Edisi khu.ms, Juli 2006

STERILISASI PROD UK KESEHA TAN (HEALTH CAREPRODUCTS) DENGAN RADIASI BERKAS ELEKTRON

Darmawan DarwisPusat Pengembangan Teknologi Iso top dan Radiasi (PATlR) - BATANJI. Onere. Pasar .Iumat, Jakarta

ABSTRAK

ISSN /.111-1349

I'engglmaan radiasi ioni.wsi terutama sinar gamma dan berka.~ elektron (electron heam) clalam herhagaihidanK industri te/'ll,~ meninKkat secara signifikan dalam liga dekacle terakhi,.. Salah satu al'likasillya yanKlelah digunakan .~ecara komersial adalah slerilisasi peralalan medis (medical devices) dOli sediaall farmasi(pharmaceulical). Sler!lisasi radiasi ionisasi merupakan salah salu cara slerilisasi dengan menggunakanradiasi ionisasi baik menggunakan sinar gamma yang berasal dari radioisolOp (Co-60) alau berkas eleklrondari mesin pengakselerasi eleklron (MBE). Beberapa peralalan medis seperli syringes. kaleler. graf lulang(bone graft). hemodializer. kanlung darah (blood hag). donor sel. wrung langan hedah dan sediaan farmasi(ohal injeksi. oha! mala. tetrasiklin, neomycin sulfal, hahan haku ohal dll) lelah dislerilkan dengan leknikradiasi. Bi/a dihandingkan dengan leknik kom'ensional, sterilisasi radiasi mempunyai beherapa keunlungananlara lain: lidak meninggalkan residu kimia seperti halnya pada gas £10, tidak menimhulkan kenaikantemperatur yang berarti, dapat dilakukan pada produk dalam kemasan akhir, proses sterilisasi dilakukanpada lemperatur kamar, proses mudah dikontrol dengan mengatur waklu iradiasi. /Ji.mmping keunggulamlersehlll terdapal juga kekurangan leknik sterilisasi radiasi yaitu heherapa produk dapat rusak pada dosisterlentu dan penelrasi radiasi terhadap produk lerbalas (Ierutama E-beam). Untuk mendapalkan hasilsterililas produk yang optimal (kerusakan pada produk yang dislerilkan seminimal mungkin) diperlukan

adanya pengetahuan lentang cara-cara slerilisasi radiasi yang haik yang telah dituangkan dalam salu seristandar internasional (ISO) yaitulSO 11137, ISO 11737 dan ISO 13409.

PENDAHULUAN

Didalam Stand~r Intcrnasional tcntangstcrilisasi produk kesehatan (health care

products) ISO 11137 discbutkan bahwaproduk kcschatan adalah suatu produk yangmcm:akup pcralatan mcdis (medical devices). sediaanrarmasi (pharmaceuticals) dan scdiaan biologi(bioiogics)(ll.

Bcbcrapa pcralatan mcdis dan scdiaan.farmasiscpcrti syringes. katup jantung buatan. jarum suntik.kantung darah. pcmbalut luka hidrogcl. grafi tulang.intcrnal katctcr. hcmodialiser, obat suntik, obat"mata,bahan baku obat tertentu dan produk-produk yangberkontak langsung dengan darah mempunyai salahsatu pcrsyaratan yaitu stcril.

Stcrilisasi adalah suatu proses untukmcnghilangkan atau menginaktivasi mikroorganismehidup (baktcri. jamur, virus dan organismc bersel satulainnya) yang terdapat pad a suatu produkl2J•

Scdangkan istilah stcril secara umum dapat diartikanbcbas dari mikroorganisme hidup (I). Secara garisbcsar tcrdapat tiga cara sterilisasi yaitu sterilisasi carapanas (panas basah. panas kering), sterilisasi carakimia (gas ctilen oksida, EtO) dan stcrilisasi dingin(filtrasi. radiasi). Stcrilisasi cara dingin (radiasi danEtO) ban yak digunakan untuk mensterilkan produkyang tidak tahan/rusak oleh pemanasan.

Syringes, internal kateter, kantung darah, danwadah obat mata (umumnya terbunt dari bahanProseding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAhelerator dan Aplikasinya

Hdisi khu.ms, Juli 2006 : 78 - 86

polimcr/plastik), obat-obatan (antibiotika). jaringanlunak (soft tissue). graft tulang akan mengalamikerusakan bila diperlakukan dengan sterilisasi panas.Oleh sebab itu cara sterilisasi dingin scpcrti radiasipcngion mcrupakan altcrnati r yang baik untukmcnstcrilkan produk-produk yang tidak tahanterhadap panas. Cara sterilisasi dcngan gas ctilcnoksida sudah mulai ditinggalkan kan:na adanyabahaya yang ditimbulkan gas EtO bersil~lt toksik dankarsinognik (3).

Secara umum ada dua jcnis radiasi pcngionyang banyak digunakan untuk stcrilisasi yaitu 1.1·~I:

I. Sinar gamma yang dipancarkan dari radioisotopcobalt-60 atau cesium-13 7

2. Berkas elektron (electron heam) merupakanelektron berenergi tinggi yang dihasilkan dariakselerator clektron' atau mesin berkas elcktron.

Radiasi ionisasi dapat dipcrolch melalui duasumber yang berbeda seperti radioisotop dan mesin.Radioisotop yang paling umum digunakan secara

komersial untuk menghasilkan sinar gamma adalahadalah kobalt-60 dan cesium-137. Sedangkanelektron berenergi tinggi dihasilkan dari suatu mesinberkas elektron (MBE).

Baik radiasi bcrkas elcktron maupun radiasisinar gamma membcrikan efck yang sarna tcrhadapmateri yang diiradiasi yaitu tcrjadinya perubahanterhadap bcrbagai ikatan kimia dan molckulcr. selreproduktif dari mikroorganismc.

Stcrilisasi radiasi mempunyai bebcrapa

78

f,disi khllslls ../Illi 2006

keuntungan dibandingkan dengan metode sterilisasilain yaitu 161:

I. Tidak menimbulkan kenaikan temperatur yangberarti

2. Dapat mencmbus kcdalam scluruh bagian produkdan dalam kcmasan akhir

3. Waktu iradiasi merupakan satu-satunya variableyang dikontrol sehingga proses dapat dikontroldcngan tepa!.

4. Tidak mcninggalkan residu.5. Tidak Il1cll1crlukan karantina produk sctclah

diiradiasi

6. Proses stcrilisasi cepat (hanya dalam beberapamcnit) untuk tcknik berkas elektron

Ada beberapa Standar Internasional (ISO) 11.7­

101 yang dapat digunakan sebagai acuan standar dalammenentukan dosis stcrilisasi, validasi, verifikasi sertapcrsyaratan-persyaratan lainnya dari produkkcsehatan yang akan disterilkan dengan radiasi yaitu:I. ISO 11137: Sterilization of Health Care Products

- Requirement for Validation and Routine Control- Radiation Sterilization

2. ISO 11737-1: Sterilization of Medical Devices­

Microbiological Methods - Part I: Estimation ofPopulation of Microorganisms on Products

3. ISO 11737-2: Sterilization of Medical Devices ­

Microbiological Methods - Part 2: Test ofSterility Performed in the Validation of aSterilization Process

4. ISO 11737-3: Sterilization of Medical Devices ­

Microbiological Methods - Part 3: Guidance onEvaluation and Interpretation of Bioburden data

5. ISO 13409: Sterilization of Health Care Products- Radiation Sterilization - Substantiation of 25

kGy as a Sterilization Dose for Small orInfrequent Production Batchs.

Selain standar internasional, DalamFarmakope Indonesia Edisi IV disebutkan bahwadosis sterilisasi yang digunakan untuk produkkesehatan adalah 25 kGy Namun dalam beberapa haldosis yang lebih rendah dapat digunakan bergantungdari kandungan mikroba awal dan jenis mikroba sertafaetor-faktor lainnya II I).

Di dalam kelima seri standar internasional

tersebut diatas dibahas secara rinci bagaimana caramenentukan jumlah kontaminasi awal suatu prod uk,Il1ctodc pcnentuannya. cara mcmvalidasi, penentuandosis vcrilikasi hingga cara penentuan dosisstcrilisasi sehingga dosis radiasi dibawah 25 kGydapat digunakan apabila produk yang akan disterilkandiproscs scsuai dengan cara memproduksi yang baik(GMP) untuk meminimalkan jumlah mikroba awal(bioburdcn). Sedangkan untuk peralatan medis yangdiproduksi dalam jumlah sedikit atau produksinyajarang maka dapat dipilih dosis 25 kGy sebagai dosissterilisasi.

STERfUSASf PRODUK KESEHATAN (HEALTH CAREPRODUCTS) DENGAN RADfASf BERKAS ELEKTRONDarmall'an Danvis

fSSN f.f lI-f3.f9

Selain pemahaman ten tang standarintcrnasional yang tclah discbutkan diatas. dipcrlukanjuga pengetahuan tentang efek radiasi pada matcrialpenyusun produk dan pengemas sehingga diperolchtingkat jaminan kualitas yang tinggi lkngankcrusakan yang sCll1iniinal mungkin tcrhadap produkyang disterilkan.

FASILITAS AKSELERATORELEKTRON

Akselcrator clcktron atau mcsin bcrkas

elektron (MBE) merupakan jcnis aksclcrator yangmcnggunakan elcktron scbagai partikcl yangdipercepatl121. Pada prinsipnya aksclerator adalahmesin elektrik. Jika mesin dihidupkan akanll1enghasilkan energi elektron tinggi. namun jikadimatikan mesin sangat aman. Elektron adalahpartikel dengan muatan negatif sehingga mampuuntuk diakselerasi dengan medan listrik. Scmakintinggi energi elektron sctcIah diaksclcrasi. sCll1akintinggi daya penetrasi jika elektron mcnghantammaterial.

!3crdasarkan output cncrgi yang dihasilkan. MBEdapat dibagi menjadi 3 macam yaitu 113.141 :I. MBE energi rendah menghasilkan elektron an tara

100 keV sampai 500 keV.2. MBE energi sedang (medium) menghasilkan

elektron antara 500 keV sampai 5 MeV3. MBE energi tinggi mcnghasilkan clektron anlara 5

MeV sampai 10 MeVHingga tahun 2004 Indonesia telah memiliki

beberapa MBE sebagaimana diperlihatkan pad a TabelI. MBE yang ada di BATAN terdiri dari dua buahMBE energi rendah (300 keV dan 350 keV) yangdigunakan terutaina untuk pcnelitian danpengembangan pelapisan pcrmukaan kayu,modifikasi sifat permukaan material; dekontaminasibahan pangan. Satu buah MBE energi sedang (2MeV) untuk penelitian dan pengembanganpembuatan isolasi kabel tahan panas dan tegangantinggi, pembuatan pembalut luka hidrogel, stcrilisasiproduk kesehatan (hidrogcl, graft tulang, amnion,dll), penelitian bidang pcrtanian, modifikasi danproses polimer. Dua buah MBE energi rendahterdapat di PT. Bridgestone Indonesia dan satu buahMBE energi rendah terdapat di PT. Gajah Tunggaldigunakan untuk tujuan komersial dalam prosesindustri pembuatan komponcn ban radial 114.151.

Selain MBE yang telah disebutkan diatas, beberapaakselerator elektron jenis akselerator linier (L1NAC)telah dipasang di beberapa rumah sakit di Jakarta.Surabaya dan Semarang untuk keperluan terapikankcr 1161.

Radiasi berkas elektron yang banyakdigunakan untuk tujuan sterilisasi adalah yangmempunyai energi 2 hingga 10 MeV (MBE cnergi

79

beberapa kelebihan yaitu kemampuan penetrasielcktron yang tinggi sehingga dapat lIntukmensterilkan produk dalam kernasan akhir:tleksibilitas pcrlakuan produk dan keeepatan dosisyang tinggi. Adanya keeepatan dosis yang tinggirnenyebabkan MBE semakin banyak dipilih sebagaicara sterilisasi dibandingkan dcngan sinar gamma(l3.IS]

Edisi khusus. Ju/i 2006

scdang hingga tinggi). MBE dengan energi 5 MeVmempunyai kemampuan penetrasi elektron sekitar 2em pada produk dcngan densitas \ g/cm3 pada satusisi pcrmukaan produk dan 4 cm pada dua sisipermllkaan produk. Scdangkan MBE dcngan encrgi\ 0 MeV dapat mcradiasi produk dengan densitas 0,\5g/em3 setebal 60 cm dengan teknik radiasi dari dllasisi (double side treatment). Dibandingkan denganMBE energi scdang, MBE energi tinggi mempunyai

Tabell. Mesin Berkas Elektron yang terdapat di Indonesia

/SSN /41/-/3./9

Jenis MBE LokasiAolikasi

MBE cncrgi rendah MBE (300 keV, 50 mA)

PATIR-BATANCuring of surface coating.

MBE (350 keV, 20 mA)

PTAPB-BATANmodifikasi sifat permllkaan material

MBE (350 keV, 50 mA)

PT.Bridgestone Ind.Proses produksi banMBE 1500 keV, 20 mA)

PT. Gaiah TunggalProses oroduksi ban

MBE cnergi scdang MBE (2 MeV, 10 mA)

PATIR-BATANStcrilisasi graft tulang, amnion,

hidrogel; pembuatan pembalut lukahidrogel, modifikasi sirat dan prosesoolimer dan lain-lain.MBE energi tinggi Akselerator LlNACBeberapa rumah sakit diUntuk terapi kanker

Jakarta, Surabaya dan Semarang

~<:~)""i;~;'~<) ':",'.'.... ""," .../",.I."~",.I~;.·

Productp';, /: :'..~? .".-);:"t::"

~. Convey ••.with product

Gambar I. Overview Mesin Berkas Elektron

untuk keperluan industri.

KARAKTERISTIK DARI RADIASiELEKTRON 1131

Tidak seperti radiasi y, berkas elektron yangdihasilkan dari akselerator bersifat mono energik .

.Iadi. karaktcristik penctrasi dari sinar y dan elektronberbeda. Elektron memberikan distribusi dosisterahsorhsi lebih uniform. Pada berkas elektron, dosis

terabsorhsi yang terbesar berada pada bagian sebelahdalam dari permukaan materi yang diiradiasi dankemudian secara cepat menurun hingga dosisterahsorpsi mencapai nol persen .. Gambar 2.

I'roseding I'ertemuan dan I'resenta.vi //miah TeknologiAkse/erafor dan Ap/ika.vinya

Edisi khusus. Ju/i 2006 : 78 - 86

menunjukkan kharakteristik dari distrihusi dosis(depth-dose) elektron yang dipcrcepat dari MBE 5MeV dalam air sebagai fungsi dari kedalaman.Ketidakseragaman dosis yang dihasilkan olehelektron menimbulkan suatu konsep lise/III range (ru)dari elektron. Ru adalah kedalaman dimana dosis

yang tcrima oleh kedua permukaan material sarnadengan dosis yang menembus material (dosispermukaan dan dosis kcluar). Konsep ini digunakanscbagai dasar dalam mcnentukan energi dan arusyang akan digunakan untuk meradiasi suatu materialdengan memperhatikan ketebalan dan densitasmaterial yang akan diiradiasi.

'III

ooS 75IS

r.5OI.II,25

Kedalaman p'oduk, em

Gambar 2. Kurva depth-dose MBE 5 MeV dalamair. Useful range dari elektronadalah 1,75 em.

Adanya dosis relatif yang hesar \ 00 % (peak80

bagian dekat permukaan materialoleh cfek back scattering yangelcktron akibat tumbukan inelastik dan

Edisi khusus.Juli 2006

dose) padadisebabkanditimbulkanelastik.

Useful range dapat ditingkatkan dengan caramcradiasi bahan/matcrial melalui kedua

sisi/permukaan bahan yang diiradiiasi seearabergantian. Iradiasi melalui dua permukaan akanmeingkatkan useful range menjadi 2 - 2,4 kali lebihbesar dibanding dengan iradiasi melalui satupcrmukaan seperti yang diperlihatkan oleh Gambar 3.

/SSN /4/1-/349

• Terbentuknya intramolecular crosslink/intermolecular crosslink yang disebut denganbase damage

Kebanyakan mikroorganisme mampu untukmcmperbaiki kerusakan single strand break.Beberaspa literatur menyebutkan ballWamikroorganisme yang sensitif tidak dapatmemperbaiki double strand breaks, sedangkanmikroorganisme yang menunjukkan resistensi yanglebih tinggi mempunyai kapasitas untuk memperbaikidouble strand breaks.

Gambar 3. Kurva depth-dose untuk iradiasi bahandengan dua sisi dari MBE 5 MeV.

Efek Radiasi pad a Mikroorganisme 141

Tclah diketahui sccara umum bahwa efek Ictal

dari radiasi tcrhadap sel hidup discbabkan terutamaolch adanya penimbunan energi pada komponcnkritis seperti DNA dan scl membran dimana DNAlersebut mcnempel. DNA berfungsi membawainformasi genetik sel. Dalam mikroorganisme, DNAtcrdiri dari dua rantai polinukleotida yang berhadapansatu sarna lain dalam suatu rantai double helik.

Kerusakan DNA akibat radiasi dapat dilihat padaGambar 4.

Efck radiasi terhadap organisme hiduptermasuk mikroorganisme dapat dibagi kedalam duacara yaitu:

lID

DoS 75IS

"

\ ,\I,.,, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \

,. I I \

2 J

K.dalaman produk. em

2. Efek tidak langsung

Efek ini te~iadi melalui pembentllkan radikalbebas air sebagai hasil dari radiolisis air dalammikroorganisme. Radiolisis air akibat radiasi ionisasidapat dinyatakan sebagai berikut:

H + OH + e- aq + 1-12 + 1-1202

+ 1-(30+

Radikal-radikal yang terbentuk ini bereaksidcngan molckul biologi seperti asam amino.karb'ohidral. protein, mitokondria, DNA dan Icmak.Oleh karena itu efek tidak langsung dianggap sebagaiefek dari faktor-faktor lingkungan seperti oksigen.kandungan air, medium, tcmperatur, kecepatan dosisdan bahan kimia lainnya.

I. Efek langsung

Efek langsung terjadi akibat adanya tumbukan(interaksi) langsung energi radiasi atau elektrondengan organisme.Beberapa perubahan sifat tisika-kimia yang terjadiakibat iradiasi yaitu:• Pemutusan rantai gula pospat dari masing-masing

stran polinukleotid dari DNA, disebut dengansingle break

• Pemutusan rantai yang berdekatan pada keduastran polinukleotid dari DNA disebut dengandouble break

STER/L1SAS/ PROD UK KESEHATAN (HEALTH CAREPRODUCTS) DENGAN RADIAS/ BERKAS ELEKTRONDarma1l'an Darwis

Gambar 4. Kerusakan sel DNA akibat radiasi

Pada efek tidak langsung ini melibatkanradikal bebas air sebagai intermediasi dalam ­mentransfer energi radiasi ke molekul biologi .Sebaliknya pada efek langsung radiasi melibatkaninteraksi sederhana an tara radiasi ionisasi dan

81

Edisi k/lIIsus. Juli 2006

molekul-molekul biologi yang penting. Secaraskematik dapat digambarkan sebagai berikut:

Efek langsung

/SSN /4/1-/349

berbeda dengan kurva dosis/respon yang berbedapula.

Secara umum, urutan resistensi berbagaimikroorganisme dapat digambarkan sebagai berikut:Virus> Bakteri spora > bakteri vegetative> Yeast>mould

Gambar 5. Respon mikroorganisme terhadapradiasi dan nilai 010

Nilai 010 (0 10 value)

Nilai D I 0 adalah dosis radiasi (Gray atauKrad) yang diperlukan untuk mengurangi sejumlahpopulasi mikroorganisme sehingga tersisa 10 % darijumlah awal ( 90 % terbunuh dan 10 % yang dapatbertahan hidup) atau dengan faktor 10 atau satu logcycle. Jika kurva dosis - survival adalah linier. DIOdengan mudah dapat dibaca dari kurva dandinyatakan dalam unit dosis radiasi. Kurva ini jugamenggambarkan resistensi dari mikroorganismeterhadap sterilisasi radiasi. Jika kurvanya diawalidengan bentuk bahu (shoulder). nilai D I0 dapatdiperoleh dari bagian kurva yang bergaris lurus(bagian eksponensial).D I0 dapat diperoleh dari gradien garis turus kurvainaktivasi atau dapat dihitung dengan persamaanberikut:

Nilai DID = D[log No -log tV]

Dengan:D = Dosis radiasi

No = Jumlah mikroorganisme awalN = Jumlah mikroorganisme yang survive pada

dosis radiasi DUntuk kurva respon berbentuk konkav, yang

terbaik adalah dengan mengambil dosis inaktivasi.sebagai contoh dosis untuk menginaktivasikan 90%atau 99% dari populasi sel awal yang hidup ataumenggunakan Most Probable Effective Dose(MPED).Nilai DIO beberapa mikroorganisme dapat dilihal

pada Tabel 2.,0'

RADIASI

Efek tidak langsung

RADIASI """"-+ AIR - RAD~ BEBAS

Difuind11<olb.b" =01.

K<odolm>.~"",W<u1 :+•

TA1tf:RT

Ditinjau dari kerusakan biologi yang terjadi.tidak ada bed any a apakah kerusakan yang tet:jadidisebabkan oleh efek langsung (ltau' efek tidaklangsung. Namun demikian. kebanyakan kerusakanradiobiologi tet:iadi sebagai akibat dari efek tidaklangsung karena sel-sel dan jaringan mengandungkurang lebih 70 - 90 % air.

Rcspon Mikroorganisme Terhadap Radiasi

Respon. mikroorganisme terhadap radiasidiukur dari suatu kurva inaktivasi atau kurva

dosis/respon. Kurva ini dibuat dengan cara meradiasimikroorganisme yang memiliki jumlah awal tertentupad a beberapa dosis radiasi. Ada 3 bentuk umum darikurva inaktivasi.yaitu:I. Kurva survival eksponensial (exponential survival

curve). Terdapat hubungan linier an tara fraksiyang dapat bertahan hidup (survivc) yangdinyatakan dalam log dan dosis. l3eberapamikroorganisme yang sensitive terhadap radiasiumumnya menunjukkan kurva ini.

2. Kurva survival berbahu (shouldered survival

curve). Membentuk kurva bahu pada dosis yangrelatif rendah dan diikuti dengan linier pada dosisyang semakin tinggi. Terbentuknya kurva bahu inikarena adanya perbaikan (repair) kerusakan yangterjadi pada dosis rendah.

3. Kurva survival konkaf (concav survival curve).Fraksi yang bertahan hidup bcrkurang dcnganhcrtal11hahnya dosis . .lcnis kurva ini dischulkonkar dcngan ekor yang resistcn. Kurva jenis iniumumnya tet:iadi pada populasi mikroha yanghcterogen atau populasi campuran.

Kurva inaktivasi mikroorganisme ditunjukkan olehGamhar 5.

Oleh karena itu mikroorganisme dari jenisherbeda akan memberikan respon radiasi yang

,~,

1~'

w'

'.- shO\ddefed

DoSIS (k(M

Proseding Perlemuan dan Presenlasi IImiah TeknologiAkse/eralnr dan Aplikasinya

"disi khll.\·lIs. .fuli 2006 : 78 - 86

82

Edisi khuslIs.Ju/i 2006

Tabe 2. Nilai D10 beberapa mikroorganisme.

Mikroorganisme Nilai DIOMedium iradiasi

(kGv)YEAST Sacharomyccs cerevisiae

0,5Salin' 5 %

Torulopsis candida

0,4gelatinSalin + 5 %gelatinMOULD Salmonela typhimurium

Buffer pospatEschericia coli

0,2Buffer pospat

Staphylococcus aureus

0,09Salep mata

Pseudomonas sp

1,4Buffer pospat

Streptococcus faecium

0,03-0,06Buffer pospatMicrococcus radiodurans

2,6Buffer pospat2,2MIKROBA SPORA Bacillus subtilis

0,6Salin + 5 %Bacillus pumilus E601

1,7gelatin

Bacillus pumilus E601

3,0Air

Bacillus spacric\ls

tO,OKeringSenyawa organickeringVIRUS G igi dan mulut

13,0Beku -60C

vaccinia1,7Dalam vakum

FAKTOR-FAKTOR YANG MEM­PENGARUHI .RESPON MIKROORGA­NISME TERHADAP RADIASI

Mikroorganisme yang berbeda jenis akanmcmbcrikan respon terhadap radiasi yang berbedasehingga akan menghasilkan kurva dosis/respon yangbcrbeda pula. Kondisi fisika dan kimia lingkungandimana mikroorganisme itu diradiasi juga mempunyaiefek yang berarti pada responnya terhadap radiasi.Faklor-faklor yang mempengaruhi responmikroorganisme tcrhadap radiasi antara lain:1. Tempcratur

Kondisi beku meningkatkan resistensi mikrobavcgctatif. Mikroorganisme lebih bersifat sensitif pad alingkungan cair dibandingkan dengan iradiasi dalamkeadaan beku. Peningkatan ini disebabkan olehimobilisasi radikal bebas dan menccgah difusinyajikamcdiumnya adalah beku, schingga efek tidak.langsung sangat terhambat.2. Oksigen

Radikal bebas dapat bereaksi dengan molekul­molekul oksigen dan reaksi tersebut sangat berartikarena akan menghasilkan radikal-radikal peroksi,yang beberapa diantaranya dapat menyebabkanpengrusakan secara biologi. Pada umumnya,mikroorganisme menjadi lebih sensitif terhadapradiasi dcngan adanya oksigen dibandingkan tanpaoksigen. Efek letal ionisasi radiasi padamikroorganisme meningkat dengan adanya oksigen.Scbaliknya pad a kondisi bebas oksigen total, baikdalam kondisi basah maupun kering, resistensimikroba biasanya meningkat.

STER/L1SAS/ PRODUK KESEHATAN (HEALTH CAREPRODUCTS) DENGAN RAD/AS/ BERKAS ELEKTRONDarmawan Darwis

/SSN 14/1-/349

3. AirMikroorganisme lebih tahan terhadap radiasi

dalam keadaan kering dari pada adanya air ataukandungan air aktif tinggi. Dalam kondisi air aktifrendah atau kering, jumlah radikal air bebas yangdihasilkan olch radiasi adalah rcndah schingga efckkerusakan akibat rcaksi tidak langsung juga kecil.Untuk bakteri bentuk spora, adanya kandungan airyang rendah dari spora mcrupakan penyehab utallladari resistensi bakteri spora tcrhadap radiasi.Kandungan air protoplas spora kurang dari 10 %beratnya, sebaliknya bakteri vegetatif mengandung70% beratnya. Jadi kerusakan tidak langsung yangdisebabkan oleh serangan radikal bebas yang berasaldari intraselular air menjadi sangat kecil pada bakterispora. Selama germinasi, kandungan air protoplasspora bcrtambah dan karena itu resistensi radiasinyasangat berkuning.4. Siklus sel (cell cycle)

Kebanyakan mikroorganismc menunjukkanresistensi yang lebih tinggi pad a fase pertumhuhanstasioner dari pada fase pertumbuhan logaritmik. Inimungkin disebabkan oleh dcgradasi DNA yanglambat dan kemampuan mempcrbaiki kcrusakansingle break yang tinggi dalam fase stasioner.5. Bahan kimia

Komposisi medium dimana mikroba itu hcradadapat menyebabkan mikroha tcrlindungi (resistensibertambah) atau menjadi lebih sensitif terhadapradiasi. Senyawa-senyawa kimia yang bcrsilatmelindungi bekerja dengan cara menghabiskanoksigen (oxygen depletion) selama iradiasi. Senyawa­senyawa tersebut antar lain 1-12S, alkohol alilatik,dimetil sulfoksid, tiourea. gliserol, sistcin danglotation. Sebaliknya,' senyawa-senyawa nitrat dannitrit menyebabkan mikroba menjadi sensitil'.

TINGKAT JAMINAN STERILITAS

(STERILITY ASSURANCE LEVEL, SAL)1171

Suatu produk dikatakan steril bila produktersebut be bas dari mikroorganisme hid up. Telahdiketahui bersama bahwa tidak ada satu sistem

sterilisasi pun yang mampu untuk mengukur nilaiabsolut tersebut dan oleh karena itu semua prosessterilisasi mempunyai keterbatasan dalammenghancurkan mikroorganisme. Oleh karena itusuatu jaminan sterilitas absolut tidaklah mungkin danselalu terdapat suatu probabilitas teoritik dari nonsterilitas yang dikenal dengan sterility assurance level

(SAL). SAL adalah probabilitas mikroorganismehidup yang ada pada suatu produk setelah prosessterilisasi. SAL dinyatakan dalam 10·n. SAL 10-6

artinya dari satu juta produk yang disterilkan hanyaboleh satu produk yang tidak steril. SAL 10-3 artinyadari seribu produk yang disterilkan hanya boleh satu

83

Edisi khuSIIS, Juli 2006 /SSN 1411-/349

PEMILIHAN DOSIS STERILISASIYANG DIPERLUKAN

Prosedil1g Perlemuan dan Presenlasi IImiah TeknologiAkseleralor dan Aplikasinya

Edisi khusus, Jllii 2006 : 78 - 86

produk yang tidak setril. Pemilihan nilai SALdidasarkan atas penggunaan produk tersebut. Untukproduk yang digunakan berkontak langsung denganjaringan tubuh atau darah nilai SAL adalah 10-6.

Scdangkan untuk produk yang tidak berkontaklangsung dcngan darah mempunyai SAL 10.3. Tabel3. Contoh bcberapa produk dengan berbagai tingkatSAL.

Tabel 3. Nilai SAL dari beberapa alat kesehatandan sediaan farmasi

Pemilihan dosis 25 kGy atau 2,5 Mrad untuksterilisasi peralatan medis pertama kali diusulkanpad a tahun 1959. Pemilihan ini tidaklah sewenang­wenang, tapi ditentukan atas dasar data-data yangada. Namun demikian aplikasi faktor keamanan 40 %yang ditambahkan dapat menyebabkan overkilled.Oosis 25 kGy tersebut masih terus sering digunakanatas dasar kepercayaan dalam filosofi sterilitasabsolut. Selama bertahun-tahun pemilihan dosis 25kGy ini sangatlah aman, sederhana dan mudahdiberikan oleh operator iradiasi.

Oengan adanya satu seri standar intemasionalISO 11137 maka sangatlah dimungkinkan untukmenentukan dosis sterilisasi yang diperlukan untukmensterilkan suatu produk kesehatan.

Pada prinsipnya, pencntuan dosis sterilisasidipengaruhi olch beberapa faktor yaitu:

I. .Iumlah (bioburden) dan tipe (nilai 0 I0)mikroorganisme kontaminan yang ada padaproduk scbelum disterilisasi.

2. N ilai SAL yang diharapkan (10'").3. Kondisi stcrilisasi yang digunakan

Bcrdasarkan faktor-faktor tersebut diatas maka

untuk mendapatkan dosis sterilisasi yang serendahmungkin. maka dipcrlukan pcncrapan cara-caraproduksi yang baik (GMP) dalam memproduksiproduk kesehatan tersebut' sehingga jumlahkomtaminasi awal mikroorganisme yang ada padaproduk dapat ditekan seminimal mungkin.

PRODUK KESEHA T AN YANG TELAHDISTERILKAN DENGAN TEKNIK RA­DIASI ELEKTRON BEAM

Penggunaan berkas elektron untukmensterilkan prod uk kcschatan sccara komcrsialmcningkat secara tqjam dalam bcbcrapa dekadcterakhir. Hal ini disebabkan karena tcknologinyatelah terbukti, aman dan lebih ekonomisdibandingkan dengan gas EtO(1Rl. Di Ncgara-negaramaju sept:rti Amerika, Jepang, Australia, German.Korea dan Inggris, terdapat banyak fasilitasAkselerator Elektron yang digunakan secarakomersial untuk mensterilkan produk kcsehatanseperti kateter, syringes, dialiser, contact lenssolution, containers, dressings, bahan baku obat, obatmata dan lain sebagainya. Penggunaan berkaselektron akan terus meningkat dimasa yang akan

84

Berdasarkan ketentuan dalam standar

Internasional ISO 11137, maka pcncntuan dosissteriliasi produk kesehatan dapat dilakukan denganlangkah-Iangkah sebagai bcrikut:I. Pcnentuan nilai SAL. Scbelum suatu produk

kesehatan disterilkan dengan radiasi, maka harusditentukan tcrlebih dahulu tingkat jaminansterilitas (SAL) yang diinginkan. Untuk produkyang berkontak langsung dengan tissue/darah.SAL = 10.6

2. Tentukan kontaminasi awal mikroorganisme(bioburden). Untuk menentukan jumlah mikrobayang mengkontaminasi prod uk kesehatan dapatdigunakan teknik yang sesuai seperti swabbing.flushing, vortex mixing dan lain sebagainya

3. Tentukan dosis v.erifikasi. Setelah jumlahkontaminasi awal produk didapatkan. maka'dosisverifikasi dapat diketahui dengan melihat pad aTabel B I

4. Iradiasi produk pada dosis verifikasi. Setelahdosis verifikasi didapatkan, maka sejumlahsam pel (100 sampcl) diiradiasi pada dosisverifikasi tersebut. Kemudian terhadap sam pelterse but dilakukan penghitungan jumlahkontaminasi yang masih ada . .Iika tidak terdapatlagi mikroorganisme hidup pada sam pel tersebut.dosis verifikasi dapat diterima.

5. Oosis sterilisasi yang digunakan. Setelah dosisverifikasi diterima, maka dosis sterilisasi yangdiperlukan dapat dilihat pada Tabel B I pada SAL= 10.6

Secara lebih detail cara pencntuan dosissterilisasi produk kesehatan dapat dipel~iari pada seriinternasional standar ISO 11137.

LANGKAH:-LANGKAH DALAM ME­NENTUKAN DOSIS STERILISASI 12,7-1°1

SAL 10-6

• Bone graft• Syringes.Jarum suntik• Benang suntik.Tetes mata

• Sarong tangan bedah• Pisau bedah dan peralatan

operasi lainnya.Internal cateter

SAL 10-3

• Kantung unn• Bedak bayi• Bahan pengemas• Bioassay plate• Sarung tangan

experimen• Kondom

Edisi khllslIs.JIIIi 2006 /SSN f./1I-/3./9

Gambar 6. Produk kesehatan yang telahdisterilkan dengan elektron beam

dating. 13agaimana dengan di Indonesia? Fasilitassterilisasi radiasi seeara komersial telah ada yaitu PT.Relion. Jakarta. Namun radiasi yang digunakanadalah sinar gamma. Sedangkan fasilitas radiasikomersial menggunakan berkas elektron belum ada.

13eberapa contoh produk alat kesehatan yangtelah disterilkan dengan cara radiasi diperlihatkanpada Tabel 4 dan 5 serta Gambar 6.

f:]0~:~.,.....,.......r-;1~ •....•...•...'" I·~r:::::::::I~

[illc:JCJ

~~~

Tissue gran

iI'~.• Jt.' •.•

Pembalut luk •• hldrogef

Hemodlalloer

Tabel 5. Sediaan farmasi yang telah disterilkllndengan radiasi

NO Prod uk ContohI

Salep kulit Salep neomisin sulliltberbasis

Tetracycline tropicalPolietilen

oitmentglikol 2

13ahan baku Bentonite powder, ergotobat

powder,natrium fluorosein.ekstrak kering beladona3

Salep mata Atropine sulfat,dalam basis

chloramphenicol,parafin

tetrasiklin. hidrokortisondan neomisin dll4

I'engemas Botol plastik, Botol tetesmata, Tutup botolKontainer plastik5

Preparat Pitostignin salisilat.optalmik dalam

papain, tetrasiklinbasis minyak6

Bahan baku Baby powder. herbal mixobat

powder, cosmetic brush.eye cleaner solution. skinshooting powder

DAFT AR PUST AKA

[I] Http://W\.V\V.Z<.J.IS.COI11.Plastics

[2] International Standard Organization (ISO)11137, Sterilization of Health Care Products ­

Requirements for Validation and RoutineControl - Radiation Sterilization, first edition.1995.

[3] GEORE WEST, Different SterilizationMethods, UNDP/RCAIIAEA RTC on Industrial·

Radiation Sterilization: Regulation, Standardand Enforcement, Kuala Lumpur, Malaysia,]996

[4] NORIMAH YUSOF, Dose Setting forSterilization of Medicall Devices, UNDP/RCAIIAEA RTC on Industrial Radiation Sterilization:

Regulation, Standard and Enforcement, KualaLumpur, Malaysia, ]996

[5] HttpIIWWW.Zeus.Com. Sterilization of Plastics

[6] G.O. PHILLIPS, Radiation Sterilization ofTissue Allografts for Transplant Surgery, inIsotope and Radiation Technology for Industry.S.M. Rao (Eds), ]994.

[7] ]nternational Standar Organization, ISO I] 737-I: Sterilization of Medical Devices

Microbiological Methods - Part]: Estimation of

Tabel 4. Peralatan medis yang telah disterilkandengan radiasi

NO Produk ContohI

Sarung tanganSarung tangan bedah,(gloves)

Sarung tangan ekperimenPembun kus alat bedah2

Kateter 13alon kateter, Latekskateter3

I 13aju bedahI Surgic~1 gowns, Masker(surgical wear)operasl

Surgical caps4I Pengemas I Botol plastik, Botol tetes

mata, Tutup botolKontainer plastik5I Consumer I Kondom, Cotton buds

6

I Tissue graft I Tulang, Amnion,

Jaringan lunak7I Hidrogel Pembalut luka hidrogel,

Lensa kontak8Tissue Gaft Graft Tulang. amnion

membran, tendon

Sterilization of

STER/L1SAS/ PRODUK KESEHATAN (HEALTH CAREPRODUCTS) DENGAN RAD/ASI BERKAS ELEKTRONDarmall'an Darwis

85

Edisi khllslIs. Juli 2006

Population of Microorganisms on Products, firstedition, 1995

18] International Standar Organization, ISO 11737­2: Sterilization of Medical Devices

Microbiological Methods - Part 2: Test ofSterility Performed in the Validation of aSterilization Process, first edition, 1998

[9] International Standar Organization, ISO 11737­3: Sterilization of Medical Devices

Microbiological Methods - Part 3: Guidance onEevaluation and Interpretation of BioburdenData, first edition, 2004

[IO]Technical Specification (ISOrrC 13409):Sterilization of Health Care Products ­Radiation Sterilization - Substantiation of 25

kGy as a Sterilization Dose for Small orInfrequent Production Batchs, first edition, 2002

[11]Departemen Kesehatan Republik Indonesia,Farmakope Indonesia Edisi IV, Jakarta, 1994

[12]PUDJOHARJO, S., Teknologi Mesin BerkasElektron, Diktat Materi Kuliah BatanAccelerator School, Yogyakarta, 7 - 18 Juni2004.

Proseding Pertemllan dan Presentasi IImiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

Edisi khllslls. JlIli 2006 : 78 - 86

ISSN 1./11-13./9

[13]SADAT, T., ROSS, A.. AND LEVEZIEL, 1-1.,

Recent Development in Electron Beam MachincTechnology, dalam Isotopes and RadiationTechnology in Industry, Rao S.M., andKulkarni, K.M. (Eds), 1994, p.53.

[14]DANU, S., Dasar-dasar Aplikasi Mesin BerkasElektron, Diktat Materi Kuliah Batan

Accelerator School, Yogyakarta, 7 - 18 .Iuni2004.

[15]DARMA WAN, D., Aplikasi AkseleratorElektron dalam Bidang Industri, Kedokterandan Farmasi, Prosiding Pertemuan danPresentasi I1miah Teknologi Akselerator danAplikasinya, Yogyakarta, I Oktober 2004.

[16]PRAMUDITA ANGGRAITA, Dasar-DasarTeori Akselerator, Diktat Materi Kuliah Batan

Akselerator School, Yogyakarta, 7 - 18 .Iuni2004

[17]MARINA SAUNDER, Selection of SterilizationDose for Radiation Sterilization - A Review of

Requirements of ISO 11137 Series Standards,UNDPIRCAIIAEA RTC on Industrial Radiation

Sterilization: Regulation, Standard andEnforcement, Kuala Lumpur, Malaysia, 1996

[18]Http://WWW. ECD.com, Product sterilization,Why industry uses radiation?

86