STUDI PENGONTROLAN UKURAN MICROSPHERE POLILAKTAT BERISI HOLMIUM UNTUK TERAPI KANKER HATI

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


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


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

[ ~,}


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


--

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


._~.-->_.~-----;---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


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


[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

STUDI PENGONTROLAN UKURAN MICROSPHERE POLILAKTAT BERISI HOLMIUM UNTUK TERAPI KANKER HATI

Recommend Documents