MAKALAH RADIOKIMIA

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG KEDOKTERAN DAN

PERTANIAN

OLEH:

KELOMPOK 7

ANNA MAULINA (16064)

ELVIA MAWARNI ( )

MARDHO TILLA (16071 )

NADIA VERONEKA ( )

DOSEN PEMBIMBING : YERIMADESI, S.Pd,M.Si

KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2013

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG KEDOKTERAN DAN

PERTANIAN

A. PENGERTIAN RADIOISOTOP

Radioisotop (zat radioaktif) selalu memancarkan sinar (partikel) radioaktif (,

,, . . .) secara spontan dan terus menerus sampai habis. Partikel yang dipancarkan

itu mempunyai energy dan dapat dideteksi dengan detector (pencacah). Energinya

dapat sebagai sumber energy dan partikel tersebut dapat dipakai sebagai penelusuri

jejak (tracer) suatu proses.

X Y + Partikel

Punya energy dapat dideteksi dengan detector

Sumber energy sebagai pencari jejak (tracer)

Radioisotope sebagai tracer biasannya dicampur dengan isotop stabil dan

kemudian dideteksi aktifitas peluruhannya.

Jadi isotop aktif (radioisotop)

Stabil (tidak aktif)

Sifat-sifat partikel , ,.

a) Sinar alfa ( )

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar

alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa

adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Karena memiliki massa

yang besar, daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar

radioaktif.

b) Sinar beta ( )

Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta

merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Sinar beta paling energetik

dapat menempuh sampai 300 cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.

Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan

dengan notasi .

c) Sinar gamma ( )

Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak

bermuatan dan tidak bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan notasi . Sinar

gamma mempunyai daya tembus.

Radioisotop telah banyak digunakan dalam banyak bidang diantaranya bidang

kedokteran dan pertanian.

B. BIDANG KEDOKTERAN dan KESEHATAN

Bidang kesehatan dan kedokteran merupakan bidang terbesar yang

menggunakan senyawa bertanda radioaktif. Hampir dari 80% dari penggunaan zat

radioaktif terletak di bidang ini. Dengan isotop radioaktif telah dapat diselidiki dan

dipelajari proses fisiologi, biokimia, patologi dan farmakologi berbagai macam obat.

Penggunaan isotop radioaktif dalam kedokteran, sebetulnya telah dimulai

semenjak tahun 1936 pada waktu John Lawrence et al. Menggunakan fosfor-32 untuk

terapi. Walaupun dimulai untuk terapi, tetapi penggunaan radioisotop selanjutnya

hampir 90% ditujukan untuk diagnosis, dan sebagian besar telah dalam bentuk

senyawa bertanda.

Cabang ilmu kedokteran yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik

pendek, seperti sinar x disebut radiologi. Radiologi dimanfaatkan untuk menunjang

diagnosis penyakit. Dalam dunia kedokteran nuklir, prinsip radiologi dimanfaatkan

dengan memakai isotop radio aktif yang disuntikkan ke dalam tubuh. Kemudian,

isotop tersebut ditangkap oleh detektor di luar tubuh sehingga diperoleh gambaran

yang menunjukan distribusinya di dalam tubuh. Sebagai contoh untuk mengetahui

letak penyempitan pembuluh darah, digunakan radioisotop natrium. Kemudian jejak

radioaktif tersebut dirunut dengan menggunakan pencacah Geiger. Letak

penyempitan pembuluh darah ditunjukan dengan terhentinya aliran natrium.

Selain digunakan untuk mendiagnosis penyakit, radioisotop juga digunakan

untuk terapi radiasi. Terapi radiasi adalah cara pengobatan dengan memakai radiasi.

Terapi seperti ini biasanya digunakan dalam pengobatan kanker. Pemberian terapi

dapat menyembuhkan, mengurangi gejala, atau mencegah penyebaran kanker,

bergantung pada jenis dan stadium kanker.

1. Radiodiagnostik

Radiodiagnostik adalah kegiatan penunjang diagnostik menggunakan perangkat

radiasi sinar pengion (sinar x), untuk melihat fungsi tubuh secara anatomi. Ahli dalam

bidang ini dikenal sebagai radiolog. Salah satu contoh radiodiagnostik

adalah rontgen. Radiodiagnostik dilakukan sebelum melakukan radioterapi.

Prinsip dasar digunakannya penunjang diagnostik di bidang radiologi adalah

penggunaan pesawat radiologi sebagai sumber tertutup (Tungsten), dengan energi

yang besar (kV) untuk menghasilkan sinar x (sinar pengion) yang mengenai tubuh

pasien. Transmisi radiasi yang mengenai tubuh tersebut bergantung dari kepadatan

organ yang dilalui, makin padat akan memberikan gambaran putih (opakue) hal ini

juga dapat ditimbulkan dengan pemberian kontras bubur barium pada pemeriksaan

traktus intestinal (saluran cerna), juga pada pemeriksaan traktus urinarius (saluran

kemih). Sedangkan sebaliknya akan memberikan warna hitam (lusence). Penggunaan

kontras ini harus menggunakan persyaratan yang cukup ketat karena sifat alergik

yang mungkin timbul pada diri pasien, sehingga diperlukan uji alergi dan juga ada

kontra indikasi tertentu yang dipersyaratankan pada diagnsotik menggunakan kontras.

Hasil pencitraan dalam bentuk gambaran anatomi. Pesawat sinar x ini juga dapat

dimanfaatkan untuk menentukan umur suatu fosil maupun mummi, juga digunakan di

bandara, industri dengan berbeda radiasi pengion yang dihasilkan. Hasil pencitraan

pada saat ini mengikuti perkembangan teknologi sehingga dapat direkam dalam film,

kertas printer maupun dalam bentuk CD maupun DVD.

2. Mekanisme kerja Radiodiagnostik

I-131 digunakan sebagai terapi pengobatan untuk kondisi tiroid yang over aktif

atau kita sebut hipertiroid. I-131 ini sendiri adalah suatu isotop yang terbuat dari iodin

yang selalu memancarkan sinar radiasi. Jika I-131 ini dimasukkan kedalam tubuh

dalam dosis yang kecil, maka I-131 ini akan masuk ke dalam pembuluh darah traktus

gastrointestinalis. I-131 dan akan melewati kelenjar tiroid yang kemudian akan

menghancurkan sel-sel glandula tersebut. Hal ini akan memperlambat aktifitas dari

kelenjar tiroid dan dalam beberapa kasus dapat merubah kondisi tiroid.

3. Radioterapi

Radioterapi adalah tindakan medis menggunakan radiasi pengion untuk

mematikan sel kanker sebanyak mungkin, dengan kerusakan pada sel normal sekecil

mungkin. Tindakan terapi ini menggunakan sumber radiasi tertutup pemancar radiasi

gamma atau pesawat sinar-x dan berkas elektron.

Baik sel-sel normal maupun sel-sel kanker bisa dipengaruhi oleh radiasi ini.

Radiasi akan merusak sel-sel kanker sehingga proses multiplikasi ataupun

pembelahan sel-sel kanker akan terhambat. Sekitar 50 60% penderita kanker

memerlukan radioterapi. Tujuan radioterapi adalah untuk pengobatan secara radikal,

yaitu untuk mengurangi dan menghilangkan rasa sakit atau tidak nyaman akibat

kanker, selain itu juga bertujuan untuk mengurangi resiko kekambuhan dari kanker.

Dosis dari radiasi ditentukan dari ukuran, luasnya, tipe, dan stadium tumor

bersamaan.

Sumber radiasi terbuka yang umum digunakan antara lain I-125, Ra-226, yang

dikemas dalam bentuk jarum, biji sebesar beras, atau kawat dan dapat diletakkan

dalam rongga tubuh (intracavitary) seperti kanker serviks, kanker paru, dan kanker

esopagus, dalam organ/jaringan (interstisial) seperti kanker prostat, kanker kepala

dan leher, kanker payudara, atau dalam lumen (intraluminal).

Kegunaan radioterapi adalah sebagai berikut:

Mengobati : banyak kanker yang dapat disembuhkan dengan radioterapi, baik

dengan atau tanpa dikombinasikan dengan pengobatan lain seperti

pembedahan dan kemoterapi.

Mengontrol : Jika tidak memungkinkan lagi adanya

penyembuhan, radioterapi berguna untuk mengontrol pertumbuhan sel kanker

dengan membuat sel kanker menjadi lebih kecil dan berhenti menyebar.

Mengurangi gejala : Selain untuk mengontrol kanker, radioterapi dapat

mengurangi gejala yang biasa timbul pada penderita kanker seperti rasa nyeri

dan juga membuat hidup penderita lebih nyaman.

Membantu pengobatan lainnya : terutama post operasi dan kemoterapi yang

sering disebut sebagai adjuvant therapy atau terapi tambahan dengan tujuan

agar terapi bedah dan kemoterapi yang diberikan lebih efektif.

4. Mekanisme Kerja Radioterapi

Bila jaringan terkena radiasi penyinaran, maka jaringan akan menyerap energi

radiasi dan akan menimbulkan ionisasi atom-atom. Ionisasi tersebut dapat

menimbulkan perubahan kimia dan biokimia yang pada akhirnya akan menimbulkan

kerusakan biologik. Kerusakan sel yang terjadi dapat berupa kerusakan kromosom,

mutasi, perlambatan pembelahan sel dan kehilangan kemampuan untuk berproduksi.

Radiasi pengion adalah berkas pancaran energi atau partikel yang bila mengenai

sebuah atom akan menyebabkan terpentalnya elektron keluar dari orbit elektron

tersebut. Pancaran energi dapat berupa gelombang elektromagnetik, yang dapat

berupa sinar gamma dan sinar X. Pancaran partikel dapat berupa pancaran elektron

(sinar beta) atau pancaran partikel netron, alfa, proton.

Dengan pemberian setiap terapi, maka akan semakin banyak sel-sel kanker yang

mati dan tumor akan mengecil. Sel-sel yang mati akan hancur, dibawa oleh darah dan

diekskresi keluar dari tubuh. Sebagian besar sel-sel sehat akan bisa pulih kembai dari

pengaruh radiasi. Tetapi bagaimanapun juga, kerusakan yang terjadi pada sel-sel

sehat merupakan penyebab terjadinya efek samping radiasi.

5. PET

PET merupakan salah satu hasil di garis depan pengembangan radioisotop

untuk dunia kedokteran. PET adalah metode visualisasi fungsi tubuh menggunakan

radioisotop pemancar positron.Oleh karena itu, citra (image) yang diperoleh adalah

citra yang menggambarkan fungsi organ tubuh. Kelainan dan ketidaknormalan fungsi

atau metabolisme di dalam tubuh dapat diketahui dengan metode pencitraan

(imaging) ini. Hal ini berbeda dengan metode visualisasi tubuh yang lain, seperti MRI

(magnetic resonance imaging) dan CT (computed tomography). MRI dan CT scans

adalah visualisasi anatomi tubuh yang menggambarkan bentuk organ tubuh. Dengan

kedua metode ini, yang terdeteksi adalah kelainan dan ketidaknormalan bentuk organ.

Berbagai kelainan metabolisme di dalam tubuh, termasuk di dalamnya adalah

adanya metabolisme sel kanker, dapat diketahui dengan cepat melalui PET. Salah

satu bentuk perbedaan sel kanker dengan sel normal di sekelingnya adalah pada

bentuk metabolisme glukosa. Sel kanker mengonsumsi glukosa dalam jumlah yang

lebih besar dari sel di sekelilingnya.Secara umum, kecepatan pertumbuhan sel kanker

yang mencerminkan tingkat keganasannya sebanding dengan tingkat konsumsi

glukosa. Bentuk metabolisme glukosa di dalam tubuh ini dapat dideteksi

menggunakan bahan radiofarmaka 18FDG (18 F-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose).

Keberadaan radioisotop fluor-18 yang ada di dalam senyawa tersebut dapat dideteksi

dengan mudah dari luar tubuh melalui radiasi yang dipancarkannya.

Dengan meletakkan detektor radiasi di luar tubuh, image reconstruction

terhadap sebaran fluor-18 di dalam tubuh dapat dilakukan dengan mengolah sinyal-

sinyal yang ditangkap oleh detektor detektor tersebut. Sebaran fluor-18 di dalam

tubuh ini menunjukkan pola metabolisme glukosa di berbagai bagian tubuh.

Perangkat PET secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian, yaitu bagian

produksi fluor-18, bagian sintesa 18FDG, dan bagian kamera PET. Penggunaan PET

diawali dengan proses produksi radioisotop fluor-18. Radioisotop fluor-18 diproduksi

dari isotop oksigen-18 menggunakan siklotron.

Partikel bermuatan berupa proton ditembakkan dari siklotron ke dalam inti

oksigen-18 dan terbentuklah fluor-18 sambil melepaskan sebuah neutron. Oksigen di

alam memiliki kandungan isotop oksigen-18 sebanyak 0,20 persen. Sisanya berupa

isotop oksigen-16 dan oksigen-17 dengan kandungan masing-masing sebesar 99,76

persen dan 0,04 persen.

Karena kandungan oksigen-18 di alam sangat kecil, maka untuk keperluan ini

diperlukan oksigen yang telah ditingkatkan kandungan isotop oksigen-18 di

dalamnya. Peningkatan kandungan isotop oksigen-18 ini dapat dilakukan sampai

lebih dari 90 persen. Pada proses produksi fluor-18 ini, oksigen-18 digunakan dalam

bentuk air(H2O).

Radioisotop fluor-18 yang telah didapatkan digunakan untuk mensintesa

18FDG. Reaksi "menempelkan" fluor-18 ini dikenal dengan reaksi penandaan

(labelling). Di beberapa negara yang telah menggunakan PET secara rutin seperti

Jepang, Amerika Serikat, dan Korea, reaksi penandaan ini dilakukan menggunakan

alat otomatis.

Pertimbangan utama penggunaan alat otomatis ini adalah mempercepat waktu

proses. Hal ini dikarenakan fluor-18 memiliki waktu paruh, waktu yang diperlukan

untuk meluruh sehingga radioaktivitas tinggal separuhnya, yang pendek kurang dari 2

jam (110 menit). Jadi, reaksi penandaan ini berpacu dengan waktu. Jika proses ini

terlalu lama, sebagian besar fluor-18 telah meluruh sehingga radioaktivitasnya akan

berkurang jauh dari radioaktivitas awal.

Setelah 18FDG selesai disiapkan, radiofarmaka tersebut segera disuntikkan ke

pasien. Jumlah yang disuntikkan antara 10 dan 20 milicurie, tergantung keperluan,

kondisi kamera, dan sebagainya. Di University of Iowa, misalnya, secara rutin

digunakan 18FDG sebanyak 10 milicurie untuk tiap pasien guna mendeteksi

metabolisme sel kanker.

Sebaran fluor-18 di dalam tubuh dideteksi dengan memasukkan tubuh ke dalam

rangkaian detektor elektronik berbentuk melingkar. Dari hasil pendeteksian ini

dilakukan image reconstruction untuk mendapatkan gambaran sebaran fluor-18 di

dalam tubuh. Perangkat kamera PET biasanya telah dilengkapi dengan program untuk

keperluan ini sehingga hasil image reconstruction dapat diperoleh dengan mudah.

Kamera PET memiliki kejernihan citra yang lebih baik dibandingkan dengan

kamera gamma yang secara umum digunakan pada kedokteran nuklir. Hal ini

dikarenakan pendeteksiannya didasarkan pada coincidence detection. Ketika positron

dilepaskan dari fluor-18, partikel ini akan segera bergabung dengan elektron dan

terjadilah anihilasi.

Dari anihilasi ini dihasilkan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi

sebesar 511 ke V dengan arah berlawanan (180 derajat). Adanya dua buah photon

yang dilepaskan secara bersamaan ini memungkinkannya dilakukan coincidence

detection. Pada coincidence detection ini, sinyal yang ditangkap oleh detektor akan

diolah jika dua buah sinyal diperoleh secara bersamaan. Jika hanya satu buah sinyal

yang ditangkap, sinyal tersebut dianggap sebagai pengotor. Oleh karena itu, hampir

seluruh sinyal pengotor dapat dieliminasi dengan cara ini.

6. Manfaat dan Efek Samping Radioisotop dalam Bidang Kedokteran dan

Kesehatan

Banyak radioisotop yang digunakan dalam bidang kesehatan dan kedokteran

dan masing-masing radioisotop tersebut memiliki manfaat yang berbeda, antara lain:

. I-131 Terapi penyembuhan kanker Tiroid, mendeteksi kerusakan pada kelenjar

gondok, hati dan otak.

b. Pu-238 energi listrik dari alat pacu jantung.

c. Tc-99 & Ti-201 Mendeteksi kerusakan jantung.

d. Na-24 Mendeteksi gangguan peredaran darah.

e. Xe-133 Mendeteksi Penyakit paru-paru.

f. P-32 Penyakit mata, tumor dan hati.

g. Fe-59 Mempelajari pembentukan sel darah merah.

h. Cr-51 Mendeteksi kerusakan limpa.

i. Se-75 Mendeteksi kerusakan Pankreas.

j. Tc-99 Mendeteksi kerusakan tulang dan paru-paru.

k. Ga-67 Memeriksa kerusakan getah bening.

l. C-14 Mendeteksi diabetes dan anemia.

m. Co-60 Membunuh sel-sel kanker.

Efek radiasi pada sistem, organ atau jaringan:

a. Darah dan Sumsum Tulang Merah

Darah putih merupakan komponen seluler darah yang tercepat mengalami

perubahan akibat radiasi. Efek pada jaringan ini berupa penurunan jumlah sel.

KompOnen seluler darah yang lain ( butir pembeku dan darah merah ) menyusun

setelah sel darah putih. Sumsum tulang merah yang mendapat dosis tidak terlalu

tinggi masih dapat memproduksi sel-sel darah merah, sedang pada dosis yang cukup

tinggi akan terjadi kerusakan permanen yang berakhir dengan kematian ( dosis lethal

3 5 sv). Akibat penekanan aktivitas sumsum tulang maka orang yang terkena radiasi

akan menderita kecenderungan pendarahan dan infeksi, anemia dan kekurangan

hemoglobinefek stokastik pada penyinaran sumsum tulang adalah leukemia dan

kanker sel darah merah.

b. Saluran Pencernaan Makanan

Kerusakan pada saluran pencernaan makanan memberikan gejala mual, muntah,

gangguan pencernaan dan penyerapan makanan serta diare. kemudian dapat timbul

karena dehidrasi akibat muntah dan diare yang parah. Efek stokastik yang dapat

timbul berupa kanker pada epithel saluran pencernaan.

c. Organ Reproduksi

Efek somatik non stokastok pada organ reproduksi adalah sterilitas, sedangkan

efek genetik (pewarisan) terjadi karena mutasi gen atau kromosom pada sel kelamin.

d. Sistem Syaraf

Sistem syaraf termasuk tahan radiasi. Kematian karena kerusakan sistem syaraf

terjadi pada dosis puluhan sievert.

e. Mata

Lensa mata peka terhadap radiasi. Katarak merupakan efek somatik non

stokastik yang masa tenangnya lama (bisa bertahun-tahun).

f. Kulit

Efek somatik non stokastik pada kulit bervariasi dengan besarnya dosis, mulai

dengan kemerahan sampai luka bakar dan kematian jaringan. efek somatik stokastik

pada kulit adalah kanker kulit.

g. Tulang

Bagian tulang yang peka terhadap radiasi adalah sumsum tulang dan selaput

dalam serta luar pada tulang. kerusakan pada tulang biasanya terjadi karena

penimbunan stontium-90 atau radium-226 dalam tulang. Efek somatik stokastik

berupa kanker pada sel epithel selaput tulang.

h. Kelenjar Gondok

Kelenjar gondok berfungsi mengatur metabolisme umum melalui hormon

tiroxin yang dihasilkannya. Kelenjar ini relatif tahan terhadap penyinaran luar namun

mudah rusak karena kontaminasi internal oleh yodium radioaktif.

i. Paru-paru

Paru-paru pada umumnya menderita kerusakan akibat penyinaran dari gas, uap

atau partikel dalam bentuk aerosol yang bersifat radioaktif yang terhirup melalui

pernafasan.

C. BIDANG PERTANIAN

Dalam bidang pertanian Radioisotop yang digunakan dalam :

a. Pemupukan

Pupuk fosfat yang berlabel (P-32) dapat dipakai untuk mengetahui tentang

pemupukan :

Tempat pemupukan, contohnya jarak yang terbaik dari batang

Lama perjalanan pupuk dari saat pemupukan sampai diserap akar,

dibatang, dan daun.

Kapan pemupukan yang efektif, beberapa hari sebelum atau sesudah

penanaman

Jumlah pemupukan.

Dari penelitian ternyata, pemupukan fosfor baik diberikan pada tahap awal,

karena terjadi kurang lebih 60% pengambilan pada awal, sedangkan pada akhir

hanya kurang lebih 35%.

b. Irridiasi bibit

Bibit yang diradiasi dengan sinar x atau memberikan sifat positif, yaitu

pertumbuhannya menjadi lebih baik. Radiasi dapatdiberikan dengan Co-60

berkekuatan 1-2 kCi. Jika berlebih dapat menimbulkan kematian.

c. Mengontrol predator insekta (serangga)

P-32 atau Co-60 (dalam CoCl2) dapat dipakai untuk meneliti migrasi dan

pembiakan serangga. Larutan CoCl2 yang disuntikkan pada serangga dalam

dosis tertentu, membuat serangga masih dapat hidup 6-8 bulan. Pengamatan

dengan detector, ternyata serangga bergerak lebih kurang 1 km tiap hari dan

sekitar 10 km dalam semusim.

Lalat hijau dapat menularkan suatu virus tertentu pada tanaman. Untuk

mengetahui penyebaran lalat itu digunakan P-32. Ternyata P-32 dapat

bertahan dalam lalat hijau dan mencari cara mengatasinyayang efektif.

Beberapa serangga setelah diberi radiasi menjadi steril sehingga

populasinya berkurang.

DAFTAR PUSTAKA

Asmiatunchemistry. Unsur Radioaktif. http://blogspot.com diakses 29 april 2013

Riezty. 2009. Kegunaan Radioisotop. http://blogspot.com diakses 30 April 2013