sterilisasi radiasi

30
STERILISASI SECARA RADIASI JENIS STERILISASI : - CARA PANAS, - UAP DG TEKANAN, - GAS, - RADIASI. TEKNIK STERILISASI DINGIN COCOK: - PRODUKSI BESAR, - UTK long acting, - PENGEMAS TIDAK TAHAN PANAS. STERILISASI RADIASI MEMAKAI : - PARTIKEL ALFA DAN BETA, - ELEKTRON ENERGI TINGGI, - GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK : SINAR GAMMA, SINAR X, - SNR UV ENERGI RENDAH.

Upload: sri-iriani-batorowati

Post on 03-Jan-2016

984 views

Category:

Documents


49 download

TRANSCRIPT

STERILISASI SECARA RADIASI

JENIS STERILISASI :- CARA PANAS,

- UAP DG TEKANAN,

- GAS,

- RADIASI.

TEKNIK STERILISASI DINGIN COCOK: - PRODUKSI BESAR,

- UTK long acting,

- PENGEMAS TIDAK TAHAN PANAS.

STERILISASI RADIASI MEMAKAI :- PARTIKEL ALFA DAN BETA,

- ELEKTRON ENERGI TINGGI,

- GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK : SINAR GAMMA, SINAR X,

- SNR UV ENERGI RENDAH.

SEJARAH STERILISASI RADIASI

RADIOLISIS AIR

• H2O H20+ + e-

• e- + H2O H2O-

• H2O + H2O H+ + OH*

• H2O- + H2O H* + OH-

• H* dan OH* adl RADIKAL BEBAS : sangat reaktif, lebih reaktif drpd Ion, cepat bereaksi dg apa saja efek peruraian oleh air akan lebih cepat krn adanya radikal-2 yg akan mempengaruhi lingkungan.

• Kerusakan primer untuk mikroba, disusul oleh alat2 • Reaksi lanjut :

• H* + H* H2O2

• OH* + OH* H2O + O

• H* + H* H2

• Jika ada O2 bebas dalam media, maka akan terjadi reaksi :

• O2 + e- O2-

• O2 + 2e- O2-2

• O2-2 + H+ H2O

• O2-2 + 2H+ H2O2

EFEK RADIASI PADA MATERI

• EFEK LANGSUNG: Ionisasi pada materi.

• EFEK TIDAK LANGSUNG: - radikal bebas (hasil radiolisis air) berinteraksi dg materi dan membentuk senyawa lain.

• EFEK RADIASI PD SEL:• - efek pd membran sel.• - efek pd metabolisme energi mis- produksi ATP dan fosforilasi• - efek pd enzim• - efek pd proses sintesis• - penurunan sintesa DNA• - efek pd kromosom• -efek pd pembelahan sel• Catatan:- Proses tgt dosis radiasi dan sifat dr sel,- Kematian sel

sebab kumulatif dr kerusakan,- Mutasi bersifat genetik.• Khamir dan kapang lebih sensitif drpd bakteri. Makin kecil benda

makin tahan thd radiasi (virus lebih tahan). Makin besar benda , makin kecil diperlukan dosis utk sterilisasi.

• DNA sangat sensitif thd radiasi

DOSIS RADIASI UNTUK STERILISASI (D10)

• D10: Dosis yg diperlukan untuk membunuh mikroba sebanyak 1 desimal atau 1 siklus log (90% mati)

• Harga D10 bervariasi dan umumya konstan pd kondisi yg tetap.

• Parameter D10 merupakan parameter Daya Tahan.

• Untuk menekan ongkos produksi, maka Kontaminasi awal harus serendah mungkin dosis diperlukan rendah kerusakan bahan menjadi rendah.

• Contoh:• Kontaminasi bakteri pd antibiotik awal 103 bakteri/g. Dalam vial ada

10g sampel, kontaminasi 104 bakt. Dosis yg paling tahan D10= 2 KGy. Jika dosis 25 KGy maka dapat membunuh 25/2 = 12,5 siklus log atau 1012 mikroba terlalu tinggi dosis karena hanya 1 kuman hidup pada 108 ( 1012/104= 108)

KURVA DAYA TAHAN MIKROBA

• Kurva daya tahan/kec bunuh mikroba dibuat dg mem plot log juml mikroba yg masih hidup terhadap WAKTU atau DOSIS dr Metoda yg digunakan.

• Bila Proses pembunuhan mikroba dengan cepat kurva berbentuk garis lurus atau linier DAYA BUNUH SEC EKSPONENSIAL.

• Dengan cara ekstrapolasi jumlah yg hidup dapat dihitung sampai jumlah yg tak mungkin didapat dengan eksperimen Lab.

…. KURVA DAYA TAHAN

MEKANISME PROSES STERILISASI

• PROSES STERILISASI DIDASARKAN PD:• INAKTIVASI ENZIM MIKROBA DAN GANGGUAN PD

METABOLISME YG MENYEBABKAN MIKROBA KEHILANGAN KEMAMPUAN MEMBELAH DIRI.

• MEKANISME PEMBUNUHAN MIKROBA:• - 1. Proses panas kering : Oksidasi• - 2. Proses panas-uap : Koagulasi protein.• - 3. Cara gas atau seny kimia: reaksi senyawa dg mikroba• - 4. Cara filtrasi: menyaring mikroba (tidak mati), utk larutan & udara• - 5. Iradiasi sn Gama: Ionisasi sel mikroba, terutama DNA

KONTAMINASI AWAL VS D10

KURVA DAYA TAHAN VS JENIS MIKROBA

KURVA DAYA TAHAN JENIS MIKROBA VS PROSES YG DIPAKAI

• Kurva I (Bonggol).– Spora: aktivitas krn panas lebih cepat dr daya kecepatan bunuh proses.– Vegetatif: penyebaran bakteri berkelompok.

• Kurva II ( Bahu).- Aktivasi spora krn panas seimbang dg daya bunuh, bakteri berkelompok.- Bahu lebar: khas untuk Micrococcus radiodurans yg terjadi akibat radiasi sampai dosis tertentu.

• Kurva III ( Ekor).- Kurva ini khas untuk campuran beberapa jenis mikroba dg daya tahan yg berbeda.

Dengan cara ekstrapolasi, jumlah mikroba yg hidup dapat dihitung sampai jumlah yg tidak mungkin didapat dg eksperimen laboratorium

BAHAN PENGEMAS

• FUNGSI PENGEMAS: MEMPERTAHANKAN STERILITAS BHN SAMPAI DIPERGUNAKAN.

• PERSYARATAN BAHAN PENGEMAS:• 1. PERMEABEL THD GAS ATAU SNR YG DIGUNAKAN DLM

– PROSES.• 2. MEMPUNYAI KEKUATAN MEKANIK YG CUKUP.• 3. EFEKTIF SBG PENGHALANG MASUKNYA MIKROBA.• 4. TERGANTUNG PD METODA YG DIGUNAKAN.

• METODA VS BAHAN PENGEMAS.• STERILISASI PANAS-UAP: KERTAS KARTON, SELOFAN YG

PERMEABEL THD UAP.• STERILISASI PANAS-KERING: WADAH DR METAL, AL-FOIL,

BEBERAPA JENIS KERTAS.• STERILISASI GAS ETO : KERTAS/PENGEMAS DG DISAIN

KHUSUS.• STERILISASI IRADIASI : KERTAS PLASTIK FILM SPT

POLIETILEN. PILIHAN BAHAN PENGEMAS UTK METODA INI LEBIH LUAS.

METODA STERILISASI

• 1. STERILISASI PANAS: digunakan panas uap atau kombinasi panas, uap dan zat kimia. Cocok utk alat/bahan yg tak rusak/ terurai oleh panas. Makin tinggi suhu, makin pendek waktu yg digunakan.

• 2. STERILISASI UAP: bahan/alat yg disteril hrs kontak dg uap jenuh• 3. STERILISASI CARA TINDALISASI: Utk bahan yg tidak tahan panas,

Cara: panaskan 800C, 30 menit, selama 3 hr.• 4. STERILISASI PANAS-KERING: Bahan hrs tahan 2000C (dlm Oven).

Panas 170-1800C selama 1 jam cukup utk mensterilkan• 5. STERILISASI GAS DAN UAP. Digunakan ETO (etilen oksida) dan

uap formalin.• 6. STERILISASI RADIASI: cara ionisasi dan sn UV. Cara ionisasi dg sn

Υ atau sn X , atau partikel elektron energi tinggi.• 7. STERILISASI BAHAN KIMIA: Alkohol 70-80%, aldehida, Iodium

IRADIASI SINAR GAMA

• Disebut RADIASI PENGION radiasi energi yg terserap oleh benda berinteaksi dg benda tsb menimbulkan IONISASI, EKSITASI, REAKSI KIMIA mengubah proses kehidupan sel.

• Pada mikroba : DNA berubah sel tak dapat membelah.• Penurunan angka kuman (pasteurisasi) dosis: 0,4 – 1 Mrad, misal

utk bahan baku obat dan kosmetika.• Dosis radiasi tgt pd• - angka kuman, kapang, khamir sebelum radiasi.• - daya tahan mikroba atau bahan thd radiasi• - lingkungan saat radiasi• - tujuan pemakaian bahan• KEUNTUNGAN: tidak menyebabkan kenaikan suhu yg berarti

cocok utk mensterilkan bahan yg tidak tahan panas. Jika dipakai dosis 2,5Mrad (25 kGy) maka energi terserap sebesar 2,5 x 104J/kg yg jika diubah menjadi panas menghasilkan 6 kal/g yang hanya menaikkan suhu air 60C

DOSIS STERILISASI

• D10 = 2,303 ND = N0. e - 2,03.D/D10 atau ND = N0.e –D/De

• K

• N0= angka mikroba awal pd dosis 0

• ND: angka mikroba yg masih hidup setelah dosis D.

• D: dosis radiasi dapat dinyatakan dlm Gy atau rad

• De: dosis radiasi utk mereduksi jumlah mikroba menjadi 1/e

• D10: dosis adiasi utk mereduksi jumlah mikroba satu desimal.

• E -D/De disederhanakan menjadi 10 D/D10 ND/N0= 10 –D/D10

DOSIS RADIASI

FAKTOR DAYA TAHAN MIKROBA• Faktor yg mempengaruhi daya tahan mikroba thd Radiasi :• - 1. Genetika• - 2. Bentuk kuman• - 3. Suhu : pd suhu rendah, mikroba lebih tahan radiasi• - 4. Kadar air: lingkungan es (solid water) lebih tahan radiasi.

– Lingkungan air stl radiasi menaikkan daya tahan komp radikal bebas akan memulihkan luka akibat radiasi.

• - 5. Oksigen. Gas oksigen yg terkena radiasi pengion Oksigen Radikal yg reaktif bereaksi dg spesies kerusakan dipercepat.

Reaksi terbagi 2 : tergantung O2 (O2-dependent) dan tidak tergantung O2 ( O2 independent).

• Oksigen : penghalang proses repairing (perbaikan) kerusakan DNA.• Dengan suasana ANOKSID (bebas O2) mikroba tahan radiasi

PENGARUH LINGKUNGAN THD DAYA TAHAN SPORA

• Lingkungan lembab setelah radiasi menaikkan daya tahan spora, sebab komponen radikal bebas yg ditimbulkan radiasi pengion -> memulihkan luka radiasi yg yg terjadi.

• Fase pertumbuhan : paling tahan bila fase diam atau fase stasioner.

• Kecepatan dosis radiasi: dosis cepat daya tahan menurun

• Pengaruh lingkungan setelah radiasi: suhu dibawah optimal akan merangsang pemulihan kuman vegetatif

• Kadar air tinggi merangsang pemulihan spora kuman.

PENENTUAN DOSIS STERILISASI• Biasanya dosis: 2,5 Mrad (25 kGy) tgt JUMLAH kontaminasi awal• Dosis 2,5 Mrad menjamin sterilitas bila kontaminasi awal , 105/g

atau /alat dg faktor keamanan 106, bila kontaminasi tinggi dosis >• Faktor keselamatan 106 artinya dari 106 unit alat yg disterilkan

hanya diperbolehkan satu alat tidak steril.• Faktor keselamatan:

• FK = 10 -D/D10 > 106

• N0

• N0 : jumlah mikroba awal/ kontaminasi awal• D : Dosis sterilisasi• D10 : Dosis radiasi utk mereduksi mikroba

satu desimal• FK : Faktor keselamatanD10 diambil dr harga D10 mikroba yg paling tahan radiasi,

hasil isolasi bhn yg akan disterilkan. Contoh:Proses panas uap : spora Bacillus stearothermophilusProses Panas-kering: spora Bacillus subtilisProses Iradiasi: spora Bacillus poemilisProses Gas: spora Bacillus subtilis

FAKTOR KESELAMATAN membunuh KUMAN

• CONTOH :• 1. Kontaminasi awal 103 mikroba/g. Dalam vial ada 10 g sampel,

maka jumlah mikroba 104, D10 : 2kGy (yg paling tahan).

• Jika dosis 25 kGy , berapa FK.?.• JAWAB:• Dosis 25 kGy dpt membunuh 25/2 = 12,5 siklus log atau 10 12,5

mikroba atau sekitar 1012.• maka Faktor keselamatan (FK): 1012/104 = 108 (dosis terlalu

tinggi) 1 tidak steril dlm 108 .

• 2. Kontaminasi awal 103 kuman/g. Bila ada sampel 100g dan Dosis 20kGy. Berapa FK.?.

• JAWAB: Mikroba 103 x 100 = 105

• Daya bunuh = 20/2 = 10 siklus log FK :1010/105 = 105

INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI

INTERAKSI RADIASI DG MATERI

SATUAN DOSIS RADIASI

Roentgen : untuk megukur radiasi paparan

Rad : untuk dosis serap

Rem : untuk dosis setara.

Satu Roentgen: sejumlah radiasi sinar X atau gama yg menghasilkan 1 esu (electric static unit) ion positif dan negatif dlm 1 cm3 udara normal (NTP) atau energi snr X atau gama yg diserap dlm 1 g udara 1 R = 1 esu /cm3 udara (NTP) = 87,8 erg/g udara.

Satu esu: ion positif atau negatif yg dihasilkan dlm volume 1 cm3 udara normal oleh sn X atau gama (1 Roentgen)

Satu Rad (Radiation Absorbed Dosen): sejumlah energi yg diserahkan kpd suatu medium oleh partikel (radiasi) pengion per satuan massa dr bahan yg diradiasi pd tempat yg diamati. 1 Rad = 100 erg/g = 1,14 R.

RBE ( Relative biological effectiveness)

• RBE: perbandingan antara Dosis Radiasi dlm Rad dr snr X standar utk menimbulkan efek biologi tertentu, thd dosis radiasi lain yg dapat ditimbulkan oleh sn X standar. Sbg standar biasanya diguakan snr X dg tegangan 250 kV.

• REM (Roentgen Equivalent Man): Dosis setara untuk semua jenis radiasi pengion digunakan utk efek biologi yg terjadi pd jaringan hidup yg terkena radiasi satuan Biologi.

• REM = RAD X RBE• _______________________________________________________• SUMBER RADIASI EFEK BIOLOGI RBE• _______________________________________________________• Sinar X,ß,Υ, elektron Seluruh tubuh 1• (organ pembentuk darah)• Proton, netron cepat Katarak 10• Partikel alfa Karsinogenesis 10• Loncatan inti berat Katarak 10

FAKTOR WAKTU

• Persyaratan utk bekerja dg zat radioaktif.

• T = D/R T= waktu• D= jumlah Dosis yg diterima• R= Kecepatan Dosis.• Bekerja dalam medan radiasi yg tinggi Waktu paparan jadi

krusial• Contoh: • Seorang Radiografer hendak melakukan pemeriksaan las

sambungan pipa dg zat radioaktif/sinr X dlm medan radiasi 25 mR/jam. Berapa waktu yg diperbolehkan utk bekerja tiap hari agar ia tidak menerima radiasi yg berlebihan.?.

• Jawab: 1 minggu = 5 hr kerja, Dosis rata-2 dlm 1 minggu 100mR dosis setiap hari = 100mR/5= 20 mR. Kec dosis x waktu = jumlah dosis 25mR/jam x waktu = 20 mR

• Waktu yg diperbolehkan = 20/25 x 1 jam = 48 menit.•

FAKTOR JARAK

• Intensitas radiasi dlm hampa udara maupun diudara dr suatu sumber radiasi, akan mengikuti Hukum “ kebalikan kuadrat jarak” (inversion square law). Makin jauh jarak dr sumber radiasi intensitas radiasi semakin lemah.

• D2 = D1 x (d1)2/ (d2)2

• D1 = kec dosis pd jarak square d1 dr sumber• D2= kec dosis pd jarak square d2 dr sumber.• Rumus hanya berlaku bila sumber berupa titik. Contoh:• Sebuah sumber Co-60 diukur jarak 1 m memberikan kec dosis

0,125R/jam. Berapa jarak agar tidak menerima dosis 100mR/minggu (1 minggu= 5 hr kerja). Jawab:

• Dosis yg diterima= 100mR/5 = 20 mR/hari. Kec dosis= 125 mR/jam• Kec Dosis (D2/D1) dg jarak x m 125/20 =6,25 m=x2/12 • x= 2,5m atau jarak = 2,5 m• Sec empiris, kec dosis pemancar Υ berupa titik, utk energi 0,3-3

Mev, Rumus , D= 0,54 C Σ E, dimana D: kec dosis R/jam jarak 1 m, C: aktivitas (Curie); Σ E: energi lebih sn Υ/disintegrasi (Mev)

• Untuk Sinar ß: D= 2700 Crad/jam pd jarak 10 cm

FAKTOR PENAHAN RADIASI

• Untuk melindungi Pemakai Radioisotop harus dipakai Penahan Radiasi : benda yg diletakkan antara sumber dan orang radiasi akan diserap oleh benda tersebut (sebagian atau seluruhnya).

• Besar kecilnya Radiasi yg diserap oleh Penahan Radiasi tergantung• 1. Jenis radiasi• 2. Energi radiasi• 3. Jenis benda• 4. Tebal benda• Half value layer = Half value thickness (HVT): Ketebalan tertentu

dari suatu jenis benda yang dapat menyerap radiasi SEPARUH dari dosis mula-mula.

• Dalam menggunakan Penahan Radiasi, diusahakan letaknya sedekat mungkin dengan sumber radiasi

PENAHAN RADIASI

• PENAHAN RADIASI SINAR ALFA• Radiasi ini berupa partikel yg bila mengenai benda energi cepat

terserap.• Dengan beberapa mm tebal benda sudah dpt menyerap seluruh

energi partikel alfa.• Contoh: karet tipis, perspex, kertas, card board• PENAHAN RADIASI SINAR BETA• Penetrasi Sn ß lebih besar drpd α.• Jarak tembus diudara 1 m utk energi 0,5 Mev dan +- 10 utk 3 Mev.• Bila melalui benda sn ini mudah terserap sebab radiasi partikel.• Berkurangnya fluks radiasi ini melalui benda adalah eksponensial• Ketebalan ebsorben yg dibutuhkan utk mengurangi radiasi ini biasa

diyatakan dlm istilah “ equivalent thickness” (mg/cm).• Aluminium foil (Perspex) dan karet tipis dpt menyerap sinar ini .

Perspex setebal 0,25 inci dpt menyerap semua radiasi Beta dg energi 1 Mev.

PENAHAN RADIASI SINAR GAMMA• Daya tembus radiasi Gamma diudara besar, kekuatannya tgt pd:• - Energi radiasi, Jenis dan Tebal benda yg dilalui.• Penahan radiasi sn Gamma, akibat 3 tipe interaksi :• - 1. Photo electric effect• - 2. Compton effect• - 3. Pair production.• Shielding (penahan) ditentukan oleh HVL (Half value thickness), mis:• Sebuah sumber Cs-137 memp kecepatan dosis 0,034 R/jam. Berapa

tebal perisai( Pb) agar jarak 3 cm memberikan kec dosis 2,5 mR/jam.?.• Jawab : • I=I0. e -µx I/I0 = e -µx diketahui µ = 1,7cm

• I: intensitas radiasi stl melalui penahan radiasi setebal x cm• I0: intensitas radiasi mula-mula; • µ= koefisien serapan linier.

• 2,5/34= e -1,7x = 0,0073 Ln 0,073 = -2,61 = -1,7.x x= 1,535• Tebal Pb = 1,535 cm

TABEL PENAHAN RADIASI