PEMBUATAN RADIOISOTOP FOSFOR-32 UNTUK SINTESA ATP BERTANDA 32 P [(Y 32 P)ATP]

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 26 September 2012

PEMBUATAN RADIOISOTOP FOSFOR-32 UNTUK SINTESA ATP BERTANDA 32P [(Y32P)ATP] Wira Y Rahman, Endang Sarmini, Herlina, Abidin, Triyanto, dan Hambali Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka, BATAN [email protected]

ABSTRAK PEMBUATAN RADIOISOTOP FOSFOR-32 UNTUK SINTESA ATP BERTANDA 32P 32 32 [(Y- P)ATP]. Saat ini penggunaan P cukup luas tidak hanya untuk pengobatan tetapi dapat juga digunakan sebagai perunut dibidang kesehatan maupun pertanian. 32 Selain itu juga diaplikasikan untuk kosmetika. Pembuatan radioisotop P dapat 32 32 dilakukan dari iradiasi sulfur alam di reaktor nuklir melalui reaksi S(n,p) P. Sulfur yang telah diiradiasi dilelehkan pada temperatur 130°C dan didestilasi pada 32 temperatur 210-220°C. P yang terbentuk dipisahkan dengan menggunakan kolom kromatografi resin penukar kation Dowex AG 50 X-8 yang sudah dikondisikan dengan HCl 1N. Hasil pemisahan dianalisa dengan menggunakan TLC (Thin Layer Chromatography) PEI (Polyethylenimine) Cellulose sebagai fasa diam dan larutan KH2PO4 sebagai fasa gerak. Diperoleh kemurnian radiokimianya > 99,90 % sebagai ortofosfat. 32 Katakunci: Radioisotop P, perunut, proses pemisahan, kemurnian radiokimia

ABSTRACT This time the use of phosphorus-32 is wide enough not only for the treatment as well as a tracers for the field of health and agriculture. It is also applied to Cosmetics 32 Pharmaceutical. Preparation of P radioisotope can be produce from natural sulfur 32 32 irradiated S(n,p) P nuclear reaction using nuclear reactors . After was irradiated sulfur melted at a temperature of 130 ° C and distilled at a temperature of 210-220 ° C. 32 P are formed separated using column chromatography cation exchange resin Dowex AG 50 X-8 which have been conditioned with a 1N HCl. The purification results be analyzed by using TLC (Thin Layer Chromatography) PEI (Polyethylenimine) Cellulose as stationary phase and the solution was KH2PO4 as mobile phase. Radiochemical purity as othophosphoric acid more than 99.90% as orthophosphoric. Keywords: Phosphorus-32 radioisotope, tracer, purification process, radiochemical purity

PENDAHULUAN adioisotop 32P mempunyai waktu paruh 14,26 hari, merupakan pemancar β- dengan energi 1,71 MeV (Emax) dan 0,6949 MeV (Eav) yang dihasilkan dari reaksi nuklir 32S(n,p)32P, dari bahan sasaran sulfur alam. Penggunaan radioisotop 32P cukup luas, tidak hanya untuk pengobatan tetapi juga sebagai perunut (tracer) baik untuk kesehatan atau pun pertanian. Dalam bidang pertanian radioisotop 32P dapat digunakan untuk perunut gerakan pupuk di sekitar tanaman setelah ditabur. Gerakan pupuk jenis fosfat, dari tanah sampai ke dalam tumbuhan dapat ditelusuri dengan

R

Wira Y Rahman, dkk.

mencampurkan radioisotop 32P ke dalam senyawa fosfat dalam pupuk. Dengan cara ini dapat diketahui pola penyebaran pupuk dan efektifitas pemupukan. Sedangkan dalam bidang kesehatan 32P dalam bentuk Na2H32PO4 digunakan dalam terapi polisitemia vera dan leukimia juga digunakan untuk pereda nyeri tulang pada metastasis. Dalam industri kosmetika radioisotop 32P digunakan untuk pengobatan keloid. Keloid pada dasarnya adalah jaringan parut yang tumbuh tanpa dapat dikontrol setelah kulit sembuh dari luka. Teknik yang digunakan dengan menempelkan plester kebagian kulit yang terdapat keloid yang sudah mengandung radioisotop 32P, dosis dan lama waktu penempelan

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal. 113


tergantung dari ketebalan keloid yang akan dihilangkan. Sebagai pelacak penyakit akibat infeksi atau ketidaknormalan genetik didiagnosa dengan mendeteksi deret asam nukleatnya yang spesifik untuk setiap penyakit, meliputi PCR (polimerase chain reaction) dan hibridisasi dot blot menggunakan nukleotida rantai pendek ATP bertanda radioaktif 32P yaitu [γ-32P]ATP[6,7,8,9]. Radioisotop 32P dapat dibuat dengan 2 metoda, yaitu destilasi kering dan destilasi basah[1]. Metoda destilasi kering dilakukan dengan pemanasan langsung dari target yang terdapat dalam ampul kuarsa pada temperatur 130°C, sedangkan dengan metoda destilasi basah target yang sudah diiradiasi dilarutkan dengan HCl 0,1 N dan dipanaskan sampai timbul uap putih dan dibiarkan selama ± 12 jam sebelum dilakukan pemisahan[1,2,3,4]. Dalam pembuatan radioisotop 32P ini dilakukan metoda destilasi kering, dengan cara Sulfur yang sudah diiradiasi dilelehkan dalam ampul kuarsa pada temperatur 130°C sehingga sulfur mencair. Ampul kuarsa yang berisi cairan sulfur ini dimasukkan ke dalam rangkaian alat destilasi. Kemudian, rangkaian alat destilasi ini dihubungkan dengan gas nitrogen, dan gas nitrogen dialirkan ke dalam sistem destilasi pada tekanan 1 – 5 mmHg. Gas nitrogen akan mendorong uap sulfur ke sistem penampung destilat sehingga sulfur tersublimasi. Destilasi sulfur dilakukan pada temperatur antara 180 - 200°C, membutuhkan waktu antara 2-3 jam sampai semua sulfur habis terdestilasi. Kemudian aliran gas nitrogen dimatikan dan labu destilasi dibiarkan dingin. Sisa destilasi yang terdapat pada ampul kuarsa dilarutkan dalam HCl 0,1 N dan dipanaskan pada temperatur 60 70°C, didapatkan H332PO4. Hasil pelarutan dimurnikan dari pengotornya dengan melewatkan ke dalam kolom penukar kation Dowex AG 50 (1x8)[1,2,3]. Kemurnian radiokimia radioisotop 32P ditentukan dengan metoda kromatografi lapis tipis (TLC) menggunakan PEI (Polyethylenimine) Cellulose sebagai fasa diam dan larutan KH2PO4 sebagai fasa gerak. Sementara kemurnian radionuklida ditentukan dengan menggunakan spektrometri gamma[1,2,3,5]. Diharapkan dari proses metoda destilasi kering ini dapat diperoleh larutan 32 P dengan kemurnian radiokimia yang tinggi (> 97,00%) tanpa pengotor radionuklida sehingga bisa diaplikasikan untuk sintesa nukleotida bertanda 32P [(Y-32P)ATP]. TATA KERJA Alat dan Bahan kimia Alat-alat yang digunakan adalah ampul kuarsa, rangkaian alat destilasi fosfor, kolom Buku I hal. 114

bercorong yang berisi resin penukar kation Dowex AG 50 (1x8) dari BioRad yang telah dikondisikan dengan HCl 1N, plat TLC PEI Cellulose dari E.Merck, gas nitrogen, chamber untuk elusi plat TLC, Sulfur dari E.Merck, larutan HCl 1 N, larutan KH2PO4 1 M, dengan ph 3,5, aquabidest steril, radiochromatography scanner AR-2000, dose calibrator Atom Lab 100TM dan spektrometri gamma Ortex. Cara kerja Preparasi kolom penukar kation Dowex 50 (1x8) 1. Ditimbang 10 gram resin kation Dowex 50 (1x8) di dalam beaker gelas 100 ml. Kemudian dicuci dengan aquabides 20 ml sambil diaduk dengan stirer, resin diendapkan dan dibuang airnya dengan cara dekantasi. Dilakukan dekantasi berulang sampai dianggap resin sudah bersih. Resin direndam dalam HCl 1M dan siap untuk digunakan. 2. Disiapkan kolom dengan corong, ukuran 1,0 x 7,0 cm, kolom diisi dengan glass wool dan resin penukar kation Dowex 50AG-X8 setinggi 2 cm dan ditutup kembali dengan glass wool. Kemudian kolom dikondisikan dengan 5 ml HCl 1M, sampai pH larutan yang keluar sama dengan pH larutan HCl 1M. Proses penyiapan target Sulfur Disiapkan ampul kuarsa dengan ukuran diameter dalam 1 cm, dan panjang 20 cm, ke dalam ampul kuarsa dimasukkan sulfur sebanyak 10 gram. Ampul kemudian ditutup dengan pengelasan dan dimasukkan ke dalam tabung iradiasi. Target siap diiradiasi di reaktor RS-GAS. Proses pemisahan dan pemurnian radioisotop 32 P Sulfur yang telah diiradiasi dimasukkan ke dalam glove box khusus proses 32P. Kemudian ampul dipotong menggunakan pemotong kuarsa, dan ampul dipanaskan pada temperatur 120-130°C sampai semua sulfur meleleh dan mencair. Ampul kuarsa yang berisi lelehan sulfur ini dipasangkan ke dalam rangkaian alat destilasi. Dialirkan gas nitrogen ke dalam sistem destilasi dan pemanas dihidupkan pada temperatur antara 210-220°C. Proses destilasi dilakukan sampai semua sulfur habis terdestilasi, waktu yang diperlukan sekitar 2-3 jam. Residu yang terdapat pada ampul kuarsa dilarutkan dengan 4 ml HCl 1 N kemudian dipanaskan pada temperatur 60 - 70°C. Hasil pelarutan dan pemanasan dilewatkan ke dalam kolom penukar kation Dowex 50AG-X8 yang telah dikondisikan dengan HCl 1N. Filtrat ditampung sebagai fraksi 1. Ampul kuarsa dicuci dengan 4 ml HCl 1 N, dan dipanaskan kembali pada temperatur 60 - 70°C. Hasil pencucian dilewatkan ke dalam

ISSN 1410 – 8178

Wira Y Rahman, dkk


kolom, filtrat ditampung sebagai fraksi 2. Pencucian ampul kuarsa diulang sampai aktivitas yang keluar dari kolom bisa diabaikan. Masing-masing fraksi diukur aktivitas dan kemurnian radiokimianya dengan dose calibrator dan radiochromatography scanner. Analisa dengan radiochromatography scanner Dicuplik 1µl larutan P-32 yang sudah dimurnikan ditotolkan ke atas plat TLC PEI Cellulose, ditunggu sampai kering. Kemudian diisi chamber dengan larutan KH2PO4 1 M ph 3,5, dimasukkan plat TLC, dan dielusi dengan larutan KH2PO4 1 M sampai tanda yang telah ditetapkan. Dan ditentukan kemurnian radiokimianya dengan menggunakan radiochromatography scanner. Analisa dengan spektrometri gamma Hasil pemurnian radioisotop P-32 tersebut dicuplik 5 µl ditotolkan ke atas kertas whatman, ditunggu sampai kering, kemudian dianalisa kemurnian radionuklidanya dengan spektrometri gamma. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada proses yang telah dilakukan seperti terlihat pada Gambar 1. Sulfur dalam ampul kuarsa yang sudah diiradiasi yang masih berbentuk padatan dilelehkan dalam chamber yang sudah dililit dengan heating tape pada temperatur 130°C. Pada Gambar 2. Sulfur berubah bentuk menjadi cairan setelah dilelehkan, kemudian ampul kuarsa yang berisi cairan sulfur ini dipasangkan ke dalam rangkaian alat destilasi seperti pada Gambar 3.

Gambar 3. Proses destilasi pada skala pemanas 220 Volt Dilakukan proses destilasi sulfur hasil iradiasi yang sudah dilelehkan pada temperatur 210 – 220°C untuk memisahkan sulfur dari radioisotop 32 P yang terbentuk seperti terlihat pada Gambar 3. Pada rangkaian alat destilat terbentuk warna kuning menandakan uap sulfur yang terbentuk tersublimasi menjadi padatan karena adanya dorongan oleh gas nitrogen dan masuk ke dalam tabung penampung. Pada Gambar 4. dilakukan pemisahan antara Sulfur yang tersisa dari proses destilasi dengan radioisotop 32P yang terbentuk. Endapan dilarutkan dengan 4 ml HCl 1N dan dipanaskan pada temperatur 60 - 70°C. Dilakukan pemisahan dengan menggunakan kolom penukar kation Dowex AG 50 X-8 seperti terlihat pada Gambar 5.

Gambar 4. Hasil destilasi dilarutkan dengan HCl 1M 4 ml Gambar 1. Sulfur yang telah diiradiasi dilelehkan dalam pemanas

Gambar 2. Sulfur yang telah dilelehkan dipasang pada alat destilasi Wira Y Rahman, dkk.

Gambar 5. Hasil pelarutan dilewatkan kolom Dowex AG 50W-X8 yang telah dikondisikan dengan HCl 1 M 4 ml

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal. 115


Radioisotop 32P yang diperoleh dari hasil pemisahan tersebut ditentukam kemurnian radiokimianya menggunakan kromatografi lapis tipis (TLC) PEI Cellulose sebagai fasa diam dan larutan KH2PO4 1 M ph 3,5 sebagai fasa gerak. Kemurnian radiokimianya dihitung dengan menggunakan radiochromatography scanner.

Gambar 6. Radiokromatogram radioisotop 32P hasil pemisahan Radioisotop 32P yang diinginkan adalah dalam bentuk ortofosfat (PO43-) , dari data pustaka diketahui bahwa ortofosfat mempunyai nilai Rf 0,6 sedangkan polifosfat (-PO4-PO4-) mempunyai nilai Rf 0,2, pirofosfat (P2O72-) nilai Rf 0,4 dan metafosfat (PO3-) mempunyai nilai Rf 0,0[1]. Hasil analisa radiochromatography scanner radioisotop 32 P hasil destilasi ditampilkan pada Gambar 6. Mempunyai nilai Rf 0,696, sementara untuk nilai Rf dari polifosfat, pirofosfat dan metafosfat tidak terlihat. Hal ini menunjukkan bahwa radioisotop 32P yang dihasilkan dari proses destilasi dan pemisahan dalam bentuk senyawaan kimia H332PO4 dengan kemurnian 99,90 %.

Sedangkan untuk analisa kemurnian radionuklida menggunakan alat spektrometri gamma seperti pada Gambar 8. Hasil analisa kemurnian radionuklida dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 8. Sepktrum hasil analisa radionuklida 32P dengan spektrometri gamma Dari gambar tersebut radionuklida pengotor 33 P dan 35S tidak terdeteksi. Hal ini ditampilkan dari analisa spektrometri gamma tidak ditemukan energi 33 P (250 keV) dan 35S (167 keV). Dengan demikian radioisotop 32P yang dihasilkan tidak mengandung radionuklida pengotor. Hasil pembuatan radioisotop 32P dengan metoda destilasi kering dan proses pemisahan menggunakan kolom penukar kation Dowex AG 50 X-8, hasil analisanya dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1. Hasil pengukuran masing-masing fraksi hasil pemisahan radioisotop 32P Kemurnian, % Aktivitas radionuklida (mCi) radiokimia 33 35 P S Metafosfat -Ttd Ttd Ttd Polifosfat -ttd Ttd Ttd Pirofosfat -ttd Ttd Ttd Ortofosfat 573 99,90 Ttd Ttd Senyawa Fosfat

Dari Tabel 1. ditunjukkan bahwa radioisotop 32P yang dihasilkan menggunakan destilasi kering mempunyai kemurnian 99,90% dan tidak mengandung radionuklida pengotor. Hal ini menunjukkan radioisotop 32P dapat digunakan untuk sintesa nukleotida ATP bertanda 32P [(Y32 P)ATP], karena tidak mengandung radionuklida pengotor dan kemurnian radiokimianya > 97%[5]. Gambar

7. Alat spektrometri gamma yang digunakan untuk analisa kemurnian radioisotop 32P

Buku I hal. 116

KESIMPULAN Pembuatan radioisotop 32P dengan metoda destilasi kering memberikan hasil seperti pada

ISSN 1410 – 8178

Wira Y Rahman, dkk


Tabel 1. dimana aktivitas yang diperoleh 573 mCi, kemurnian radiokimia 99,90 %, sementara pengotor radionukliada tidak terdeteksi. Radioisotop 32P yang dihasilkan tersebut sudah memenuhi syarat untuk digunakan dalam sintesa nukleotida bertanda 32P [(Y-32P)ATP]. DAFTAR PUSTAKA 1. IAEA TECDOC 1340, “Manual for Reactor Produced Radioisotopes”, IAEA January 2003. 2. J.N Buttler, W.Y Gissel,”Separation of Phosphorus32 from Sulfur32”, Oak Ridge National Laboratory, United State Atomic Energy Commission. 3. Kichizo Tanaka, ”Preparation of 32P Using the Szilard Chalmers Effect”, Radioisotop Production Laboratory JAERI, Tokaimura, Ibaraki. 4. Soeroto Ronodirdjo, Djali Ahimsa,”Isolasi dan Pemurnian Radioisotop Berumur Pendek di Pusat Reaktor Bandung”, Pusat Reaktor Atom Bandung. 5. Dr. Fuminori Sakamoto, “Novel Approach for the Effective Synthesis Method of 32P Labeled Nucleotides”, JAERI, Japan. 6. Vogel “Textbook of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic Analysis” Longman Group Limited, London 1979. 7. Rohadi Awaludin, “Mencari Jejak Menggunakan Radioisotop”, Berita Iptek, http://beritaiptek.istecs.org/mencari-jejakmenggunakan-radioisotop/ 8. Maria Lina R, Budiman Bela, dan Andi Yasmon, ”Deteksi Mutasi Gen KATG (Mycobacterium Tuberculosis) dengan Metode PCR (Polymerase Chain Reaction) – Hibridisasi Dot Blot menggunakan Pelacak Oligonukleotida Bertanda 32P”, Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi Vol. 5 No. 1 Juni 2009. 9. Wira Y Rahman, Endang Sarmini, Herlina, dkk, ”Sintesa ATP Bertanda P-32 Sebagai Perunut Biologi Molekul”, Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron, 2010

Wira Y Rahman, dkk.

TANYA JAWAB Suparjono M  Dari hasil destilasi produknya 99,9%, yang 0,1% pengotornya apa saja, mohon penjelasannya Wira Y Rahman  Kemungkinannya adalah metafosfat atau pirofosfat (Rf 0,4), dari radiokromatogram tidak bisa ditentukan dengan pasti dan biasanya tidak mungkin kita bisa mendapatkan hasil yang betul-betul murni, selalu mempunyai kisaran. Prayitno  Apakah ada perbedaanya jika dilakukan dengan destilasi basah?  Apa kelebihan destilasi kering dibandingkan dengan destilasi basah? Wira Y Rahman  Metoda destilasi basah, sulfur yang sudah diiradiasi dilarutkan dengan HCl panas dan dipanaskan sampai timbul uap putih, dibiarkan semalam kemudian hasilnya dipisahkan menggunakan kolom Dowex AG 50W-X8 yang akan memisahkan pengotornya, dari hasil uji kemurnian dengan metoda ini berada di bawah 90%. Sedangkan dengan metoda destilasi kering, sulfur dilelehkan dan diuapkan sampai habis sehingga benar-benar terpisah dan fosfor-32 terbentuk sebagai destilat. Dari uji analisis diperoleh kemurnian > 95% dan tidak mengandung radionuklida lain sebagai pengotor.  Destilasi kering lebih mudah dan aman karena terkungkung dalam rangkaian alat destilasi dan sulfur yang telah tersublimasi dapat digunakan lagi sebagai bahan sasaran setelah didiamkan selama beberapa waktu.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal. 117

PEMBUATAN RADIOISOTOP FOSFOR-32 UNTUK SINTESA ATP BERTANDA 32 P [(Y 32 P)ATP]

Recommend Documents