I. PENDAHULUAN
Radionuklida atau radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif. radionuklida mampu memancarkan radiasi. Radionuklida dapat terjadi secara alamiah atau sengaja dibuat oleh manusia dalam reaktor penelitian. Produksi radionuklida dengan proses aktivasi dilakukan dengan cara menembaki isotop stabil dengan neutron di dalam teras reaktor. Proses ini lazim disebut irradiasi neutron, sedangkan bahan yang disinari disebut target atau sasaran. Neutron yang ditembakkan akan masuk ke dalam inti atom target sehingga jumlah neutron dalam inti target tersebut bertambah. Peristiwa ini dapat mengakibatkan ketidakstabilan inti atom sehingga berubah sifat menjadi radioaktif. Banyak isotop buatan yang dapat dimanfaatkan antara lain Na-24, P-32, Cr-51, Tc-99, I-131 dan S-35. Unsur S-35 temasuk dalam senyawa bertanda.[1] Senyawa bertanda mempunyai manfaat dibidang pertanian, kedokteran, industri, hidrologi, dll.
II. PEMBAHASAN
A. Pengertian Senyawa Bertanda
Senyawa adalah zat yang terbentuk dari penggabungan unsur-unsur dengan pembagian tertentu. Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia antara dua unsur atau lebih melalui reaksi pembentukan. Misalnya, karat besi (hematit) berupa Fe2O3 dihasilkan oleh reaksi besi (Fe) dengan oksigen (O). Senyawa dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi penguraian[2].
Senyawa bertanda adalah suatu senyawa dimana satu atau lebih atomnya atau bagian dari struktur molekulnya diganti oleh atom atau struktur yang mengandung atom radioaktif[3].
Senyawa bertanda adalah senyawa yang salah satu atau ebih atom penyusunnya merupakan radioisotop dari unsur tersebut atau radioisotop lain yang dimasukkan pada senyawa tersebut.contoh senyawa bertanda yang mengandung radioisotop Cr-51, P-32, I-131, atau Tc-99m[4].
B. Syarat-syarat senyawa Bertanda
Syarat-syarat secara umum dalam penggunaan senyawa bertanda adalah sebagai berikut:
1) Mempunyai konsentrasi radioaktif yang sangat tinggi, sehingga pemakaiannya dalam jumlah kecil.
2) Radioisotop yang dipakai harus mempunyai energi yang cukuo tinggi sehingga dapat diukur dengan mudah oleh detektor.
3) Mempunyai waktu paro yang cukup panjang sehingga tidak perlu dilakukan koreksi terhadap waktu paro, dan cukup waktu untuk melakukan pengukuran.
4) Dapat bercampur dengan media atau sistem yang akan diukur/diperiksa.
5) Harus murah dan mudah diperoleh.
Dalam bidang biologi dan pertanian selain persyaratan seperti diatas juga harus mempunyai aktivitas spesifik dan kemurnian radiokimia yang cukup tinggi. Sedangkan senyawa bertanda yang digunakan dalam bidang kesehatan/ kedokteran mempunyai persyaratan yang cukup ketat. Selain itu pemilihan radioisotop untuk menandai sediaan radiofarmasi harus memperhatikan beberapa kriteria sebagai berikut:
1) Unsur/radionuklida harus mempunyai waktu paro yang pendek.
2) Lebih diutamakan radionuklida pemancar gamma berenergi rendah, energi berkisar 100-140 KeV.
3) Ekskresi sediaan dari tubuh harus cepat.
4) Prosedur penandaan sederhana.
1. Karakteristik sediaan radiofarmasi yang ideal
Sediaan dapat dikatakan ideal apabila dapat memenuhi selera sipemakai, artinya dapat memberi suatu nilai klinis yang berharga tanpa adanya suatu reaksi atau gejala sampingan.
Ada empat parameter yang mutlak harus diketahui sebelum bekerja dengan radiofarmasi untuk tujuan klinis, antara lain:
1) Sifat biologisnya dalam tubuh.
2) Macam dan kecepatan meluruh radioaktif.
3) Sifat-sifat deteksi.
4) Faktor produksi.
Hal lain yang perlu dipertimbangkan adalah:
1) Zat radioaktif harus dapat memberikan suatu respon yang cukup baik pada alat pendeteksi atau alat pengukur.
2) Dosis absorbsi harus serendah mungkin.
3) Senyawa bertanda harus mempunyai sifat kimia yang sesuai.
4) Relatif stabil secara kimia maupun biologis dan tidak toksik.
2. Bentuk sediaan radiofarmasi
Ada beberapa macam bentuk sediaan yang biasa digunakan dalam bidang kedokteran:
1) Untuk pemberian oral. Contohnya bentuk larutan (99mTc-EC).
2) Untuk pemberian parenteral, bentuk ini yang paling bnayak digunakan. Penyuntikan dapat dilakukan secara intra-vena (99mTc-M!B!, 99mTc-EC).
3) Utuk pemberian inhalasi, biasanya dalam bentuk aerosol.
4) Untuk pemberian topikal. Biasanya untuk terapi kulit, ada yang dalam bentuk larutan, salep atau plester.
C. Dasar-dasar Pembuatan senyawa Bertanda
Berdasarkan bentuknya pembuatan senyawa bertanda dibagi dalam dua kelompok, yaitu senyawa bertanda sederhana atau biasanya bentuk anorganik dan senyawa bertanda kompleks atau biasanya berbentuk organik.
Pada dasarnya ada empat metode pembuatan senyawa bertanda yaitu :
1. Sintesis Secara kimia
Metode ini sama dengan proses sintesis kimia biasa hanya harus memperhatikan beberapa variabel yang agak kompleks, karena bekerja dengan zat radioaktif.
Contohnya pada proses sintesis senyawa bertanda C-14 yang dimulai dari Ba14CO3 yang akan diperoleh pertama adalah gas 14CO2, kemudian senyawa bertanda sederhana seperti Ca14CO, Na14CN, Na-formiat-C14 atau juga metanol-C14, yang selalu terbentuk pada proses sintesis senyawa bertanda carbon-14. ada dua macam sintesis kimia ini, yaitu :
a. Sintesis Total
Sintesis yang dimulai dari senyawa radioaktif yang paling dasar atau kecil. Contohnya pada sintesis asam asetat bertanda sintesis C-14, dapat terjadi penandaan pada dua posisi C1 dan C2.
CH3 – 14 COOH (C1) dan 14CH3COOH (C2)
Kedua senyawa ini Metode pembuatannya berbeda, sehingga mempengaruhi harga dari keduanya.
Sintesis asetat 14C pada C1, melalui reaksi sebagai berikut :
H2O
14CO2 + CH3-MgI CH3 – 14COO-MgI CH3 – 14COOH Untuk mendapatkan asam asetat-14C pada posisi C2, lebih sulit melalui 4 tahap reaksi, dengan rendemen hasil yang bermacam-macam.
14CO2 + H2 14CH3 –OH metanol
14CH3 -OH + PI3 14CH3I metal iodida
14CH3I + KCN 14CH3-CN nitril asetat14Chi 3-CN + H2O 14CH3-COOH asam asetatHal ini menyebabkan harga asam asetat – 14C pada posisi C1 lebih murah dari posisi C2.
b. Hemisintesis
Sintesis yang dimulai dari suatu molekul bertanda radioaktif , kemudian menjadi molekul lain dengan struktur yang berbeda dan lebih besar.
a. pembuatan timidin bertanda fosfor-32 (32P) melalui satu tahap reaksi fosforilasi dari gugus OH pada posisi 5 dalam media asetonitril,
H332PO4 + T-OH T – O – 32PO4H2 + H2OTimidin monofosfat – 32 yang terbentuk dimunirkan melalui resin penukar ion, dan seluruh sintesis dan pemurnian ini memerlukan waktu selama 4 hari. Waktu ini cukup ideal bila dibandingkan dengan T1/2 P-32 yang 14 hari. Metode ini biasanya menghasilkan senyawa bertanda dengan aktivitas spesifik 3 Ci/mol.
b. pembuatan senyawa rose Bengal pertanda iodium radioaktif, melalui reaksi seperti di bawah ini dengan menghasilkan efisiensi penandaan biasanya berkisar antara 40-60 % dengan aktivitas spepesifik 200 uCi/ug. Dan molekul diiodium lebih sedikit dari 10 %.
2. Biosintesis
Biosintesis disebut juga biokimia, yang secara normal dilakukan oleh organisme hidup dalam suatu tahap proses metabolisme, biasanya secara enzimatis dengan menghasilkan suatu molekul biologis atau metabolit, yang secara in vitro reaksi ini sangat sulit atau tidak mungkin dilakukan.
Pembentukannya yaitu sumber radionuklida dalam bentuk kimia yang sesuai, dimasukkan ke dalam suatu sistem biologis yang sudah dipilih untuk membentuk senyawa bertanda yang diinginkan.
Kelebihan dan kelemahannya :
· Kelebihan
Dapat diperolehnya senyawa bertanda yang mempunyai isomer optik yang sesuai dengan bentuk alamiahnya.
· Kelemahannya
Sangat sulit mendapatkan senyawa bertanda yang murni, karena selalu diikuti oleh senyawa bertanda lain yang berada dalam satu seri.
Contoh biosintesis:
1. Pembuatan metionin dan sistein bertanda sulfur-35 (S-35)
Radionuklida S-35 dalam bentuk Na235SO4 ditambahkan ke dalam media khusus yang digunakan untuk tumbuhnya ragi Saccharomyces cereviside, sehingga S-35 akan tertambat (terinkorporasi) dalam protein dalam ragi tersebut.
Melalui proses hidrolisis, isolasi dan pemurnian dengan beberapa tahap kromatgrafi menggunakan bahan penyerap resin penukar ion, akan diperoleh senyawa bertanda L-35S-metionin dan L-35S-sistein dalam bentuk murni dengn aktivitas spesifik yang cukup tinggi.
2. Pembuatan karbohidrat/asam amino bertanda Carbon-14 (C-14)
Pembiakan ganggang hijau (algae) Chlorella, yang disinari dalam udara (ambiant) yang mengandung gas 14CO12. Radionuklida C-14 akan tertambat baik dalam protein maupun karbohidrat dari ganggang tersebut. Setelah dihidrolisis, diisolasi dan melalui pemurnian yang rumit dan panjang, diperoleh karbohidrat (gula) atau asam amino bertanda C-14 yang murni.
Reaksi Pertukaran Isotonik
Reaksi pertukaran isotonik adalah pergantian suatu atom dalam suatu molekul dengan isotop radioaktifnya. Dalam mekanisme reaksi pertukaran ini, pada beberapa hal tertentu diperlukan suatu tambahan energi aktifasi dari luar. Sumber energi yang dapat dipergunakan adalah:
Ø Pengocokan dan pemanasan
Ø Penambahan katalisator
Ø Eksitasi vibrasi (dengan pengaduk ultrasonik)
Ø Gelombang micro
Ø Penyinaran dengan sinar ultraviolet
Contoh :
Pembuatan hormon triiodositoronin (T3) dan tiroksin (T4) bertanda iodium radioaktif (l-131 atau l-125)
Rumus umumnya:
R-l + l* R-I* + I Jawab:
Penandaan T3 dan T4 dengan l-125 atau l-131. reaksi penukaran terjadi pada atom I yang berada pada posisi 3’ dari T3, dan posisi 3’ dan 5’ pada T4.
Dalam metode ini, umumnya rendemen penandaan agak rendah, dan ini biasanya diperbaiki dengan penambahan bahan oksidator, yang kemudian ditambahkan reduktor untuk menghentikan reaksi. Oksidator yang biasa di gunakan adalah kloramin –T, iodpgen, hydrogen peroksida, seperti peroksidase, laktoperoksidase, dan glukosa peroksidase, sedangkan reduktor biasanya senyawa sulfit atau biosulfit.
Untuk pembuatan masing-masing molekul, semua kondisi pekerjaan harus sudah di ketahui dengan pasti, seperti:
- sifat dari pelarut
- temperatur reaksi yang harus di gunakan
- penyinaran dengan ultra violet
- lamanya kontak atau reaksi
- hubungan konsentrasi dari pelarut dan senyawa yang akan ditandai
- konsentrasi larutan perunut yang digunakan, dll.
Keuntungan metode ini adalah
- mekanisme reaksi dapat diketahui dengan mudah, karena merupakan reaksi kimia yang umum telah di kenal.
- Senyawa bertanda yang diperoleh sangat murni.
- Dapat dipilih salah satu atau beberapa atom stabil diganti dengan atom radoisotopnya.
- Metode pemurnian tidak terlalu sulit.
A. Sintesis Khusus
Adalah metode pembuatan senyawa bertanda, dimana perunutnya adalah radionuklida yang mempunyai waktu paruh pendek. Misalnya Tc-99m (T1/2=6jam), In-113m (T1/2=1,7 jam), C-11 (T1/2=20,4 menit), F-18 (T1/2= 110 menit) dan I-123 (T1/2= 13,3 jam).
a. Pembuatan senyawa bertanda C-11, F-18
Ketiga Radioisotop ini diproduksi dari siklotron atau akselerator linier. Suatu inti stabil dari molekul kimia yang biasanya sederhana, dibombardir dengan partikel bermuatan seperti elektron, proton, deuteron dan partikel alfa. Problem utama yang timbul dalam penggunaan radioisotop ini adalah bagaimana mengurangi waktu dari mulai radioisotope ini dibuat oleh produsen sampai senyawa bertandanya dapat digunakan oleh pemakai, baik untuk penggunaan medikal atau biologis, yang disebabkan oleh T1/2 yang pendek. Untuk hal ini perlu dicari suatu metode pembuatan dan pemurnian yang sangat cepat.
1. Radioisotop C-11 dibuat dengan gas N2 (nitrogen) yang stabil dibombardir dengan proton pada 50 MeV
14N (p,α) 11C
Gas 11CO2 yang diperoleh diabsorpsi oleh senyawa barium (BaO), dan dapat diubah dengan dengan adanya gas H2 menjadi 11CN.
11C + N2 +H2 → H-11CN
H11CN yang terjadi dapat digunakan untuk pembuatan senyawa bertanda lain, contohnya 11 C-l-dopamin.
2. Radiosotop F-18 diperoleh dari akselerator melalui reaksi nuklir gas oksigen atau air yang dibombardir dengan inti Helium.
16O (5He,x) 18F atau 16O (4He, x) 18F
b. Sintesis senyawa bertanda Teknesium- 99m
Sesuai dengan perkembangan kedokteran nuklir, dan sekian banyak radionuklida yang telah dikembangkan diantaranya radionuklida Tc-99m yang paling banyak digunakan untuk tujuan diagnosis. Hal ini disebabkan karena sifat dari radionuklida ini baik secara fisika maupun kimia sangat ideal untuk keperluan bidang kesehatan. Secara fisika, teknesium-99m mempunyai umur paro yang relative singkat yaitu 6 jam, memancarkan sinar gamma murni dengan energi 140 KeV. Secara kimia radionuklida ini sangat mudah berikatan dengan molekul atau bahan kimia lain, karena mempunyai tingkat oksidasi yang bermacam-macam yaitu dari -1 sampai dengan +7, dengan bilangan koordinasi dari 4-9 dengan membentuk ikatan koordinasi dengan banyak atom donor. Larutan 99m Tc-perteknetat (TcV11) dapat diperoleh dari generator 99Mo-99mTc, baik dari generator kolom, sublimator maupun dari ekstraktor.
Umumnya dalam pembuatan senyawa bertanda Tc-99m, melibatkan suatu tahap reduksi dari TcVll ke tingkat oksidasi yang lebih rendah, tergantung dari ligan atau molekul yang akan bereaksi dengannya, sehingga terbentuk senyawa bertanda berbentuk kompleks organo-logam, dimana Tc-99m merupakan inti logamnya (“Tc-Core”).
Untuk menurunkan tingkat oksidasi Tc-99m inin, diperlukan bahan reduktor. Beberapa reduktor yang dapat digunakan adalah:
· Timah (ll) klorida /fluorida (SnCl2/ SnF2).
· Kombinasi antara ferri klorida (FeCl3) dan asam askorbat (vit C)
· Ferro klorida (FeCl2)
· Na-boro hidrid
· HCl pekat
· NaN3 (natrium azida)
· Senyawa aldehida
· Secara elektrolisis
Kebanyakan dan sering digunakan adalah ion Sn11 dalam bentuk SnCl2 atau SnF2 yang pada awal dengan penambahan asam HCl. Untuk pembuatan radiofarmaka bertanda Tc pada suasana basa, reduktor yang dipilih adalah Sn-asetat atau Sn –tartrat.
3. Kegunaan senyawa Bertanda
Penggunaan Radioisotop dalam Bidang Kedokteran dan Medis
Radioisotop dapat digunakan untuk radioterapi, seperti larutan iodium-131 (Na131l) untuk terapi kelainan tiroid dan fosfor-32 (Na2H32PO4) yang merupakan radioisotop andalan dalam terapi polisitemia vera dan leukemia. Selain, itu radioisotop juga dapat digunakan untuk radiodiagnosis seperti teknesium-99m (Na99mTcO4) untuk diagnosis fungsi dan anatomis organ tubuh, sedangkan studi sirkulasi dan kehilangan darah dapat dilakukan dengan radioisotop krom-51 (Na2 51CrO4).
Radiasi dalam dosis tertentu dapat mematikan mikroorganisme sehingga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran. Sterilisasi dengan cara radiasi mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan sterilisasi konvensional (menggunakan bahan kimia), yaitu:
· Sterilisasi radiasi lebih sempurna dalam mematikan mikroorganisme.
· Sterilisasi radiasi tidak meninggalkan residu bahan kimia.
· Karena dikemas dulu baru disetrilkan maka alat tersebut tidak mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan terbuka. Berbeda dengan cara konvensional, yaitu disterilkan dulu baru dikemas, maka dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan terkena bibit penyakit.
Radiofarmaka merupakan senyawa radioaktif yang digunakan dalam bidang kedokteran nuklir, baik untuk tujuan diagnosis maupun terapi. Dalam aplikasinya hampir 95% dari radiofarmaka digunakan untuk keperluan diagnosis berbagai kelainan organ tubuh.
Untuk tujuan diagnosis, radioisotop yang ideal adalah Teknesium-99m karena sifatnya yang menguntungkan sebagai penyidik organ, diantaranya :
· Mempunyai umur paro fisik yang relatif pendek (6 jam).
· Memancarkan sinar gamma murni dengan energi tunggal sebesar 140 keV.
· Toksisitasnya rendah.
Pengadaan radioisotop Teknesium-99m dapat diperoleh dengan sistem generator 99Mo-99mTc yang pemisahannya dapat dilakukan di rumah sakit, sehingga radiofarmaka yang menggunakan radioisotop tersebut dapat diformulasi dalam bentuk kit kering yaitu sediaan yang dikemas secara terpisah dari radioisotopnya.
Penggunaan radiofarmaka bertanda Teknesium-99m
Saat ini, berbagai radiofarmaka bertanda Teknesium-99m untuk tujuan diagnosis telah beredar di pasaran. Dengan menggunakan senyawa bertanda tersebut, berbagai kelainan tubuh dan organ dapat terungkap. Secara prinsip, radiofarmaka yang dimasukkan ke dalam tubuh akan diangkut oleh darah dan didistribusikan ke organ tubuh secara selektif sesuai dengan radiofarmaka yang digunakan.
o Bidang Kardiologi dan Arteriologi
Dalam bidang ini dapat digunakan 99mTc-isonitril dan derivatnya seperti 99mTc-MIBI untuk menilai perfusi dan viabilitas miokardiak, sedangkan 99mTc-pirofosfat digunakan untuk infark dan penelusuran keadaan peredaran darah.
o Bidang Nefrologi
Dalam kasus penyakit ginjal, 99mTc-EC (etil disistein), 99mTc-MAG-3 berperan penting dalam mempelajari sekresi tubulus ginjal, sedangkan glukoheptonat, DMSA dan DTPA bertanda Teknesium99m sangat berguna dalam mempelajari sekresi glomerulus ginjal.
o Bidang Neurologi
Sediaan 99mTc-HMPAO dan 99mTc-ECD merupakan radiofarmaka yang menjadi harapan untuk menegakkan diagnosis penyakit Alzheimer, stroke dan trensient ischemic attack.
o Bidang Pulmonologi
Dalam diagnosis kelainan paru-paru radiofarmaka 99mTc-makro agregat albumin (MAA) dengan ukuran partikel tertentu masih untuk digunakan sidik perfusi paru-paru.
o Bidang Gastroenterologi dan Hepatobiliari
Dalam bidang ini, radiofarmaka 99mTc-sulfur koloid dalam diagnosis kelainan gastrointestin, sedangkan 99mTc-HIDA membantu dalam menemukan kelainan hati dan saluran empedu.
o Bidang Onkologi
Di bidang ini senyawa fosfat dan fosfonat seperti tripolifosfat dan metilen difosfonat (MDP) sering digunakan untuk penentuan kanker tulang. Sifat multifungsi dari radiofarmaka 99mTc-MIBI juga dapat digunakan untuk penentuan kanker payudara. Selain itu, fungsi radiofarmaka 99mTc-sulfur koloid dapat diandalkan dalam menelusuri kelainan sistem limfatik.
Unsur radioaktif, dalam hal ini radioisotop Teknesium-99m yang memancarkan sinar gamma berperan sebagai perunut dan memudahkan observasi dengan alat yang digunakan, seperti kamera gamma. Sedangkan senyawa yang lainnya bertindak sebagai pembawa untuk mencapai sasaran yang diinginkan sehingga diperoleh gambaran organ dan dapat memberikan informasi mengenai morfologi serta fungsi dari organ tersebut.
Jenis Kit-Kering Radiofarmaka bertanda Teknesium-99m Produksi Pusat Teknologi Nuklir bahan dan Radiometri (PTNBR)
| Jenis Radiofarmaka | Kode | Kegunaan |
| Cardiostan 0,5 (MIBI) | Tck-01 | Sidik Jantung & |
| Cardiostan 1,0 (MIBI) | Tck-02 | Kanker Payudara |
| Glukoheptostan (GHA) | Tck-03 | Sidik Ginjal |
| Macrostan (MAA) | Tck-04 | Perfusi Paru |
| Neurostan (ECD) | Tck-05 | Saraf & Otak |
| Pyrostan (Pirosfat) | Tck-06 | Pembuluh Darah |
| Renocystan (EC) | Tck-07 | Sidik Ginjal |
| Renomercapstan (DMSA) | Tck-08 | Sidik Ginjal |
| Sulfostan (Sulfur koloid) | Tck-09 | Sidik Sistem Limfatik |
| Hepatostan (HIDA) | Tck-10 | Hepatobiliari |
III. KESIMPULAN
Senyawa adalah zat yang terbentuk dari penggabungan unsur-unsur dengan pembagian tertentu. Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia antara dua unsur atau lebih melalui reaksi pembentukan.
Senyawa bertanda adalah suatu senyawa dimana satu atau lebih atomnya atau bagian dari struktur molekulnya diganti oleh atom atau struktur yang mengandung atom radioaktif.
Syarat-syarat senyawa bertanda:
1) Mempunyai konsentrasi radioaktif yang sangat tinggi.
2) Radioisotop yang dipakai harus mempunyai energi yang cukup tinggi
3) Mempunyai waktu paro yang cukup panjang.
4) Dapat bercampur dengan media atau sistem yang akan diukur/diperiksa.
5) Harus murah dan mudah diperoleh.
Dasar-dasar Pembuatan senyawa Bertanda:
1) Sintesis secara kimia
2) Biosintesis
3) Reaksi pertukaran isotopik
4) Sintesis khusus
Pengguanaan senyawa bertanda dalam bidang kedokteran dan medis digunakan untuk radioterapi, seperti larutan iodium-131 (Na131l) untuk terapi kelainan tiroid dan fosfor-32 (Na2H32PO4) yang merupakan radioisotop andalan dalam terapi polisitemia vera dan leukemia.
Penggunaan radiofarmaka bertanda Teknesium-99m
o Bidang Kardiologi dan Arteriologi
o Bidang Nefrologi
o Bidang Neurologi
o Bidang Pulmonologi
o Bidang Gastroenterologi dan Hepatobiliari
o Bidang Onkologi
VI. DAFTAR PUSTAKA
Duyeh,Setiawan,M.T.Radiokimia Teori Dasar Aplikasi Teknik Nuklir.2010.Cet.pertama.Bandung: Widya Padjadjaran, hlm.158
http://books.google.co.id/books?id
