f'rosldIJJJ portomuan dan Prosontaslllrnlah Funoslonal Toknls Non PonOUU,10Dusombor 2008Ii ---- ISSN :1410 - 6381

PEMBUA T AN RADIOISOTOP GADOLINIUM-153 DENGAN SASARAN GdZ03MELALUI REAKSI AKTIV ASI NEUTRON

Hotman Lubis, Herlina, Sriyono dan AbidinPRR-BATAN

ABSTRAK

PEMBUA TAN RADIOISOTOP GADOLn~IUM-153 DENGAN SASARAN Gd203MELALUI REAKSI AKTIV ASI NEUTRON. Telah dnakukan tiga kali irradiasiGadolium alam di "Central Irradiation Position" (CIP) reaktor G.A. Siwabessy PRSG­BATAN. Proses ini bertujuan untuk membuat Gadolium-153 dan mengetahui pengotor

radionuklida yan~ menyertainya. Dari tiga kali irradiasi selama 10 hari pada daya 15 MWdiperoleh hasil I 3Gd dengan radioaktivitas scbesar 0,188, 0,140 dan 0,138 GBq pada saatakhir irradiasi (EOI). Pengotor yang turut dihasilkan berupa 159Gddan 161Tbdan pengotorradionuklida terse but tidak teramati setelah peluruhan 21 hari.

Kata kunci: Gadolinium-153, teknologi produksi, gadolinium alam

ABSTRACT

PREPARATION OF GADOLINIUM - 153 RADIOISOTOPE USING Gd203 TARGET BYNEUTRON ACTIVATION REACTION. Natural Gadolinium was irradiated three times at

"Central Irradiation Position" (CIP) of G.A. Siwabessy Reactor PRSG-BA TAN. Theobjectives of the irradiation process to obtain the Gadolinium -153 and to know theradionuclide impurities produced in this process. The targets were irradiated three times for 10days at the 15 Mega Watt (MW) and the 153Gdradioactivities were 0.188, 0.140 and 0.138GBq at the end of irradiation (EO I). The impurities produced were 159Gdand 161Tband theywere not detected (ND) after 21 days decayed.

Key words: Gadolinium-l 53, production technology, natural gadolinium.

PENDAHULUAN

Pada dekade terakhir ini Gadolinium dalam bentuk senyawa bertanda Gd-DTP A

tclah ban yak digunakan untuk senyawa kontras MRI ( Magnetic Resonance Imaging) .

Senyawa tCi"sebut digunakan untuk memperjelas gambaran atau citra (image) dari

organ/jaringan yang sukar clibedakan melalui teknik pencitraan MRI. Khususnya pada

jaringan lunak system syarafpusat, hati, payuclara, sistcm kardiovaskular dan paru [1,2].

182

prosll!liJJ portumuan dan ProsontaslllmIah FlIIIOslonaJ Toknls Non PonuUtl.18 Dosomb8r 2006• ISSN :14W - 6381

Gadolinium mempunyai sifat paramagnetik dan tampang lintang yang sangat besar

sehingga dapat menyerap neutron sangat besar dimana hal ini merupakan persyarat penting

untuk senyawa kontras. Gd - 153 merupakan radioisotop EC (Electron Capture) 100% dan

p€mancar sinar gamma yang mempunyai energi 0,0697 MeV, 0,0974 MeV dan 0,103 MeV

dengan intensitas masing - masing sebesar 2,4%, 30% dan 21 %. Waktu paro 153Gd

cukup panjang yaitu t 1/2 = 241,6 had. Radioisotop 153Gddapat dibuat melalui reaksi

aktivasi neutron dari sasaran 152Gd dengan reaksi 152Gd(~;,y)153Gd.Reaksi ini memiliki

tampang lintang reaksi (cr) 1100 barn, dan kelimpahan isotop 152Gd di alam sebesar 0, 2%.

Isotop lain yang ada didalam Gadolinium alam berupa 154Gd,155Gd,156Gd,157Gd,158Gddan

160Gd[1,3,4],

Penggunaan 153Gdyang ditandai dengan DTPA telah lama dikembangkan dan di

Amerika di approved FDA sejak tahun 1988 dengan nama dagang "Magnevist" [1]. Pada

penelitian ini telah dilakukan penyiapan target Gadolium alam, irradiasi target sasaran pada

daya 15 MW selama 10 hari di posisi "Central lradiation Position" (CIP) reaktor G.A.

Siwabessy PRSG - Batan, serta proses pelarutan dan pengukuran radionuklida. Diharapkan

dari penelitian ini akan diketahui parameter-parameter yang perIu diperhatikan pada proses

pembuatan radioisotop Gd-I53.

TAT A KERJA

Bahan

Sasaran Godolinium (III) Oxide (Gd203 99,99%) diperoleh dari Aldrich dan semua

pereaksi yang digunakan adalah pro analisis diperoleh dari Merck. Untuk mengukur

radioaktivitas Gd-I53 digunakan Radioisotope Calibrator Model CRC R-7 ( Capintec ).

Pemeriksaan radionuklida menggunakan perangkat analisator saluran ganda yang

dilengkapi dengan Oetektor Canberra HPGE, Detektor model GC 1520. Pre amp Model

2002 CSl, Bias voltage (+) 3000 V , Power Supply Model 1000 Canberra dan Amplifier

Canberra Model 2026. Elektroforesis yang terdiri dari power supply ( Fisher) dan Chamber

dan detektor NaI ( Tl ).

183

Pr'osldl/1lJ pertemuan dan Prusentasilimiah FunoslonaJ Tuknls Non PeneUti. 19 Dosembor 2006- - -

Prcparasi Sasaran dan Irradiasi Sasaran

ISSN :1410 - 6381

Sebanyak 100 mg Gd203 dimasukkan ke dalam gelas kuarsa kemudian ditutup dengan

eara pengelasan. Tabung kuarsa dimasukkan kedalam kontiner aluminium ( inner capsule)

dan ditutup dengan eara pengelasan. Inner kapsul diuji keboeorannya dengan menggunakan

buble lest pada tekanan -30 mHg. Inner kapsul yang tidak bocor dimasukkan ke dalam

outer kapsul kemudian ditutup dan selanjutnya dikirim ke reaktor untuk diirradiasi.

Irradiasi sasaran Gd203 dilakukan sebanyak 3 kali dengan berat sasaran 100 mg untuk

setiap kali irradiasi pada daya 15 MW dan lama irradiasi 10 hari di posisi "Central

Irradiation Position" (CIP) reaktor G.A. Siwabessy PRSG - Batan.

Pclarutan sasaran dan Pengukuran radionuklida

Sasaran Gd203 alam yang telah diirradiasi dilarutkan dengan 10 ml HCl 1N

kemudian larutan tersebut dimasukkan ke dalam vial lalu diukur radioaktivitasnya dengan

menggunakan Capintec pada dial 10,1. Untuk pengukuran radionuklida dilakukan dengan

mengencerkan 20 ~l larutan GdCh bulk menjadi 10 ml kemudian larutannya diambil

sebanyak 5 ~l dan diteteskan pada kertas Whatman selanjutnya dikeringkan pada suhu

kamar. Setelah kering dimasukkan dalam plastik dan dicacah dengan alat Spektrometer 'Y

selama 300 detik

Pcngukuran Kcmurnian Kcradioaktivan

Kemurnian radiokimia ditentukan dengan teknik elektro[oresis menggunakan kertas

Whatman sebagai [ase diam dan larutan buffer acetat 0,1N ( pH 5 ) sebagai [ase gerak,

waktu elektro[oresis kurang lebih 90 men it dengan menggunakan tegangan sebesar 200

Volt. Selanjutnya kertas elektro[oresis dikeringkan dan dicacah dengan menggunakan

perangkat gamma counter.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Telah dilakukan tiga kali irradiasi sasaran Gd203 alam sebanyak 100 mg untuk setiap

kali irradiasi dengan lama irradiasi 10 hari pada daya 15 MW di posisi "Central

184

l'rosldu.J Portemuan da!'!ros0ntasillmiah FunDslonai Toknls Non Ponell1l.18 DosomlJur 2006• ISSN :1410 . 5381

Irradiation Position" (CIP) reaktor G.A. Swabessy PRSG-BA TAN. Radioaktivitas 153Gd

yang dihasilkan pada saat akhir ilTadiasi (EOI) ditunjukkan pada Tabel I.

Tabel 1. Radioaktivitas 153 Gd yang diperoleh dari irradiasi di CIP reaktor GA Siwabessysaat akhir ilTadiasi (EOI)

Irradiasi 1Irradiasi 2Irradiasi 3

Berat Sasaran

(mg)100100100

Lama Irradiasi

( hari )10.. 1010

Radioaktivitas 153Gd

( GBq )0,1880,1400,138

Radioaktivitas jenis (GBq/mg Gd)

0,00430,00330,003

Pada Tabel 1 di atas ditunjukkan juga besarnya radioaktivitas jenis yang diperoleh.

Radioaktivitas jenis merupakan besarnya radioaktivitas yang dihasilkan tiap satuan berat

Gadolinium. Dari hasil irradiasi pada Tahel 1 di atas diketahui bahwa dalam proses

pembuatan 153Gd diperoleh 153Gd dengan radioaktivitas jenis yang kecil yaitu sebe~ar

0,0043, 0,0033 dan 0,0033 GBq/mgGd [3]. Besarnya radioaktivitas jenis ini masih dapat

dinaikkan dengan memperpanjang waktu irradiasi disamping dengan meningkatkan

besarnya kandungan 152Gd di dalam target (menggunakan sasaran Gd-153 yang diperkaya).

Pemeriksaan pengotor radionuklida yang turut dihasilkan telah dilakukan dengan

rnenggunakan spektrometer gamma. Hasil pengukuran tersebut ditunjukkan pada Tabel 2.

Pengukuran ini dilakukan tujuh hari setelah EO!. Pada Tabel 2 ditunjukkan puncak-puncak

energi yang didapat beserta besarnya area untuk masing-masing puncak.

Tabel 2. Energi puncak dan area hasil pengukuran menggunakan spektrometer gamma

No Energi JenisArea padaArea padaArea pada

(keV)

radionuklidairradiasi 1ilTadiasi 2ilTadiasi 3

1

58 !)')Gd20415889412620

2

75,2 1b1Tb367335149765214158

:3

98 153Gd1973 13154444123102

4

103,9 I)j Gd16244411738894327

5

364,1 15YGd1188522592859

185

•Prosl~ PertBmuan dan Prosentaslllmlah Funuslonal Teknls Non PeneDU,18 Desember 2006. ISSN :1410 - 6381

Puncak-puncak energi yang didapatkan pada irradiasi pertama sarna dengan yang

diperoleh pada irradiasi ke dua dan ketiga. Hasil ini menunjukkan adanya pengulangan hasil

yang baik dari tiga kali irradiasi. Puncak energi pad a 98 keY dan 103,9 keY dari hasil

irradiasi memperlihatkan adanya 153Od. Dari referensi diketahui 153Od memancarkan energi

gamma pada energi 69,7 ke V, 97,4 ke V dan 103 ke V sehingga dengan terdeteksinya 2

puncak energi ini dapat dikatakan 153Od terbentuk dengan menggunakan sasaran 152Od

dari Od203 alam [4].

Dari hasil pengukuran spektrometer gamma pada Tabel 2. ditemukan juga puncak

energi 58 keY dan 364,1 keY dimana puncak energi 58 keY dan 364,1 keY merupakan

energi yang dipancarkan oleh radioisotop 1590d yang memiliki waktu paro 18,6 jam.

Sedangkan puncak energi 75,2 keY merupakan energi yang dipancarkan oleh radioisotop

\(d Tb sebagai hasil peluruhan dari 1610d dengan memancarkan radiasi beta yang memiliki

waktu paro 6,9 hari. Radioiostop 1590d yang merupakan radionuklida pengotor

memancarkan radiasi gamma pad a energi 58 keY dan 364 keY dengan intensitas 2,1 % dan

10%. Radioisotop ini dihasilkan dari isotop 1580d yang terkandung pada sasaran dengan

kelimpahan 24,8% melalui reaksi penangkapan neutron. Radioiostop Terbium -161 yang

merupakan radionuklida pengotor memancarkan radiasi gamma pada energi 75,2 keY

ckngan intensitas 10% . Radioisotop ini dihasilkan dari isotop 1600d yang terkandung pada

sasaran dengan kelimpahan 21,8% melalui reaksi penangkapan neutron.

Pengotor radionuklida tidak terdeteksi lagi sejalan dengan peluruhan karena

pengotor terse but waktu paronya jauh lebih pendek sehingga meluruh jauh lebih cepat

dibandingkan dengan 1530d. Pengukuran radionuklida setelah peluruhan 21 hari

1590d dan 161Tb tidak teramati lagi sebagaimana terlihat pada Oambar 1 dan Gambar 2.

186

ProsldlrJ,J Pertemuan dan Presontasilimlah FWiuslo!laJ TaJuJls Non PIUWllt1, 18 Desomb8r 2006-

---.180000

160000140000120000co

100000e!coa;Z

Hari

ISSN :1410 - 6381

-+- 58.0 keV

_75.0 keV

97.8 keV

~ 103.8 keV

~ 364.1 keV

Datasource

1''''' .."I II"·''''' I(,Efl':\ .., ,..;I'iC .•••••U:

Gambar 1. Pengukuran Gd-153 setelah peluruhan 7 hari

.,].C',-,_·

VFS=64K

..TIME INFO-­

11NeXtil

Imrevl

Ae~. Slarl: 12/10/06 13:13:38

Dead Time: 4.43r. Liye (Ieel.):Comp. Prele! Region: Real [lecl.):O·Olchannel,) Tolal (enll.):

Elapled300.00

313. 91

0.00

Preset

300

o

o

Gambar 2. Spektrum y Gadolinium -153 setelah peluruhan 21 hari

187

Jirosldq PortBnUlan~an Prosontasilimlah Funuslonal Toknls Non PoooDtI, 19 DoS8JIIfJur 2006• ISSN :1410 - 6381

Setelah diluruhkan 21 hari dilakukan pengujian kemurnian radiokimia yang hasilnya

rnenunjukkan kemunian Gd CI3 seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

c:ro

..c:rot)ro()

Jarak migrasi (em)-'----------~~.. _-------_._----~-_.~-,-------------_.-._--- ...._~------

Gambar 3. E1ektroforesa Gd Cb

KESIMPULAN

Dari pembuatan 153 Gd melalui aktivasi neutron dengan menggunakan sasaran Gado1ium

alam di posisi "Central Irradiation Position" (CIP) reaktor G. A. Swabessy PRSG­

BATAN diperolch hasil scbagai berikut :

1. Radioaktivitas 153 Gd yang dihasi1kan pada saat akhir irradiasi (EOI) sebesar 0,188 GBq,

0,140 GBq dan 0,138 GBq untuk sasaran Gd203 a1am sebanyak 100 mg pada daya

15 MW se1ama 10 hari di posisi "Central Irradiation Position" (CIP) reaktor G.A.

Swabessy PRSG-BA TAN

2. Pengotor 159Gd dan 161Tb yang turut dihasilkan akan me1uruh dan tidak akan terdeteksisete1ah peluruhan 21 hari

188

I'rosldq portomuan dan ProsontaslllmIah FWlDslonaiTBknls Non P8IIoUtI.18 Doswnbar 2006i

DAFT AR PUST AKA

ISSN :1410 - 5381

'1. Volkov A., Contrast Agent in MR!, http://www.cc.utah.edu/ avbaSlImrl.html.

~~. MRI Contrast Agent, http://www.macrocyclics.Com/dar/MRIContrast. Agent/html

3. IAEA - TECDOC - 1340, " Manual Reactor Produced Radioisotop" , IAEA , Jauary 2003,

(62)

4. JAPAN RADIOISOTOPE ASSOCIATION, Note Book of Radioisotope, Maruzen (1990).

189