangki. Sedangkan Gambar 7 memperlihatkan distribusi ukuran
microsphere terbentuk pada variasi tinggi eairan dari dasar tangki. Distribusi normal ukuran
microsphere terbentuk terjadi pada tinggi pengaduk 1,14 em (z1dp=0,3). Sedangkan pad a
variasi tinggi eairan diperoleh distribusi normal ukuran microsphere terbentuk pada tinggi
eairan 3,5 em (H/dp=3,5).
Dari penelitian ini pembentukan microsphere yang dipengaruhi tinggi pengaduk dari
dasar tangki mengikuti hubungan:
tangki
Sedangkan pembentukan
mengikuti hubungan:
microsphere
124
yang dipengaruhi
tinggi cairan dari dasar
Studi pengontrolan
Tabel2.
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
pengaruh sistem geometri yang diwakili oleh tinggi pengaduk dan tinggi eairan dari
dasar tangki terhadap diameter microsphere yang dihasilkan.
tinggi pengaduk, 23,78
25,67
20,97
22,60
24,63
20,29
0,38
1,14
1,9 (0,5
(0,1
(0,3diameter
4,75
2,85
rerata,
dp)
dp)
dp)
3.80
(1,25
(0,75
(1
dm
H
dm
dp)
(IJm)
(em)
dp)
(IJm)
rerata,
diameter
tinggi
microsphere
microsphere
eairan,
No.
..
•••
In [dm/dp] = -0.1848 In [z/d]
+ 1.5154
~
-2
-2.5
-1
-1.5
o
-0.5
In [z/dp]
Gambar 4. Hubungan antara tinggi pengaduk dari dasar tangki terhadap ukuran
microsphere terbentuk.
30
:g
20
o~ 25
.c
+--D
.z=1,14em
I"0 ~038
z=1,9 em
em
I I
~ 15
a.
.s::.
~ 10
E
::s
.-
5
o
diameter
11m
5. Oistribusi ukuran microsphere terbentuk pada variasi tinggi pengaduk (z).
Gambar
.•.
microsphere,
-
.--
.•.
~
In [dm/dp] = 0.3123 In [H/dp] + 1.7934
I
I
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
In [Hldp]
Gambar 6. Hubungan antara tinggi cairan dari dasar tangki terhadap
ukuran microsphere terbentuk.
125
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
--
648
Q. 14
.:(1)
PJ 10
c: E
2
12
0r....
~
E
..c::
I--,.....,
I-- I---
" r-C'CI
-- - -
I-I--'-.... [j)H=4,75
f-'-I-- emem. H=2,85
•....
f-- o
ISSN 2087-8079
- n
• H=3,5 em
diameter microsphere, 11m
Gambar 7. Oistribusi ukuran microsphere terbentuk pada variasi tinggi cairan (H).
4.3.
PengungkunganHolmium Dalam Microsphere PLA
Butiran Holmium ditentukan ukurannya dengan menggunakan
8EM, diperoleh
diameter rerata 3,5 IJm. Diamter microsphere yang akan dibuat untuk mengungkung Holmium
harus berukuran lebih besar dari 3,5 IJm, misalkan 20 IJm, maka dengan menggunakan
Gambar 3 diperoleh parameter proses sintesis dalam bentuk bilangan Weber. Untuk ukuran
dimaksud bilangan Webernya adalah = 0,0099. Proses pengungkungan dilakukan dengan
cara mencampur Holmium ke dalam campuran larutan PLA dan larutan PVA.
Gambar 8. Microsphere PLA yang diisi Holmium.
4.4.
Karakterisasi Microsphere PLA
4.4.1.
Sifat Ketahanan Panas Microsphere
8ifat ketahanan panas yang diukur dengan mengguanakan peralatan 8T A tertera di
Gambar 8. Dari grafik TG diperoleh keterangan bahwa pada pemanasan sampai dengan
3000e cuplikan tidak mengalami perubahan berat. Kehilangan berat terjadi saat pemanasan
pada 328,3°e. Grafik DTA menyatakan penurunan kapasitas panas saat pemanasan
sehingga 110,03°e. Pada pemanasan 168,4 sehingga 191,6°e microsphere mengalami
peleburan dengan entalpi peleburan LlHm = -20,42 Jig. Pada pemanasan 350,7 sehingga
366,8°e kurva kapasitas panas bersifat endotermis dikarenakan cuplikan membutuhkan
panas untuk proses dekomposisi dengan ental pi dekomposisi LlHd = -50,13 Jig.
126
Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (Ir. Indra Gunawan, M. T.)
._~.-->_.~-----;---3;?-:-~---c
,-••- •.
•..•..
-,
~
- -r-'
-
- ..
- ...
.
_
-
,.
_
"-,,,~.
r
"
-. ~
~.
---
--------
-~
~
- -- •.. - • ,--
.~~
-
- -. ~---~--....-
......•..
/_~.~
~-I~
~-~
'--
\
....•......
~~---.....
, .0
~v~.
•..•
00
Gambar 9. Grafik STA untuk microsphere PLA yang diisi Holmium
4.4.2.
Kristalinitas Butir Microsphere
Pol a difraksi yang diambil dari microsphere PLA yang diisi Holmium menunjukkan
konfirmasi keberadaan Holmium di dalam microsphere, ditunjukkan oleh puncak-puncak kuat
milik Ho203 yang ada di sudut difraksi 29,13°, 48,493°, 33,761 ° dan 57,577°, Sedangkan
puncak difraksi pada sudut 16,5°, 19° dan 22,5° adalah milik PLA.
800
700
~ 600
c:
g
o 500
; 400
.~ 300
Q)
'E
200
100
o
o
10
20
30
40
50
60
70
2theta (deg)
Gambar 10. Pol a difraksi microsphere PLA berisi Holmium.
Dari difraktogram sinar-X dapat dipastikan
microsphere PLA diketemukan.
4.4.3.
bahwa keberadaan
Holmium di dalam
Uji Biodegradabilitas
Uji biodegradibilitas dilakukan dengan cara inkubasi microsphere PLA di dalam
larutan fosfat pH 7,4 dengan waktu inkubasi divariasikan pada 4, 8 dan 12 minggu.
Pengukuran berat molekul microsphere PLA yang dipengaruhi oleh waktu inkubasi
ditunjukkan dengan Gambar 11. Pengamatan biodegradabilitas PLA melalui pengukuran BM
fungsi waktu inkubasi menunjukkan bahwa kecepatan degradasi polimer PLA adalah
127
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
ISSN 2087-8079
eksponensial terhadap waktu. Degradasi polilaktat terjadi karena terputusnya ikatan ester
pada rantai PLA menghasilkan oligomernya. Terdapat tiga fasa mekanisme degradasi PLA.
Tahap pertama adalah proses terputusnya rantai PLA secara acak. Pada tahap ini BM
polimer berkurang tetapi tidak terlihat jelas kehilangan bobot yang terjadi. Tahap kedua
adalah terjadi penurunan BM yang diikuti kehilangan bobot secara cepat. Pada tahap ketiga
monomer asam laktat terbentuk dari peruraian fragmen oligomer asam laktat. Tahap ini
adalah tahapan degradasi sempurna dari PLA. Mengikuti mekanisme degradasi PLA,
degradasi PLA secara sempurna terjadi dengan terbentuknya monomer asam laktat berberat
molekul 90. Data pengukuran degradasi PLA menunjukkan berat molekul sebagai fungsi
waktu adalah Mn = 39000e-O,06771. Dengan memasukkan harga Mn=90 diperkirakan waktu
tercapainya degradasi sempurna adalah 89 minggu.
Gambar 11. Pengukuran Berat Molekul PLA sebagai fungsi waktu inkubasi.
4.4.4.
Aktivitas Microsphere PLA Berisi Holmium
Hasil penembakan yang berupa pengukuran aktivitas Holmium dari empat buah
sample masing-masing 0,1 9 microsphere pada irradiasi yang divariasikan waktunya yaitu 15,
30, 45 dan 60 menit tertera di Tabel 3. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa aktivitas
microsphere terukur meningkat dari sekitar 1 MBq per 0,1 9 microsphere menjadi 3,6 MBq
pada peningkatan waktu irradiasi selama 15 menit dan 60 menit, atau terjadi peningkatan
sekitar 260%. Hasil penelitian sebelumnya dilaporkan bahwa aktivitas microsphere PLA-Hoasetilasetonat setelah irradiasi 1 jam menghasilkan 20 GBq atau 50 MBq per gram
microsphere, telah mencukupi untuk terapi kanker hati. Dapat disimpulkan bahwa setelah
irradiasi selama 1 jam aktivitas yang dihasilkan sebesar 36 MBq/g microsphere sudah
memadai untuk dosis terapi.
Tabel3.
No.
Perolehan aktivitas microsphere berisi Holmium pad a variasi lama waktu irradiasi,
penembakan neutron dilakukan di fasilitas AAN Reaktor Kartini PTAPB BATAN
Yogyakarta.
Berat
3651893
2881341
1909128
60
45
30
Aktivitas
Irradiasi
Waktu
1021994
15
28,8
0,105
0,108
4614,09
3639,86
2411,9
1129,21
36,5
19,1
10,2
microsphere
(MBq)
Ao
Counting
Aktivitas/g
(Bq)
(80,4
Gamma
kEY)
ram cps
(menit)
128
Studi pengontrolan
ukuran microsphere polilaktat berisi .... (lr. Indra Gunawan, M. T.)
Jika Tabel 3 dibandingkan dengan Tabel 4 perolehan aktivitas pada fluks netron lebih
tinggi dicapai pada waktu irradiasi lebih singkat. Tabel 4 menyatakan perolehan aktivitas
micros ph ere berisi Holmium pada variasi lama waktu irradiasi, penembakan neutron
dilakukan di fasilitas AAN Reaktor GA Swabessy PTBIN BATAN Serpong pada fluks neutron
1013 ncm-2der1.
Tabel4.
No.
Perolehan aktivitas microsphere berisi Holmium pada variasi lama waktu irradiasi,
penembakan neutron dilakukan di fasilitas AAN Reaktor GA Swabessy PTBIN
BATAN Serpong.
Waktu
64300000
Berat
11000000
22100000
86700000
Aktivitas
15
10
5
11057,6923
(MBq)
6009,3458
8417,4757
2145,6311
0,0104
0,0103
0,0107
Aktivitas/gram
microsphere
Irradiasi
Ao
(Bq)
(menit)
BAB V KESIMPULAN
Dari hasil percobaan
sebagai berikut :
1.
2.
3.
4.
5.
yang dilakukan
maka dapat diambil
beberapa
kesimpulan,
Studi pengontrolan
ukuran microsphere dilakukan dengan mempelajari
pengaruh
pembentukan diameter microsphere akibat pengaruh bilangan Weber, pembentukan
diameter microsphere akibat pengaruh tinggi pengadukan dan pembentukan diameter
microsphere akibat pengaruh tinggi cairan.
Dengan menggunakan difraksi sinar-X dapat ditunjukkan bahwa telah dapat dibuat
pengungkungan Holmium didalam microsphere PLA dengan kandungan sebesar 86,23%.
Karakterisasi sifat ketahanan panas bahan microsphere yang diisi Holmium dilakukan
dengan STA, menunjukkan
microsphere
mengalami peleburan pada suhu 168,4
sehingga 191 ,6°C dan titik dekomposisi 350,7°C.
Kecepatan degradasi polimer PLA adalah eksponensial terhadap waktu dan PLA
mengalami degradasi sempurna diperkirakan setelah 89 minggu.
Aktivitas microsphere terukur meningkat dari sekitar 1 MBq per 0,1 9 microsphere
menjadi 3,6 MBq pada peningkatan waktu irradiasi selama 15 menit dan 60 men it, atau
terjadi peningkatan sekitar 260%. Dapat disimpulkan bahwa setelah irradiasi selama 1
jam aktivitas yang dihasilkan sebesar 36 MBq/g mierosphere sudah memadai untuk dosis
terapi. Jika dibandingkan dengan penembakan neutron dilakukan di fasilitas AAN Reaktor
GA Swabessy PTBIN BATAN Serpong pada fluks neutron 1013 ncm-2der\ perolehan
aktivitas pada fluks netron lebih tinggi dicapai pada waktu irradiasi lebih singkat.
DAFT AR PUST AKA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
http://www.cancer.gov.
PARKIN, D.M., BRAY, F., FERLAY, J., PISANI, P., Global cancer statistic, CA Cancer J.
Clin., 2005, 55, 74-108.
http://www.bapeda-jabar.go.id.
SCHEELE, J., HOFMANN, A., Langenbeck's Arch. Surg. 1999,313-27.
HAFELI, O.U., ROBETS, WK, PAUER, G.J., KRAEFT, S.K., MACKLlS, R.M., Applied
Radiation and Isotop, 54, 2001, 869-879.
GRAY, B.N., BURTON, M.A., KELLEHER, D., KLEMP, P., MATZ, L., Int. J. Radiat
On col. BioI. Phys. 1990, 18, 619-623
129
Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
ISSN 2087-8079
ANDREWS, J.C., WALKER, S.C., ACKERMANN, R.J., COTTON, L.A., ENSMINGER,
W.o., SHAPIRO, B., Eu. J. Nucl. Med., 35, 1994, 1637-1644
ACKERMAN, N.B.; LIEN, W.M.; KONDI, E.S.; SILVERMAN, NA Surgery 1969, 66,
1067-72.
ORDER,S.E., SIEGEL, JA, LUSTIG, RA., PRINCIPATO, T.E., ZEIGER, L.S.,
JOHNSON, E., ZHANG, H., LANG, P., PILCHIK, N.B., METSZ, J., DENITTIS, A.,
BOERNER, P., BEUERLEIN, G., WALLNER, P.E., Int. J. Radiation Oncology BioI.
Phys., 30, 1994, 715-720.
NIJSEN,F., ROOK, D., BRANDT,C., MEIJER,R, DULLENS,H., ZONNEBERG,B.,
KLERK,J.D., RICJK,PY, HENNINK,W., SCHIP,F'v.H., Eur. J. Nucl. Med., 28, 2001,
743-749.
PARK, T.G., Biomaterials, 16, 1995, 1123-1130
ALGER, M.S.M., Polymers Science Dictionary, 151 ed., Elsevier Science Publishing Co.
Inc., New York, 1989, pp. 385-386.
CHU, C.C., J. Biomed. Mater. Res., 16, 1982,117-124
HAFELI, U.O., Int. J. Radiation Oncology BioI. Phys. 1999,44,189-99.
PARKIN, D.M., BRAY, F., FERLAY, J., PISANI, P., Global cancer statistic, CA Cancer J.
Clin., 2005, 55, 74-108.
ORDER, S.E., SIEGEL, JA, LUSTIG, RA., PRINCIPATO, T.E., ZEIGER, L.S.,
JOHNSON, E., ZHANG, H., LANG, P., PILCHIK, N.B., METSZ, J., DENITTIS, A.,
BOERNER, P., BEUERLEIN, G., WALLNER, P.E., Int. J. Radiation Oncology BioI.
Phys., 30, 1994,715-720.
MULLER, J.H., ROSSlER, P.H., Acta Radiol. 1951, 35,449.
130