dengan radiasi berkas elektron - Digilib

ISSN /.111-1349
Edisi khu.ms, Juli 2006
STERILISASI PROD UK KESEHA TAN (HEALTH CARE
PRODUCTS) DENGAN RADIASI BERKAS ELEKTRON
Darmawan Darwis
Pusat Pengembangan Teknologi Iso top dan Radiasi (PATlR) - BATAN
JI. Onere. Pasar .Iumat, Jakarta
ABSTRAK
I'engglmaan radiasi ioni.wsi terutama sinar gamma dan berka.~ elektron (electron heam) clalam herhagai
hidanK industri te/'ll,~ meninKkat secara signifikan dalam liga dekacle terakhi,.. Salah satu al'likasillya yanK
lelah digunakan .~ecara komersial adalah slerilisasi peralalan medis (medical devices) dOli sediaall farmasi
(pharmaceulical).
Sler!lisasi radiasi ionisasi merupakan salah salu cara slerilisasi dengan menggunakan
radiasi ionisasi baik menggunakan sinar gamma yang berasal dari radioisolOp (Co-60) alau berkas eleklron
dari mesin pengakselerasi eleklron (MBE). Beberapa peralalan medis seperli syringes. kaleler. graf lulang
(bone graft). hemodializer. kanlung darah (blood hag). donor sel. wrung langan hedah dan sediaan farmasi
(ohal injeksi. oha! mala. tetrasiklin, neomycin sulfal, hahan haku ohal dll) lelah dislerilkan dengan leknik
radiasi. Bi/a dihandingkan dengan leknik kom'ensional, sterilisasi radiasi mempunyai beherapa keunlungan
anlara lain: lidak meninggalkan residu kimia seperti halnya pada gas £10, tidak menimhulkan kenaikan
temperatur yang berarti, dapat dilakukan pada produk dalam kemasan akhir, proses sterilisasi dilakukan
pada lemperatur kamar, proses mudah dikontrol dengan mengatur waklu iradiasi. /Ji.mmping keunggulam
lersehlll terdapal juga kekurangan leknik sterilisasi radiasi yaitu heherapa produk dapat rusak pada dosis
terlentu dan penelrasi radiasi terhadap produk lerbalas (Ierutama E-beam). Untuk mendapalkan
hasil
sterililas produk yang optimal (kerusakan pada produk yang dislerilkan seminimal mungkin) diperlukan
adanya pengetahuan lentang cara-cara slerilisasi radiasi yang haik yang telah dituangkan dalam salu seri
standar internasional (ISO) yaitulSO
11137, ISO 11737 dan ISO 13409.
PENDAHULUAN
D
stcrilisasi
produk kesehatan (health
care
Stand~r
Intcrnasional
ISO 11137
discbutkan tcntang
bahwa
produk
kcschatan
adalah
suatu produk
yang
mcm:akup pcralatan mcdis (medical devices). sediaan
(pharmaceuticals)
dan scdiaan
biologi
rarmasi
idalam
products)
(bioiogics)(ll.
Bcbcrapa pcralatan mcdis dan scdiaan.farmasi
scpcrti syringes. katup jantung buatan. jarum suntik.
kantung darah. pcmbalut luka hidrogcl. grafi tulang.
intcrnal katctcr. hcmodialiser, obat suntik, obat"mata,
bahan baku obat tertentu dan produk-produk yang
berkontak langsung dengan darah mempunyai salah
satu pcrsyaratan yaitu stcril.
Stcrilisasi
adalah
suatu
proses
untuk
mcnghilangkan atau menginaktivasi mikroorganisme
hidup (baktcri. jamur, virus dan organismc bersel satu
lainnya)
yang
terdapat
pad a suatu produkl2J•
Scdangkan istilah stcril secara umum dapat diartikan
bcbas dari mikroorganisme
hidup (I). Secara garis
bcsar tcrdapat tiga cara sterilisasi yaitu sterilisasi cara
panas (panas basah. panas kering), sterilisasi cara
kimia (gas ctilen oksida, EtO) dan stcrilisasi dingin
(filtrasi. radiasi). Stcrilisasi cara dingin (radiasi dan
EtO) ban yak digunakan untuk mensterilkan produk
yang tidak tahan/rusak oleh pemanasan.
Syringes, internal kateter, kantung darah, dan
wadah obat mata (umumnya terbunt dari bahan
Proseding Pertemuan dan Presentasi
Ahelerator dan Aplikasinya
Hdisi khu.ms, Juli 2006 : 78 - 86
Ilmiah Teknologi
polimcr/plastik),
obat-obatan (antibiotika).
jaringan
lunak (soft tissue). graft tulang
akan mengalami
kerusakan bila diperlakukan dengan sterilisasi panas.
Oleh sebab itu cara sterilisasi dingin scpcrti radiasi
pcngion mcrupakan
altcrnati r yang baik untuk
mcnstcrilkan
produk-produk
yang
tidak tahan
terhadap panas. Cara sterilisasi dcngan gas ctilcn
oksida sudah mulai ditinggalkan
kan:na adanya
bahaya yang ditimbulkan gas EtO bersil~lt toksik dan
karsinognik (3).
Secara umum ada dua jcnis radiasi pcngion
yang banyak digunakan untuk stcrilisasi yaitu 1.1·~I:
I. Sinar gamma yang dipancarkan dari radioisotop
cobalt-60 atau cesium-13 7
2. Berkas elektron
(electron
heam)
merupakan
elektron berenergi tinggi yang dihasilkan dari
akselerator clektron' atau mesin berkas elcktron.
Radiasi ionisasi dapat dipcrolch melalui dua
sumber yang berbeda seperti radioisotop dan mesin.
Radioisotop yang paling umum digunakan secara
komersial untuk menghasilkan sinar gamma adalah
adalah
kobalt-60
dan cesium-137.
Sedangkan
elektron berenergi tinggi dihasilkan dari suatu mesin
berkas elektron (MBE).
Baik radiasi bcrkas elcktron maupun radiasi
sinar gamma membcrikan efck yang sarna tcrhadap
materi yang diiradiasi yaitu tcrjadinya perubahan
terhadap bcrbagai ikatan kimia dan molckulcr. sel
reproduktif dari mikroorganismc.
Stcrilisasi
radiasi
mempunyai
bebcrapa
78
fSSN f.f lI-f3.f9
f,disi khllslls ../Illi 2006
keuntungan dibandingkan dengan metode sterilisasi
lain yaitu 161:
I. Tidak menimbulkan kenaikan temperatur yang
berarti
2. Dapat mencmbus kcdalam scluruh bagian produk
dan dalam kcmasan akhir
3. Waktu iradiasi merupakan satu-satunya variable
yang dikontrol sehingga proses dapat dikontrol
dcngan tepa!.
4. Tidak mcninggalkan residu.
5. Tidak Il1cll1crlukan karantina produk sctclah
diiradiasi
6. Proses stcrilisasi cepat (hanya dalam beberapa
mcnit) untuk tcknik berkas elektron
Ada beberapa Standar Internasional (ISO) 11.7101 yang dapat digunakan
sebagai acuan standar dalam
menentukan dosis stcrilisasi, validasi, verifikasi serta
pcrsyaratan-persyaratan
lainnya
dari
produk
kcsehatan yang akan disterilkan dengan radiasi yaitu:
I. ISO 11137: Sterilization of Health Care Products
- Requirement for Validation and Routine Control
- Radiation Sterilization
2. ISO 11737-1: Sterilization of Medical DevicesMicrobiological Methods - Part I: Estimation of
Population of Microorganisms on Products
3. ISO 11737-2: Sterilization of Medical Devices Microbiological
Methods - Part 2: Test of
Sterility
Performed
in the Validation
of a
Sterilization Process
4. ISO 11737-3: Sterilization of Medical Devices Microbiological Methods Evaluation and Interpretation
5. ISO 13409: Sterilization of
- Radiation Sterilization -
Part 3: Guidance on
of Bioburden data
Health Care Products
Substantiation of 25
kGy as a Sterilization
Dose for Small or
Infrequent Production Batchs.
Selain
standar
internasional,
Dalam
Farmakope Indonesia Edisi IV disebutkan bahwa
dosis sterilisasi
yang digunakan
untuk produk
kesehatan adalah 25 kGy Namun dalam beberapa hal
dosis yang lebih rendah dapat digunakan bergantung
dari kandungan mikroba awal dan jenis mikroba serta
faetor-faktor lainnya II I).
Di dalam kelima seri standar internasional
tersebut diatas dibahas secara rinci bagaimana cara
menentukan jumlah kontaminasi awal suatu prod uk,
Il1ctodc pcnentuannya. cara mcmvalidasi, penentuan
dosis
vcrilikasi
hingga
cara penentuan
dosis
stcrilisasi sehingga dosis radiasi dibawah 25 kGy
dapat digunakan apabila produk yang akan disterilkan
diproscs scsuai dengan cara memproduksi yang baik
(GMP) untuk meminimalkan jumlah mikroba awal
(bioburdcn). Sedangkan untuk peralatan medis yang
diproduksi dalam jumlah sedikit atau produksinya
jarang maka dapat dipilih dosis 25 kGy sebagai dosis
sterilisasi.
STERfUSASf PRODUK KESEHATAN (HEALTH CARE
PRODUCTS) DENGAN RADfASf BERKAS ELEKTRON
Darmall'an Danvis
Selain
pemahaman
ten tang
standar
intcrnasional yang tclah discbutkan diatas. dipcrlukan
juga pengetahuan tentang efek radiasi pada matcrial
penyusun produk dan pengemas sehingga diperolch
tingkat jaminan
kualitas
yang
tinggi
lkngan
kcrusakan yang sCll1iniinal mungkin tcrhadap produk
yang disterilkan.
FASILITAS AKSELERATOR
ELEKTRON
Akselcrator
clcktron
atau
mcsin
bcrkas
elektron (MBE) merupakan jcnis aksclcrator
yang
mcnggunakan
elcktron
scbagai
partikcl
yang
dipercepatl121.
Pada prinsipnya aksclerator adalah
mesin elektrik. Jika mesin dihidupkan
akan
ll1enghasilkan energi elektron tinggi. namun jika
dimatikan
mesin sangat aman. Elektron adalah
partikel dengan muatan negatif sehingga mampu
untuk diakselerasi dengan medan listrik. Scmakin
tinggi energi elektron sctcIah diaksclcrasi. sCll1akin
tinggi daya penetrasi jika elektron mcnghantam
material.
!3crdasarkan output cncrgi yang dihasilkan. MBE
dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu 113.141 :
I. MBE energi rendah menghasilkan elektron an tara
100 keV sampai 500 keV.
2. MBE energi sedang (medium)
menghasilkan
elektron antara 500 keV sampai 5 MeV
3. MBE energi tinggi mcnghasilkan clektron anlara 5
MeV sampai 10 MeV
Hingga tahun 2004 Indonesia telah memiliki
beberapa MBE sebagaimana diperlihatkan pad a Tabel
I. MBE yang ada di BA TAN terdiri dari dua buah
MBE energi rendah (300 keV dan 350 keV) yang
digunakan
terutaina
untuk
pcnelitian
dan
pengembangan
pelapisan
pcrmukaan
kayu,
modifikasi sifat permukaan material; dekontaminasi
bahan pangan. Satu buah MBE energi sedang (2
MeV)
untuk
penelitian
dan
pengembangan
pembuatan isolasi kabel tahan panas dan tegangan
tinggi, pembuatan pembalut luka hidrogel, stcrilisasi
produk kesehatan (hidrogcl, graft tulang, amnion,
dll),
penelitian bidang pcrtanian, modifikasi dan
proses polimer. Dua
buah MBE energi rendah
terdapat di PT. Bridgestone Indonesia dan satu buah
MBE energi rendah terdapat di PT. Gajah Tunggal
digunakan untuk tujuan komersial
dalam proses
industri
pembuatan komponcn ban radial 114.151.
Selain MBE yang telah disebutkan diatas, beberapa
akselerator elektron jenis akselerator linier (L1NAC)
telah dipasang di beberapa rumah sakit di Jakarta.
Surabaya dan Semarang untuk keperluan terapi
kankcr 1161.
Radiasi
berkas
elektron
yang
banyak
digunakan
untuk tujuan sterilisasi
adalah yang
mempunyai energi 2 hingga 10 MeV (MBE cnergi
79
20 mA)
50
gikeV,
tinggi
scdang
/SSN /41/-/3./9
Edisi khusus. Ju/i 2006
scdang hingga tinggi). MBE dengan energi 5 MeV
mempunyai kemampuan penetrasi elektron sekitar 2
em pada produk dcngan densitas \ g/cm3 pada satu
sisi pcrmukaan produk dan 4 cm pada dua sisi
permllkaan produk. Scdangkan MBE dcngan encrgi
\ 0 MeV dapat mcradiasi produk dengan densitas 0,\5
g/em3 setebal 60 cm dengan teknik radiasi dari dlla
sisi (double side treatment).
Dibandingkan dengan
MBE energi scdang, MBE energi tinggi mempunyai
Tabell.
Jakarta, Surabaya dan
Mesin Berkas Elektron
beberapa
kelebihan
yaitu kemampuan
penetrasi
elcktron
yang
tinggi
sehingga
dapat
lIntuk
mensterilkan
produk
dalam
kernasan
akhir:
tleksibilitas pcrlakuan produk dan keeepatan dosis
yang tinggi. Adanya keeepatan dosis yang tinggi
rnenyebabkan MBE semakin banyak dipilih sebagai
cara sterilisasi dibandingkan dcngan sinar gamma
(l3.IS]
yang terdapat
di Indonesia
PTAPB-BATAN
Lokasi
Aolikasi
PATIR-BATAN
Proses
oroduksi
ban
Curing
modifikasi
PT.Bridgestone
of surface
sifat
permllkaan
Ind.
coating.
Stcrilisasi
graft
tulang,
Beberapa
rumah
sakit amnion,
di material
PT.
Gaiah
produksi
Tunggal
Jenis MBE
Untuk
terapi
kanker
Akselerator
LlNAC
Semarang
oolimer
dan
lain-lain.
MBE
(300
keV,
mA)
hidrogel,
modifikasi
sirat
dan proses
hidrogel;
pembuatan
pembalut
luka
1050
mA)
(2
MeV,
menunjukkan
kharakteristik
dari distrihusi dosis
elektron yang dipcrcepat dari MBE 5
MeV dalam air sebagai fungsi dari kedalaman.
Ketidakseragaman
dosis
yang
dihasilkan
oleh
elektron menimbulkan suatu konsep lise/III range (ru)
dari elektron. Ru adalah kedalaman dimana dosis
yang tcrima oleh kedua permukaan material sarna
dengan dosis yang menembus
material
(dosis
permukaan dan dosis kcluar). Konsep ini digunakan
scbagai dasar dalam mcnentukan energi dan arus
yang akan digunakan untuk meradiasi suatu material
dengan
memperhatikan
ketebalan
dan densitas
material yang akan diiradiasi.
(depth-dose)
,.I."~",.I~;.·
/"
'....
~<:~)""i;~;'~<)
':",'.
Productp';,
~? .".-);:"t::" /: :'..
"","
...
'III
~.
Gambar
Convey ••.with product
o
I. Overview Mesin Berkas Elektron
untuk keperluan industri.
KARAKTERISTIK
ELEKTRON 1131
o
S 75
I
S
DARI RADIASi
r
.I
.5O
I
I
Tidak seperti radiasi y, berkas elektron yang
dihasilkan dari akselerator bersifat mono energik .
.Iadi. karaktcristik penctrasi dari sinar y dan elektron
berbeda.
Elektron memberikan
distribusi dosis
terahsorhsi lebih uniform. Pada berkas elektron, dosis
terabsorhsi yang terbesar berada pada bagian sebelah
dalam dari permukaan materi yang diiradiasi dan
kemudian
secara cepat menurun
hingga dosis
terahsorpsi
mencapai
nol persen .. Gambar
2.
I'roseding I'ertemuan dan I'resenta.vi //miah Teknologi
Akse/erafor dan Ap/ika.vinya
Edisi khusus. Ju/i 2006 : 78 - 86
,25
Kedalaman p'oduk, em
Gambar
2. Kurva depth-dose MBE 5 MeV dalam
Useful range dari elektron
air.
adalah 1,75 em.
Adanya dosis relatif yang
hesar \ 00 % (peak
80
Edisi khusus.Juli
/SSN /4/1-/349
2006
dose) pada bagian dekat permukaan
material
disebabkan
oleh
cfek
back
scattering
yang
elcktron akibat tumbukan inelastik dan
ditimbulkan
elastik.
Useful range dapat ditingkatkan dengan cara
mcradiasi
bahan/matcrial
melalui
kedua
sisi/permukaan
bahan
yang
diiradiiasi
seeara
bergantian. Iradiasi melalui dua permukaan akan
meingkatkan useful range menjadi 2 - 2,4 kali lebih
besar dibanding
dengan
iradiasi melalui
satu
pcrmukaan seperti yang diperlihatkan oleh Gambar 3.
•
Terbentuknya
intramolecular
crosslink/
intermolecular
crosslink yang disebut dengan
base damage
Kebanyakan mikroorganisme
mampu untuk
mcmperbaiki
kerusakan
single
strand
break.
Beberaspa
literatur
menyebutkan
ballWa
mikroorganisme
yang
sensitif
tidak
dapat
memperbaiki
double
strand
breaks,
sedangkan
mikroorganisme yang menunjukkan resistensi yang
lebih tinggi mempunyai kapasitas untuk memperbaiki
double strand breaks.
lID
2. Efek tidak langsung
D
o
S
I
\
75
\I
,
,,,
,,
,,,
,,
,.,
S
,
"
\
\
\
Efek ini te~iadi melalui pembentllkan
radikal
bebas air sebagai hasil dari radiolisis air dalam
mikroorganisme. Radiolisis air akibat radiasi ionisasi
dapat dinyatakan sebagai berikut:
\
\
\
\
\
\
,
,
,,
,.
I
2
K.dalaman
Gambar
H
\
\
I
\
+
\
\
\
\
J
produk. em
3. Kurva depth-dose untuk iradiasi bahan
dengan dua sisi dari MBE 5 MeV.
Efek Radiasi pad a Mikroorganisme
+
OH
+ e- aq +
1-12 +
1-1202
1-(30+
Radikal-radikal yang terbentuk ini bereaksi
dcngan
molckul
biologi seperti
asam amino.
karb'ohidral. protein, mitokondria, DNA dan Icmak.
Oleh karena itu efek tidak langsung dianggap sebagai
efek dari faktor-faktor lingkungan seperti oksigen.
kandungan air, medium, tcmperatur, kecepatan dosis
dan bahan kimia lainnya.
141
Tclah diketahui sccara umum bahwa efek Ictal
dari radiasi tcrhadap sel hidup discbabkan terutama
olch adanya penimbunan energi pada komponcn
kritis seperti DNA dan scl membran dimana DNA
lersebut
mcnempel.
DNA berfungsi
membawa
informasi genetik sel. Dalam mikroorganisme, DNA
tcrdiri dari dua rantai polinukleotida yang berhadapan
satu sarna lain dalam suatu rantai double helik.
Kerusakan DNA akibat radiasi dapat dilihat pada
Gambar 4.
Efck
radiasi
terhadap
organisme
hidup
termasuk mikroorganisme dapat dibagi kedalam dua
cara yaitu:
I. Efek langsung
Efek langsung terjadi akibat adanya tumbukan
(interaksi)
langsung energi radiasi atau elektron
dengan organisme.
Beberapa perubahan sifat tisika-kimia yang terjadi
akibat iradiasi yaitu:
• Pemutusan rantai gula pospat dari masing-masing
stran polinukleotid dari DNA, disebut dengan
single break
• Pemutusan rantai yang berdekatan pada kedua
stran polinukleotid
dari DNA disebut dengan
double break
STER/L1SAS/ PROD UK KESEHATAN (HEALTH CARE
PRODUCTS) DENGAN RADIAS/ BERKAS ELEKTRON
Darma1l'an Darwis
Gambar
4. Kerusakan
sel DNA akibat
radiasi
Pada efek tidak langsung ini melibatkan
radikal
bebas
air sebagai
intermediasi
dalam mentransfer
energi radiasi ke molekul biologi .
Sebaliknya pada efek langsung radiasi melibatkan
interaksi sederhana
an tara radiasi ionisasi dan
81
/SSN /4/1-/349
Edisi k/lIIsus. Juli 2006
molekul-molekul
biologi
skematik dapat digambarkan
yang penting.
sebagai berikut:
Secara
dengan
kurva
dosis/respon
yang
berbeda
Secara umum, urutan resistensi
berbagai
mikroorganisme dapat digambarkan sebagai berikut:
Virus> Bakteri spora > bakteri vegetative> Yeast>
mould
Efek langsung
RADIASI
Nilai 010 (0 10 value)
Efek tidak langsung
RADIASI """"-+
berbeda
pula.
AIR K<odolm>.~"",W<u1
RAD~
BEBAS
:
•
=01
+
TA1tf:RT
Difuind11<olb.b"
.
Ditinjau dari kerusakan biologi yang terjadi.
tidak ada bed any a apakah kerusakan yang tet:jadi
disebabkan
oleh efek langsung (ltau' efek tidak
langsung. Namun demikian. kebanyakan kerusakan
radiobiologi tet:iadi sebagai akibat dari efek tidak
langsung karena sel-sel dan jaringan mengandung
kurang lebih 70 - 90 % air.
Rcspon Mikroorganisme
Terhadap
Radiasi
Respon. mikroorganisme
terhadap
radiasi
diukur dari suatu kurva inaktivasi atau kurva
dosis/respon. Kurva ini dibuat dengan cara meradiasi
mikroorganisme yang memiliki jumlah awal tertentu
pad a beberapa dosis radiasi. Ada 3 bentuk umum dari
kurva inaktivasi.yaitu:
I. Kurva survival eksponensial (exponential survival
curve). Terdapat hubungan linier an tara fraksi
yang dapat bertahan
hidup (survivc)
yang
dinyatakan
dalam log dan dosis. l3eberapa
mikroorganisme yang sensitive terhadap radiasi
umumnya menunjukkan kurva ini.
2. Kurva survival berbahu (shouldered
survival
curve). Membentuk kurva bahu pada dosis yang
relatif rendah dan diikuti dengan linier pada dosis
yang semakin tinggi. Terbentuknya kurva bahu ini
karena adanya perbaikan (repair) kerusakan yang
terjadi pada dosis rendah.
3. Kurva survival konkaf (concav survival curve).
Fraksi yang bertahan hidup bcrkurang dcngan
hcrtal11hahnya dosis . .lcnis kurva ini dischul
konkar dcngan ekor yang resistcn. Kurva jenis ini
umumnya tet:iadi pada populasi mikroha yang
hcterogen atau populasi campuran.
Kurva inaktivasi mikroorganisme ditunjukkan oleh
Gamhar 5.
Oleh karena itu mikroorganisme
dari jenis
herbeda akan memberikan
respon radiasi yang
Proseding Perlemuan dan Presenlasi IImiah Teknologi
Akse/eralnr dan Aplikasinya
"disi khll.\·lIs. .fuli 2006 : 78 - 86
Nilai D I 0 adalah dosis radiasi (Gray atau
Krad) yang diperlukan untuk mengurangi sejumlah
populasi mikroorganisme sehingga tersisa 10 % dari
jumlah awal ( 90 % terbunuh dan 10 % yang dapat
bertahan hidup) atau dengan faktor 10 atau satu log
cycle. Jika kurva dosis - survival adalah linier. DIO
dengan
mudah dapat dibaca dari kurva dan
dinyatakan dalam unit dosis radiasi. Kurva ini juga
menggambarkan
resistensi
dari
mikroorganisme
terhadap sterilisasi radiasi. Jika kurvanya diawali
dengan bentuk bahu (shoulder).
nilai D I0 dapat
diperoleh dari bagian kurva yang bergaris lurus
(bagian eksponensial).
D I0 dapat diperoleh dari gradien garis turus kurva
inaktivasi atau dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
Nilai DID = D[log No -log tV]
Dengan:
D
= Dosis radiasi
No = Jumlah mikroorganisme awal
N
= Jumlah mikroorganisme yang survive pada
dosis radiasi D
Untuk kurva respon berbentuk konkav, yang
terbaik adalah dengan mengambil dosis inaktivasi.
sebagai contoh dosis untuk menginaktivasikan
90%
atau 99% dari populasi sel awal yang hidup atau
menggunakan
Most
Probable
Effective
Dose
(MPED).
Nilai DIO beberapa mikroorganisme
dapat dilihal
pada Tabel 2.
,0'
,~,
1~'
'.-
shO\ddefed
w'
DoSIS (k(M
Gambar
5. Respon mikroorganisme
radiasi dan nilai 010
terhadap
82
oli
radiodurans
MIKROBA
ric\ls
ilus
E601
(kGv)
2,2SPORA
YEAST
sp
faecium
sandida
aureus
/SSN 14/1-/349
Edisi khuslIs.Ju/i 2006
Tabe 2. Nilai D10 beberapa
mikroorganisme.
Beku
Dalam
vakum
Air
%
Salin'
5 iradiasi
Salin -60C
+mata
Medium
Nilai
1,4
tO,O
13,0 DIO
0,2
3,0
1,7
0,5
0,6
0,09
0,03-0,06
2,6
Kering
0,4
gelatin
Salep
Buffer
pospat
Buffer
pospat
gelatin
Mikroorganisme
kering
Salin
+ 5subtilis
%typhimurium
gelatin
Bacillus
Senyawa
G
igi dan
organic
mulut
Salmonela
Sacharomyccs
cerevisiae
Buffer pospat
FAKTOR-FAKTOR
YANG
MEMPENGARUHI .RESPON MIKROORGANISME TERHADAP RADIASI
Mikroorganisme
yang berbeda jenis akan
mcmbcrikan respon terhadap radiasi yang berbeda
sehingga akan menghasilkan kurva dosis/respon yang
bcrbeda pula. Kondisi fisika dan kimia lingkungan
dimana mikroorganisme itu diradiasi juga mempunyai
efek yang berarti pada responnya terhadap radiasi.
Faklor-faklor yang mempengaruhi respon
mikroorganisme tcrhadap radiasi antara lain:
1. Tempcratur
Kondisi beku meningkatkan resistensi mikroba
vcgctatif. Mikroorganisme lebih bersifat sensitif pad a
lingkungan cair dibandingkan dengan iradiasi dalam
keadaan beku. Peningkatan
ini disebabkan oleh
imobilisasi radikal bebas dan menccgah difusinyajika
mcdiumnya
adalah
beku, schingga
efek tidak.
langsung sangat terhambat.
2. Oksigen
Radikal bebas dapat bereaksi dengan molekulmolekul oksigen dan reaksi tersebut sangat berarti
karena akan menghasilkan radikal-radikal peroksi,
yang beberapa
diantaranya
dapat menyebabkan
pengrusakan
secara
biologi.
Pada
umumnya,
mikroorganisme
menjadi lebih sensitif terhadap
radiasi dcngan adanya oksigen dibandingkan tanpa
oksigen.
Efek
letal
ionisasi
radiasi
pada
mikroorganisme meningkat dengan adanya oksigen.
Scbaliknya pad a kondisi bebas oksigen total, baik
dalam kondisi basah maupun kering, resistensi
mikroba biasanya meningkat.
STER/L1SAS/ PRODUK KESEHATAN (HEALTH CARE
PRODUCTS) DENGAN RAD/AS/ BERKAS ELEKTRON
Darmawan Darwis
3. Air
Mikroorganisme lebih tahan terhadap radiasi
dalam keadaan kering dari pada adanya air atau
kandungan air aktif tinggi. Dalam kondisi air aktif
rendah atau kering, jumlah radikal air bebas yang
dihasilkan olch radiasi adalah rcndah schingga efck
kerusakan akibat rcaksi tidak langsung juga kecil.
Untuk bakteri bentuk spora, adanya kandungan air
yang rendah dari spora mcrupakan penyehab utallla
dari resistensi
bakteri spora tcrhadap
radiasi.
Kandungan air protoplas spora kurang dari 10 %
beratnya, sebaliknya bakteri vegetatif mengandung
70% beratnya. Jadi kerusakan tidak langsung yang
disebabkan oleh serangan radikal bebas yang berasal
dari intraselular air menjadi sangat kecil pada bakteri
spora. Selama germinasi, kandungan air protoplas
spora bcrtambah dan karena itu resistensi radiasinya
sangat berkuning.
4. Siklus sel (cell cycle)
Kebanyakan
mikroorganismc
menunjukkan
resistensi yang lebih tinggi pad a fase pertumhuhan
stasioner dari pada fase pertumbuhan logaritmik. Ini
mungkin disebabkan
oleh dcgradasi
DNA yang
lambat dan kemampuan
mempcrbaiki
kcrusakan
single break yang tinggi dalam fase stasioner.
5. Bahan kimia
Komposisi medium dimana mikroba itu hcrada
dapat menyebabkan mikroha tcrlindungi (resistensi
bertambah) atau
menjadi lebih sensitif terhadap
radiasi.
Senyawa-senyawa
kimia yang bcrsilat
melindungi
bekerja dengan cara menghabiskan
oksigen (oxygen depletion) selama iradiasi. Senyawasenyawa tersebut antar lain 1-12S, alkohol alilatik,
dimetil sulfoksid,
tiourea. gliserol, sistcin dan
glotation. Sebaliknya,' senyawa-senyawa
nitrat dan
nitrit menyebabkan mikroba menjadi sensitil'.
TINGKAT
(STERILITY
JAMINAN
ASSURANCE
STERILITAS
LEVEL, SAL)
1171
Suatu produk dikatakan steril bila produk
tersebut be bas dari mikroorganisme
hid up. Telah
diketahui bersama bahwa tidak ada satu sistem
sterilisasi pun yang mampu untuk mengukur nilai
absolut tersebut dan oleh karena itu semua proses
sterilisasi
mempunyai
keterbatasan
dalam
menghancurkan
mikroorganisme.
Oleh karena itu
suatu jaminan sterilitas absolut tidaklah mungkin dan
selalu terdapat suatu probabilitas teoritik dari non
sterilitas yang dikenal dengan sterility assurance level
(SAL). SAL adalah probabilitas
mikroorganisme
hidup yang ada pada suatu produk setelah proses
sterilisasi.
SAL dinyatakan dalam 10·n. SAL 10-6
artinya dari satu juta produk yang disterilkan hanya
boleh satu produk yang tidak steril. SAL 10-3 artinya
dari seribu produk yang disterilkan hanya boleh satu
83
Edisi khuSIIS, Juli 2006
/SSN 1411-/349
produk yang tidak setril. Pemilihan nilai SAL
didasarkan atas penggunaan produk tersebut. Untuk
produk yang digunakan berkontak langsung dengan
jaringan tubuh atau darah nilai SAL adalah 10-6.
Scdangkan
untuk produk yang tidak berkontak
langsung dcngan darah mempunyai SAL 10.3. Tabel
3. Contoh bcberapa produk dengan berbagai tingkat
SAL.
Tabel 3. Nilai SAL dari beberapa
dan sediaan farmasi
SAL 10-3
Kantung unn
Bedak bayi
Bahan pengemas
Bioassay plate
Sarung tangan
experimen
• Kondom
•
•
•
•
•
alat kesehatan
SAL 10-6
• Bone graft
• Syringes
.Jarum suntik
• Benang suntik
.Tetes mata
• Sarong tangan bedah
• Pisau bedah dan peralatan
operasi lainnya
.Internal cateter
PEMILIHAN DOSIS STERILISASI
YANG DIPERLUKAN
Pemilihan dosis 25 kGy atau 2,5 Mrad untuk
sterilisasi peralatan medis pertama kali diusulkan
pad a tahun 1959. Pemilihan ini tidaklah sewenangwenang, tapi ditentukan atas dasar data-data yang
ada. Namun demikian aplikasi faktor keamanan 40 %
yang ditambahkan dapat menyebabkan overkilled.
Oosis 25 kGy tersebut masih terus sering digunakan
atas dasar kepercayaan
dalam filosofi sterilitas
absolut. Selama bertahun-tahun pemilihan dosis 25
kGy ini sangatlah aman, sederhana dan mudah
diberikan oleh operator iradiasi.
Oengan adanya satu seri standar intemasional
untuk
ISO 11137 maka sangatlah dimungkinkan
menentukan dosis sterilisasi yang diperlukan untuk
mensterilkan suatu produk kesehatan.
Pada prinsipnya, pencntuan dosis sterilisasi
dipengaruhi olch beberapa faktor yaitu:
I. .Iumlah (bioburden) dan tipe (nilai 0 I0)
mikroorganisme kontaminan yang ada pada
produk scbelum disterilisasi.
2. N ilai SAL yang diharapkan (10'").
3. Kondisi stcrilisasi yang digunakan
Bcrdasarkan faktor-faktor tersebut diatas maka
untuk mendapatkan dosis sterilisasi yang serendah
mungkin.
maka dipcrlukan
pcncrapan
cara-cara
produksi yang baik (GMP) dalam memproduksi
produk
kesehatan
tersebut'
sehingga
jumlah
komtaminasi awal mikroorganisme yang ada pada
produk dapat ditekan seminimal mungkin.
Prosedil1g Perlemuan dan Presenlasi IImiah Teknologi
Akseleralor dan Aplikasinya
Edisi khusus, Jllii 2006 : 78 - 86
LANGKAH:-LANGKAH
DALAM
NENTUKAN DOSIS STERILISASI
ME12,7-1°1
Berdasarkan
ketentuan
dalam
standar
Internasional
ISO 11137, maka pcncntuan dosis
steriliasi produk kesehatan dapat dilakukan dengan
langkah-Iangkah sebagai bcrikut:
I. Pcnentuan nilai SAL.
Scbelum suatu produk
kesehatan disterilkan dengan radiasi, maka harus
ditentukan
tcrlebih
dahulu
tingkat jaminan
sterilitas (SAL) yang diinginkan. Untuk produk
yang berkontak langsung dengan tissue/darah.
SAL = 10.6
2. Tentukan
kontaminasi
awal
mikroorganisme
(bioburden).
Untuk menentukan jumlah mikroba
yang mengkontaminasi
prod uk kesehatan dapat
digunakan teknik yang sesuai seperti swabbing.
flushing, vortex mixing dan lain sebagainya
3. Tentukan
dosis v.erifikasi.
Setelah jumlah
kontaminasi awal produk didapatkan. maka'dosis
verifikasi dapat diketahui dengan melihat pad a
Tabel B I
4. Iradiasi produk pada dosis verifikasi.
Setelah
dosis verifikasi
didapatkan,
maka sejumlah
sam pel (100 sampcl)
diiradiasi
pada dosis
verifikasi tersebut. Kemudian terhadap sam pel
terse but
dilakukan
penghitungan
jumlah
kontaminasi yang masih ada . .Iika tidak terdapat
lagi mikroorganisme hidup pada sam pel tersebut.
dosis verifikasi dapat diterima.
5. Oosis sterilisasi yang digunakan.
Setelah dosis
verifikasi diterima, maka dosis sterilisasi yang
diperlukan dapat dilihat pada Tabel B I pada SAL
=
10.6
Secara lebih detail cara pencntuan dosis
sterilisasi produk kesehatan dapat dipel~iari pada seri
internasional standar ISO 11137.
PRODUK KESEHA T AN YANG TELAH
DISTERILKAN DENGAN TEKNIK RADIASI ELEKTRON BEAM
Penggunaan
berkas
elektron
untuk
mensterilkan
prod uk kcschatan
sccara komcrsial
mcningkat secara tqjam dalam bcbcrapa dekadc
terakhir. Hal ini disebabkan karena tcknologinya
telah
terbukti,
aman
dan
lebih
ekonomis
dibandingkan dengan gas EtO(1Rl. Di Ncgara-negara
maju sept:rti Amerika, Jepang, Australia, German.
Korea
dan Inggris,
terdapat
banyak
fasilitas
Akselerator
Elektron
yang digunakan
secara
komersial untuk
mensterilkan
produk kcsehatan
seperti kateter, syringes,
dialiser,
contact lens
solution, containers, dressings, bahan baku obat, obat
mata dan lain sebagainya.
Penggunaan
berkas
elektron akan terus meningkat dimasa yang akan
84
Edisi khllslIs.JIIIi 2006
/SSN f./1I-/3./9
dating. 13agaimana dengan di Indonesia? Fasilitas
sterilisasi radiasi seeara komersial telah ada yaitu PT.
Relion. Jakarta. Namun radiasi yang digunakan
adalah sinar gamma. Sedangkan
radiasi2
berbasis
dalam
Polietilen
basis
obat
354 fasilitas
basis
minyak6
parafin
glikol
optalmik
dalam
komersial menggunakan berkas elektron belum ada.
13eberapa contoh produk alat kesehatan yang
telah disterilkan dengan cara radiasi diperlihatkan
pada Tabel 4 dan 5 serta Gambar 6.
I
f:]
Tabel 5. Sediaan farmasi
dengan radiasi
yang telah disterilklln
Prod
uk
tetrasiklin.
hidrokortison
Bahan
13ahan
baku
baku Contoh
oitment
NO Salep
I'engemas
Botol
Baby powder.
powder,
plastik,
cosmetic
Botol
herbal
brush.
tetes
mix
Preparat
Salep
kulit
mata
Tetracycline
Salep
Atropine
chloramphenicol,
neomisin
sulfat,
tropical
sullilt
powder,natrium
fluorosein.
Pitostignin
papain,
tetrasiklin
salisilat.
Bentonite
powder,
ergot
dan
neomisin
dll
shooting
Kontainer
powder
plastik
ekstrak
kering
beladona
mata,
eye
cleaner
Tutup
solution.
botol
skin
iI'~
•
0~:~
~ .,.....,.......
•....•...•...
'" I·~
r-;1
r:::::::::I~
[illc:JCJ
~~~
Tissue gran
.• Jt.'
Pembalut
•
.
luk •• hldrogef
Hemodlalloer
Gambar
6. Produk kesehatan
disterilkan
yang telah
dengan elektron beam
Tabel 4. Peralatan medis yang telah disterilkan
dengan radiasi
234587I
(gloves)
(surgical wear)
Tissue
Gaft
Kateter
NO III Sarung
Consumer
Produk
Contoh
graft
13alon
kateter,
Lateks
Kondom,
Cotton
buds
tanganSarung
Hidrogel
Graft
amnion
13aju
Pengemas
bedah
Sarung
tangan
bedah,
ekperimen
Ioperasl
Tulang,
Pembalut
Amnion,
luka
hidrogel,
BotolTulang.
plastik,
Botol
tetes
Pembun
kus
alat
bedah
Lensa
kateter
Surgical
caps
membran,
tendon
Kontainer
mata, kontak
Tutup
plastik
botol
I Surgic~1 gowns, Masker
Jaringan
lunak
6
DAFT AR PUST AKA
[I]
Http://W\.V\V.Z<.J.IS.COI11.
Plastics
Sterilization
of
[2] International
Standard
Organization
(ISO)
11137, Sterilization of Health Care Products Requirements
for Validation
and Routine
Control - Radiation Sterilization, first edition.
1995.
[3] GEORE
WEST,
Different
Sterilization
Methods, UNDP/RCAIIAEA RTC on Industrial·
Radiation Sterilization:
Regulation, Standard
and Enforcement, Kuala Lumpur, Malaysia,
]996
[4] NORIMAH
YUSOF,
Dose
Setting
for
Sterilization of Medicall Devices, UNDP/RCAI
IAEA RTC on Industrial Radiation Sterilization:
Regulation, Standard and Enforcement, Kuala
Lumpur, Malaysia, ]996
[5]
HttpIIWWW.Zeus.Com.
Sterilization of Plastics
[6] G.O. PHILLIPS,
Radiation
Sterilization
of
Tissue Allografts for Transplant Surgery, in
Isotope and Radiation Technology for Industry.
S.M. Rao (Eds), ]994.
[7] ]nternational Standar Organization, ISO I] 737I: Sterilization
of
Medical
Devices
Microbiological Methods - Part]: Estimation of
STER/L1SAS/ PRODUK KESEHATAN (HEALTH CARE
PRODUCTS) DENGAN RAD/ASI BERKAS ELEKTRON
Darmall'an Darwis
85
ISSN 1./11-13./9
Edisi khllslIs. Juli 2006
Population of Microorganisms
edition, 1995
on Products, first
18] International Standar Organization, ISO 117372:
Sterilization
of
Medical
Devices
Microbiological
Methods - Part 2: Test of
Sterility Performed in the Validation of a
Sterilization Process, first edition, 1998
[9] International Standar Organization,
3:
Sterilization
of Medical
ISO 11737Devices
Microbiological Methods - Part 3: Guidance on
Eevaluation and Interpretation of Bioburden
Data, first edition, 2004
[IO]Technical
Specification
(ISOrrC
13409):
Sterilization
of Health Care Products
Radiation Sterilization - Substantiation of 25
kGy as a Sterilization
Dose for Small or
Infrequent Production Batchs, first edition, 2002
[11]Departemen
Kesehatan
Republik Indonesia,
Farmakope Indonesia Edisi IV, Jakarta, 1994
[12]PUDJOHARJO,
S., Teknologi Mesin Berkas
Elektron,
Diktat
Materi
Kuliah
Batan
Accelerator School, Yogyakarta, 7 - 18 Juni
2004.
[13]SADAT, T., ROSS, A .. AND LEVEZIEL, 1-1.,
Recent Development in Electron Beam Machinc
Technology,
dalam Isotopes and Radiation
Technology
in Industry,
Rao S.M., and
Kulkarni, K.M. (Eds), 1994, p.53.
[14]DANU, S., Dasar-dasar Aplikasi Mesin Berkas
Elektron,
Diktat
Materi
Kuliah
Batan
Accelerator School, Yogyakarta, 7 - 18 .Iuni
2004.
[15]DARMA WAN,
D.,
Aplikasi
Akselerator
Elektron dalam Bidang Industri, Kedokteran
dan
Farmasi,
Prosiding
Pertemuan
dan
Presentasi I1miah Teknologi Akselerator dan
Aplikasinya, Yogyakarta, I Oktober 2004.
[16]PRAMUDITA
ANGGRAITA,
Dasar-Dasar
Teori Akselerator, Diktat Materi Kuliah Batan
Akselerator School, Y ogyakarta, 7 - 18 .Iuni
2004
[17]MARINA SAUNDER, Selection of Sterilization
Dose for Radiation Sterilization - A Review of
Requirements of ISO 11137 Series Standards,
UNDPIRCAIIAEA RTC on Industrial Radiation
Sterilization:
Enforcement,
Regulation,
Standard
and
Kuala Lumpur, Malaysia, 1996
[18]Http://WWW.
ECD.com, Product
Why industry uses radiation?
Proseding Pertemllan dan Presentasi IImiah Teknologi
Akselerator dan Aplikasinya
Edisi khllslls. JlIli 2006 : 78 - 86
sterilization,
86