Kata kunci: Lutesium-177, Yterbium-176, DOTA-TOC, bebas pengemban, radioterapi

Transkripsi

1 PROSES PRODUKSI 177 Lu DARI AKTIVASI NEUTRON Yb-176 DIPERKAYA UNTUK PENANDAAN 177 Lu-DOTA-TOC POSTER PROCESS OF 177 Lu PRODUCTION FROM Yb-176 ENRICHED NEUTRON ACTIVATION FOR 177 Lu-DOTA-TOC Triani Widyaningrum, Triyanto, Endang Sarmini, Umi Nur Sholikhah, Rien Ritawidya Pusat Teknologi Radioisotop dan Radiofarmaka, BATAN, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang Selatan Telp Fax triani@batan.go.id Abstrak. Pemanfaatan Lutesium-177 banyak digunakan sebagai radioimunoterapi, dimana radiolantanida Lu-177 dikonjugasikan ke antibodi yang selektif terhadap jaringan tertentu sehingga partikel dari radiolantanida tersebut dapat dimanfaatkan untuk menghancurkan atau merusak jaringan sel kanker. Lutesium-177 yang diperoleh dari aktivasi neutron Yb-176 diperkaya menghasilkan Lu-177 bebas pengemban dan aktivitasnya lebih besar dibanding menggunakan target Yb alam. Pemisahan Lu- 177 menggunakan metode kromatografi kolom dengan fasa diam resin Lantanida dan fasa gerak larutan HNO 3. Produk Lu-177 yang dihasilkan mempunyai kemurnian radiokimia dan radionuklida >99% pada ph 2 dengan aktivitas 5,7 mci/ml. Penandaan DOTA-TOC dengan Lu-177 bebas pengemban menunjukkan kemurnian radiokimia dan radionuklida >95% dan telah memenuhi syarat sebagai radiofarmaka yang baik untuk terapi kanker positif reseptor somatostatin. Kata kunci: Lutesium-177, Yterbium-176, DOTA-TOC, bebas pengemban, radioterapi Abstract. Utilization of Luthesium-177 is used as radioimmunotherapy widely, where radiolanthanide Lu-177 conjugated to antibodies that against certain tissue selectively so particle of the radiolantanida can be used to destroy cancer cells or damage s tissue. Luthesium-177 obtained from the Yb-177 enriched neutron activation formed Lu-177 generate non-carrier free and the activity was greater than the target from natural Yb. The production of Lu-177 using column chromatography method used Lanthanide resin as the stationary phases and HNO 3 solution as the mobile phase. The separation Lu-177 with radiochemical and radionuclide purity > 99 % at ph 2 with activity were 5.7 mci/ml. The marking of DOTA-TOC with Lu-177 non-carier free showed radiochemical and radionuclide purity > 95 % and it qualified as a radiopharmaceutical for cancer somatostatin receptor positive therapy. Keywords : Luthesium 177, Ytterbium-176, DOTA-TOC, non-carier free, radiotherapy PENDAHULUAN Radioisotop secara luas telah digunakan di berbagai aplikasi bidang kesehatan, terutama di bidang kedokteran nuklir untuk diagnostik dan terapi kanker [1]. Salah satu radiolantanida yang banyak digunakan dalam kedokteran nuklir adalah Lutesium (Lu-177). Radiolantanida ini dapat digunakan untuk penelitian dalam 30 macam aplikasi meliputi penanganan kanker usus besar, kanker tulang metastatis, lymphoma non-hodgkin dan kanker paru-paru [2]. Penggunaan radioisotop Lu-177 banyak memberikan keuntungan karena Lu-177 merupakan pemancar energi rendah, Emax 497 kev (78,6%) dan 176 kev (12,2%) sehingga tidak membutuhkan radiofarmaka pendamping D - 15

2 (Octreoscan TM ) seperti pada penggunaan Y-90- DOTA-TOC yang mempunyai energi 2,2 MeV [3]. Selain itu, Lu-177 juga merupakan pemancar 113 kev (6,4%) dan 208 kev (11%) yang sesuai untuk imaging [4]. Karakter energi radiasi ini didukung pula dengan karakteristik waktu paruhnya yang relatif panjang yaitu 6,71 hari menjadikan radioisotop Lu-177 sebagai radioisotop terapi yang ideal khususnya dalam penggunaan bersama dengan senyawa biologis aktif, misalnya antibody bertanda yang mempunyai karakter kinetika up-take yang lambat serta kemurnian dan konsentrasi radiokimianya tinggi sehingga membantu efisiensi dan optimasi penandaan [5]. Pemanfaatan Lu-177 banyak digunakan sebagai radioimunoterapi (RIT), dimana radiolantanida Lu-177 dikonjugasikan ke antibody yang selektif terhadap jaringan tertentu sehingga peluruhan dari radiolantanida tersebut dapat dimanfaatkan untuk menghancurkan atau merusak jarigan sel kanker [6]. Produksi radioisotop Lu-177 melalui dua cara yaitu yang pertama melalui cara langsung dengan mengaktivasi target Lu baik dari Lu alam ( 176 Lu 2,6%) maupun Lu diperkaya. Cara langsung dengan reaksi 176 Lu (n, ) 177 Lu, Lu- 177 yang dihasilkan merupakan Lu-177 tidak bebas pengemban dengan aktivitas jenis rendah, potensi toksisitas tinggi, tidak baik untuk penandaan biomolekul yang tersedia dalam jumlah mol rendah, dan adanya kontaminasi Lu- 177m yang mempunyai waktu paruh panjang yaitu 160 hari. Sedangkan cara kedua adalah cara tidak langsung dengan mengiradiasi Yb (Yb 2 O 3 ) melalui aktivasi neutron di reaktor nuklir sehingga dihasilkan Lu-177. Selanjutnya dilakukan pemisahan Lu-177 dari isotop Yb. Reaksi nuklir yang terjadi adalah 176 Yb(n, ) 177 Yb 177 Lu. Radioisotop Lu-177 yang dihasilkan merupakan radioisotop bebas pengemban, potensi toksisitas rendah, tidak mengandung Lu-177m, baik untuk skala pemakaian kimiawi - dalam jumlah kecil, dan waktu paruh Yb-177 hanya 1,9 jam sehingga tidak berpotensi memberikan kontaminasi radionuklida [5]. Produksi Lu-177 cara tidak langsung memiliki kendala dalam hal pemisahan isotop Lu dengan Yb, karena Lu dan Yb samasama merupakan ion trivalen sehingga kekuatan ikatnya hampir sama sehingga menyebabkan faktor pemisahannya sangat kecil. PTRR telah berhasil melakukan produksi Lu-177 dengan target Yb alam meskipun aktivitas yang dihasilkan kecil. Untuk meningkatkan aktivitas produk Lu-177 pada penelitian ini dilakukan proses produksi radioisotop Lu-177 dengan aktivasi neutron target Yb-176 diperkaya dan Lu-177 yang dihasilkan digunakan untuk penandaan DOTA-TOC sebagai sediaan radiofarmaka. BAHAN DAN METODE Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Kolom kromatografi berlapis gelas untuk proses fraksinasi yang dihubungkan dengan selang, pompa dan waterbath. Gamma Ionization Chamber (GIC) ATOMLAB 100 Plus dari BIODEX untuk mengukur aktivitas radioisotop, Neraca digital ACCULAB, Spektrometer Gamma X-COOLER with HPGe Detector untuk analisa radionuklida dan pembacaan hasil kromatografi kertas untuk mengetahui kemurnian radiokimia digunakan Autoradiografi scanner Cyclone Plus. Bahan Bahan yang digunakan adalah Alumunium inner dan outer kapsul, ampul kuarsa untuk proses iradiasi, Yb 2 O 3 (Yb-176 diperkaya 99%) dari Isoflex, resin Lantanida (LN) dari Eichrom ukuran µm, Aquabidest steril IPHA, Glasswool, HCl 32%, HNO 3 65%, D - 16

3 asam asetat 50% dan NH 4 Cl dari Merck, kertas Whatman 3 MM. Prosedur Penelitian Proses Aktivasi Yb Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN: Yb 2 O 3 ditimbang dan dimasukkan ke dalam ampul kuarsa kemudian ditutup dengan teknik pengelasan. Ampul kemudian dimasukan ke dalam kapsul alumunium (inner capsule dan outer capsule) yang masing-masing ditutup dengan teknik pengelasan. Kapsul kemudian diuji kebocorannya. Setelah lolos uji, selanjutnya dibawa ke reaktor nuklir untuk diiradiasi. Paska iradiasi, didinginkan sehingga terjadi peluruhan Yb-177 menjadi Lu-177 sempurna. Produksi Lu-177 Ampul kuarsa yang sudah dibongkar dari inner-outer kapsul alumunium dicuci dengan aquabides untuk menghindari kontaminasi, ampul dipecah dan dilarutkan dengan HCl 32% sambil dilakukan pemanasan hingga kisat, lalu ditambah H 2 O sampai kisat dan residunya dilarutkan dengan NH 4 Cl sehingga didapat bulk yang jernih pada ph 3. Proses pemisahan Lu- 177 dari isotop Yb dilakukan di dalam kolom kromatografi yang dihubungkan dengan waterbath dan pompa yang dijaga kondisinya pada suhu 50 o C, dengan fasa diam resin lantanida yang dipreparasi dengan larutan HCl, NH 4 Cl dan H 2 O [7] dan fasa gerak HNO 3 dengan konsentrasi 2M dan 4M. Penandaan Lu-177 dengan DOTA-TOC Skema reaksi sintesis DOTA-TOC dan penandaannya dengan Lu-177 selengkapnya ditunjukkan pada Gambar 1 berikut ini : Gambar 1. Skema sintesis DOTA-TOC dan penandaannya dengan Lu-177 Konjugat DOTA-TOC dilarutkan dengan 0,25 M amonium asetat ph 7,5 kemudian ditambahkan Lu-177 sebanyak 2 mci dan diinkubasi pada suhu 90 o C dengan waktu inkubasi 20 menit dan ph reaksi 5,5. Hasil penandaannya diperiksa dengan kromatografi lapis tipis dengan fasa diam ITLC-SG dan fasa gerak EDTA 4 mm [8]. HASIL DAN PEMBAHASAN Proses Produksi Lu-177 Bahan sasaran Yb-176 diperkaya sebanyak 10 mg yang sudah ditimbang dan dimasukkan ke dalam ampul kuarsa ditutup dengan teknik pengelasan. Ampul kemudian dimasukkan ke dalam inner-outer kapsul alumunium serta diuji kebocorannya dengan cara uji gelembung (bubble test) dan kemudian dikirimkan ke fasilitas iradiasi reaktor nuklir G.A. Siwabessy untuk diiradiasi pada pososi CIP (central irradiation position) dalam fluks neutron termal 5 x n.cm -2.s -1. Waktu iradiasi kurang lebih 4 hari. Setelah unloading dari fasilitas iradiasi reaktor, bahan sasaran Yb-176 diperkaya didinginkan pada suhu kamar (annealing) untuk memberikan waktu peluruhan Yb-177 menjadi Lu-177 dan juga untuk menurunkan paparan radiasi dari Yb-175 dan Yb-169 yang juga terjadi selama iradiasi dalam reaktor. D - 17

4 Proses produksi Lu-177 dilakukan secara aktivasi neutron Yb-176 diperkaya 99% dapat menghasilkan aktivitas Lu-177 lebih besar dibanding menggunakan target Yb alam karena Yb alam hanya mengandung 12,7% Yb-176. Paska iradiasi, Yb-176 (stabil) berubah menjadi Yb-177 (radioaktif) yang mempunyai waktu paro 1,9 jam dan akan meluruh menjadi Lu-177. Target Yb-176 diperkaya yang sudah dibongkar dari inner-outer kapsul alumunium, ampul kuarsanya dicuci dengan aquabides untuk menghindari kontaminasi kemudian ampul dipecah dan dilarutkan dengan HCl 32%. Larutan dipanaskan hingga kisat dan residunya dipanaskan kembali dalam H 2 O. Pemanasan dilakukan kembali dengan melarutkan residu Lu-177 hasil pengkisatan dalam NH 4 Cl sehingga didapat bulk yang jernih dan ph 3. Proses pemisahan dilakukan dengan meloading bulk Lu-177 yang belum murni ke kolom kromatogrfi. Kolom kromatografi yang sudah diisi resin Lantanida dijaga kondisinya 50 o C selama proses yaitu dengan menghubungkan kolom kromatografi ke waterbath dan pompa. Sekitar 10 mci bulk diloading ke dalam kolom kromatografi dan dipertahankan semalam dengan tujuan agar Lu- 177 terikat dengan resin sedangkan isotop Yb nya tidak. Keesokan harinya eluat yang sudah dipertahankan semalam ditampung serta disisihkan sebagai limbah. Selanjutnya kolom kromatografi dielusi dengan eluen HNO 3 konsentrasi 2M untuk mengeluarkan isotop Yb dan pengotor lain. Setelah isotop Yb keluar, elusi dilanjutkan dengan eluen HNO 3 konsentrasi 4M tiap ml, diperoleh aktivitas Lu- 177 murni dan bebas pengembangan. Untuk memperoleh Lu-177 dalam volume kecil namun aktivitas besar, produk Lu-177 dilakukan pengkisatan dibawah lampu infra red, yang kemudian residunya dilarutkan dengan larutan HCl 0,1M. Aktivitas 177 LuCl 3 hasil pengkisatan sebanyak 5,7 mci/ml dan konsentrasi radioaktivitas jenisnya 2,85 mci/mgr. Gambar proses pengkisatan dibawah lampu infra red, dan hasil produk 177 LuCl 3 ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3. Gambar 2. Pengkisatan fraksi 177 Lu Uji Kualitas Gambar 3. Produk 177 LuCl 3 yang siap dipakai Untuk mengetahui kemurnian radionuklida Lu-177 sebelum proses pemisahan dilakukan pengukuran menggunakan spektrometer gamma dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 4. Lu-177, 113 kev Lu-177, 208 kev Yb-169/Yb-175, 249, 264,282, 321, 396 kev Gambar 4. Spektrum hasil aktivasi neutron Yb sebelum pemisahan Dari Gambar 4 ditunjukkan ada dua buah spektrum yang tinggi pada energi 113 kev dan 208 kev, keduanya adalah Lu-177. Namun, disamping itu masih ada beberapa spektrum kecil milik isotop Yb, yaitu energi 249, 264,282, 321 kev. Oleh karena itu perlu dilakukan proses pemisahan Lu-177 dari radionuklida Yb dan lainnya menggunakan metode kromatografi. D - 18

5 Setelah proses pemisahan dengan kolom kromatografi diperoleh radionuklida Lu-177 murni dan bebas pengembangan. Hasil analisa radionuklida produk Lu-177 setelah proses pemisahan dan pengkisatan dalam larutan HCl 0,1 M dengan Spektrometer gamma X-cooler didapat kemurnian radionuklidanya 99,96%. Spektrum radionuklida Lu-177 setelah pemisahan dan perangkat analisa radionuklida ditunjukkan Gambar 5 dan 6. Gambar 5. Spektrum radionuklida 177 LuCl 3 setelah pengkisatan MM sebagai fasa diam dan eluen TLC (Thin Layer Chromatography) asam asetat 50% sebagai fasa gerak dan pembacaan dilakukan dengan alat Autoradiography scanner, dihasilkan kemurnian radiokimia 99,8%. Lu-177 hasil pemisahan dikisatkan untuk memperoleh volume yang lebih kecil dan konsentrasi yang lebih pekat, sehingga produk Lu-177 berbentuk 177 LuCl 3. Setelah pengkisatan dalam larutan HCl 0,1 M selanjutnya kemurnian radiokimia 177 LuCl 3 dianalisa kembali menggunakan sistem TLC (Thin Layer Chromatography) dengan fasa diam ITLC-SG dan fasa gerak larutan EDTA 4 mm [7], diperoleh Lu-177 dengan kemurnia radiokimia 99,72%. Dari dua hasil analisa kemurnian radiokimia dengan sistem TLC setelah pemsahan dan setelah pengkisatan menunjukkan hasil yang hamper sama. Hasil kemurnian radiokimia Lu-177 setelah pemisahan, kemurnian radiokimia 177 LuCl 3 setelah proses pengkisatan dan perangkat analisa kemurnian radiokimia ditunjukkan pada Gambar 7, 8 dan 9. Gambar 6. Analisa kemurnian radionuklida menggunakan Spektrometer gamma X-cooler Dari Gambar 5 ditunjukkan hanya ada dua spektrum radionuklida yaitu pada energi 113 dan 208 kev, keduanya merupakan energi Lu Sehingga proses pemisahan Lu-177 dari isotop Yb berhasil dilakukan dengan metode kromatografi dan menghasilkan produk 177 LuCl 3 yang siap dipakai untuk penandaan radiofarmaka. Hasil analisa radiokimia Lu-177 setelah pemisahan menggunakan kertas Whatman 3 Gambar 7. Kemurnian radiokimia Lu-177 setelah pemisahan D - 19

6 hasilnya telah memenuhi persyaratan radiofarmaka yang baik yaitu >95%. Radiokromatogram hasil penandaan DOTA- TOC dengan Lu-177 bebas pengemban ditunjukkan pada Gambar 10. Gambar 8. Kemurnian radiokimia 177 LuCl 3 setelah pengkisatan Gambar 10. Rendemen panandaan konjugat DOTA- TOC dengan Lu-177 bebas pengemban Gambar 9. Analisa kemurnian radiokimia,pembacaan dilakukan dengan Autoradiography scanner Dari radiokromatogram Gambar 7 dan 8, ditunjukkan bahwa Rf puncak kromatogram keduanya sama, yaitu 0,9. Produk 177 LuCl 3 sudah memenuhi persyaratan untuk digunakan penandaan radiofarmasi karena kemurnian radiokimia maupun kemurnian radionuklidanya diatas 95%. Penandaan Lu-177 dengan konjugat DOTA-TOC dilakukan dengan melarutkan konjugat DOTA-TOC terlebih dahulu dengan amonium astat dan mengatur phnya menjadi 7,5. Setelah DOTA-TOC dilarutkan, ditambahkan 177 LuCl 3 sebanyak 2 mci dan diinkubasi pada suhu 90 o C selama 20 menit dan ph reaksi 5,5. Hasil penandaannya diperiksa kemurnian radiokimiaya dengan kromatografi lapis tipis dengan fasa diam ITLC-SG dan fasa gerak EDTA 4 mm untuk mengetahui rendemen penandaan 177 Lu-DOTA-TOC [7]. Diperoleh hasil penandaan 177 Lu-DOTA-TOC sebesar 95,07% dengan Lu-177 bebas pengemban. Dari hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa penandaan telah berhasil dilakukan karena Dari Gambar 10 ditunjukkan bahwa Rf puncak kromatogram 0,02. Rf puncak kromatogram bergeser dari Rf 0,9 yang merupakan kromatogram Lu-177 menjadi 0,02 yang merupakan kromatogram 177 Lu-DOTA- TOC. Hal ini membuktikan DOTA-TOC berhasil ditandai dengan Lu-177 menghasilkan 177 Lu-DOTA-TOC. Penandaan menggunakan Lu-177 bebas pengemban mempunyai potensi toksisitas rendah karena tidak mengandung Lu- 177m yang mempunyai waktu paruh panjang yaitu 160 hari dibanding waktu paruh Lu-177 sendiri yaitu 6,7 hari. Selain itu penandaan dengan Lu-177 bebas pengemban baik untuk skala pemakaian kimiawi dalam jumlah kecil karena aktivitas jenisnya yang tinggi, sehingga hanya memerlukan aktivitas rendah untuk penandaan. Sedangkan Lu-177 tidak bebas pengemban mempunyai aktivitas jenis rendah sehingga untuk penandaan memerlukan Lu-177 dalam aktivitas besar dan potensi toksisitas tinggi karena mengandung Lu-177m yang mempunyai waktu paruh panjang. Hasil uraian secara lengkap produk Lu-177 bebas pengemban dari aktivasi neutron Yb dapat dilihat pada Tabel 1. D - 20

7 Tabel 1. Hasil 177 Lu dari aktivasi neutronyb No Uraian Hasil 1. Radionuklida yang dihasilkan Lu-177 bebas pengemban 2. Bentuk radiokimia LuCl 3 3. Konsentrasi radioaktivitas 2,85 mci/mgr jenis Lu Kemurnian radionuklida Lu- 99,96% 177 setelah proses pemisahan 5. Kemurnian radiokimia 99,72% 177 LuCl 3 setelah proses pengkisatan 6. ph 177 LuCl Kemurnian radiokimia 95,07% 177 Lu-DOTA-TOC 8. ph 177 Lu-DOTA-TOC 5,5 Dari tabel diatas terlihat bahwa aktivasi neutron Yb-176 diperkaya menghasilkan Lu-177 bebas pengemban. Produk Lu-177 dilarutkan dalam HCl 0,1 M sehingga bentuk radiokimianya 177 LuCl 3 pada ph 2, dengan konsentrasi radioaktivitas jenisnya 2,85 mci/mgr dan kemurnian radionuklida serta kemurnian radiokimianya berturut-turut 99,96% dan 99,72%. Penandaan 177 Lu-DOTA-TOC berhasil dilakukan dengan kemurnian radiokimia 95,07% pada ph 5,5. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa produksi radionuklida Lu-177 melalui aktivasi neutron Yb-176 diperkaya 99% menghasilkan kemurnian radiokimia dan kemurnian radionuklida >99%. Produk LuCl 3 yang dihasilkan sudah bisa digunakan untuk penadaan Lu-177-DOTA-TOC dengan kemurnian radiokimia >95% dan telah memenuhi syarat sebagai sediaan radiofarmaka. DAFTAR PUSTAKA 1. Horwitz E.P., McAlister D.R., Bond A.H., Barrans R.E., Williamson J.M., 2005, A process for the separation of 177 Lu from neutron irradiated 176 Yb targets, Applied Radiation and Isotopes 63: Anonimous, New-lutetium-177-sourcefor-cancer-drugs, diakses 28 juli (2009) 3. Romer A, Seiler D, et all, 2014, Somatostatin-based radiopetide theraphy with [177Lu-DOTA]-TOC versus [90Y- DOTA]-TOC in neuroendocrine tumours, European Journal of Nuclear Medicine Mol Imaging 41: Giovana Pasqualini da Silva, and João Alberto Osso Junior, 2007, Study Of The Production Of 177 Lu Through 176 Yb (n, ) 177 Yb 177 Lu Nuclear Reaction, International Nuclear Atlantic Cenference- INAC, Santos, SP, Brazil, September 30 to October 5 5. Knapp Jr., Mirzadeh S., Beets A.L., 2005, Production of therapeutic radioisotopes in the ORNL High Flux Isotope Reactor (HFIR) for application in nuclear medicine, oncology and interventional cardiology, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 263 n. 2, pp Triani W, Endang S, Sriyono, dkk, 2012, Pemisahan radioisotop 177 Lu dari matrik Yb alam teriradiasi, Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka 2012; 15(1) : Rien Ritawidya dkk, 2014, Pengembangan teknologi produksi (Lu-177)-DOTA-TOC untuk terapi kanker positif reseptor somatostatin, Laporan teknis PTRR Triani Widyaningrum, Triyanto, dkk, 2015, Karakteristik pemisahan radiolutesium- 177/177m Lu dan radioiterbium- 169/175 Yb pada kolom resin Ln-eichrom, Jurnal sains dan Teknologi Nuklir terapan, Vol. 16 No.1 Hal Christoph Barkhausen, 2011, Production of non carrier added (n.c.a.) 177 Lu for radiopharmaceutical applications, Disertasi, Technische Universit at M unchen D - 21

8 10. Soenarjo S, 2012, Prospek pembuatan radiolantanida keradioaktivan jenis tinggi berbasis reaksi inti A X (n, ) A+1 X * A+1 Y * + β dengan Reaktor G.A. Siwabessy, Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka 2012;15(2): Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN: D - 22