OPTIMASI PREPARASI SENYAWA BERTANDA 186 RE-PORFIRIN UNTUK PENGOBATAN KANKER

Transkripsi

1 OPTIMASI PREPARASI SENYAWA BERTANDA 186 RE-PORFIRIN UNTUK PENGOBATAN KANKER Maskur, Dadang Hafid Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka -BATAN Serpong A.Mutalib UNPAD Fakultas MIPA -Bandung ABSTRAK OPTIMASI PREPARASI SENYAWA BERTANDA 186 RE-PORFIRIN UNTUK PENGOBATAN KANKER. Porfirin dan turunannya telah banyak dipelajari sebagai fotosensitizer untuk terapi fotodinamik sebagai salahsatu metode pengobatan kanker maupun tumor. Namun, metode tersebut memiliki kekurangan, hanya mampu mengobati kanker dengan kedalaman < 1 cm dan harus terletak di permukaan kulit atau selaput lender. Oleh karena itu, untuk solusinya perlu dibuat porfirin bertanda radionuklida (Renium-186). Penelitian optimasi penandaan 186 Re-porfirin telah dilakukan terhadap 2 jenis porfirin (Porfirin TMPyP dan porfirin pita 4) dengan variasi jumlah SnCl 2, ph dan suhu reaksi. Secara teori, melalui molecular modeling diketahui gugus karboksilat pada substituent meso porfirin memungkinkan dapat dilabel dengan radionuklida sebagai kandidat kit radiofarmaka. Namun, dari hasil penelitian yang telah dilakukan belum diperoleh hasil penandaan yang optimal, porfirin (TMPyP) tidak dapat bereaksi dengan 186 Re, hasil penandaan terbaik hanya 2,35%. Sedangkan penandaan 186 Re terhadap porfirin pita 4 dapat terjadi penandaan meskipum belum diperoleh kondisi optimum. Kondisi terbaik yang diperoleh yaitu jumlah SnCl 2 1 mg, ph 8, inkubasi 1 jam dan suhu 50 C dengan hasil penandaan 21,77%. Kata kunci: Rhenium 186, porfirin, kanker ABSTRACT PREPARATION OF 186 RE-PORPHYRIN COMPOUNDS FOR CANCER TREATMENT. Porphyrine and its derivatives have been widely studied as a photosensitizer for photodynamic therapy as one of the main methods of cancer treatment. However, these methods have shortages is to treat cancer with a depth <1 cm only and must be located on the surface of the skin or mucus membranes. Therefore, to solution should be labeled with radionuclide (Rhenium-186). The 186 Reporphyrins labeling study was carried out on 2 types of porphyrins (porphyrins TMPyP and porphyrins band 4) with variations in the amount of SnCl 2, ph and temperature of the reaction. In theory, through molecular modeling of known carboxylate groups on the porphyrin meso substituent could potentially be labeled with radionuclides as a candidate of radiopharmaceutical kits. However, the results showed that porphyrin (TMPyP) did not react with 186 Re, the best labeling results was only 2.35%. Labeling of tape 4 porphyrin with Re was occured, but optimum conditions has not obtained yet. The best conditions obtained for labelling are 1 mg SnCl 2, ph 8, 1 hour incubation at temperature of 50 o C resulting of 21.77% yield. Keywords: Rhenium-186, porphyrin, cancer PENDAHULUAN P orfirn dan turunannya telah banyak dipelajari sebagai fotosensitizer untuk terapi fotodinamik sebagai salahsatu metode pengobatan kanker maupun tumor [1,2]. Turunan porfirin ini memiliki toksisitas yang rendah untuk jaringan yang sehat dan kelarutannya di dalam air rendah [3]. Untuk meningkatkan kelarutan porfirin dalam air, telah banyak penelitian mensintesis turunan porfirin yang Buku I hal. 48 ISSN Maskur, dkk

2 dimodifikasi strukturnya, bentuk kationiknya, serta memformulasinya dengan suatu pembawa yang dapat meningkatkan kelarutan porfirin dalam air [3,4,5]. Namun, terapi pengobatan kanker melalui teknik fotosensitizer memiliki kekurangan, hanya mampu mengobati kanker dengan kedalaman < 1cm dan harus terletak di permukaan kulit atau selaput lendir. [6]. Oleh karena itu, solusinya perlu dibuat porfirin bertanda radionuklida (Renium-186) sehingga pengobatan bisa dilakukan melalui kedokteran nuklir bukan terapi fotodinamik. Contoh Struktur Kimia turunan Porfirin adalah sebagai berikut: Gambar1. Porfirin pita 4 Gambar2. Porfirin TMPyP Senyawa porfirin dapat dimodifikasi struktur kimianya, baik pada meso-substituennya, atau pada pusat molekulnya dengan ion logam, sehingga senyawa tersebut dengan mudah dilabel radionuklida pemancar maupun. Senyawa turunan kationik porfirin dapat digunakan sebagai ligan dalam pembuatan kit radiofarmaka untuk diagnosis dan terapi kanker. Namun demikian, karena radionuklida baik pemancar maupun seperti 99m Tc dan 188 Re memiliki radius atom yang cukup besar maka koordinasi radionuklida tersebut dengan keempat inner nitrogen sangat sulit dilakukan dan membutuhkan waktu yang lama [7]. Secara teori yang telah dibuktikan melalui molecular modeling ternyata gugus karboksilat pada substituent meso memungkinkan porfirin T3,4BCPzP dan T3,4BCImP dapat dilabel dengan radionuklida sebagai kandidat kit radiofarmaka [6]. Renium-186 merupakan radionuklida pemancar partikel dan sinar sehingga dapat digunakan untuk pencitraan dengan kamera gama (imaging) selama terapi berlangsung. Renium berada dalam satu kelompok teknesium (grup VIIA) dan keduanya memiliki karakter yang hampir sama. 186 Re-Porfirin diketahui pula sebagai radiofarmaka yang digunakan untuk terapi tumor. Renium-186 disiapkan dengan mengiradiasi logam Renium-185 dengan pengkayaan > 97 % pada flux netron 3,7 x 1013cm -2 det -1 selama 3 hari. Karakterisai porfirin non radioaktif dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-vis, dan untuk menentukan kemurnian radiokimia 186 RePorfirin yang terbentuk serta jumlah pengotor ReO - 4 dan ReO 2, digunakan perunut radioaktif 186 Re. Pelabelan 186 Re-Porfirin mengacu pada metode Haladar D Sharma, et. All [8]. Preparasi kompleks 186 Re-Porfirin disiapkan menggunakan dua jenis turunan porfirin yang dimodifikasi (pita 4 dan TMPyP) dengan memvariasikan berbagai kondisi reaksi, seperti ph, dan jumlah stanoklorida dihidrat. Uji kemurnian radiokimia menggunakan kromatografi lapis tipis dengan fase diam kertas Whatman, fase gerak aseton dan NaCl 0,9%. Kertas kromatogram dianalisis menggunakan TLC scaner BIOSCAN. TATA KERJA Bahan dan Peralatan Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Porfirin TMPyP, porfirin pita 4 hasil sintesis ITB. Radionuklida 186 Re, Amonium perenat, HNO 3, gas N 2, kertas ph, SnCl 2, HCl, aquabides, kertas whattman 1, aseton, salin Peralatan yang digunakan adalah bejana kromatografi, TLC scanner BIOSCAN USA, spektrofotometri UV-Vis (Jasco-Japan), FTIR (Jasco-Japan), vortex (thermoline), dose calibrator Atomlab sebagai pengukur konsentrasi radioaktivitas, perangkat kromatografi, kertas whaman-1 untuk kromatografi Pembuatan Radionuklida 186 Re Target ReO 2 yang sudah di Iradiasi di reaktor nuklir dimasukkan ke dalam hotcell, kemudian dilakukan pemotongan inner kapsul dengan pemotong yang ada didalam hotcell. Setelah itu botol quatrz yang berisi target ReO 2 dikeluarkan untuk selanjutnya dilakukan pemotongan kembali. Setelah dipotong, ReO 2 dituangkan kedalam gelas piala 100 ml. Setelah itu ditambahkan 3 ml HNO 3 4 N selanjutnya gelas piala dipindahkan ke hotplate. Kemudian dipanaskan hingga kisat. Setelah kisat, ditambahkan 3 ml aquabidest, dan dipanaskan lagi hingga kisat. Penambahan aquabidest dan Maskur, dkk. ISSN Buku I hal. 49

3 pengkisatan dilakukan berulang hingga ph 3. Setelah kering, ditambahkan 3 ml aquabidest dan larutan dipindahkan ke dalam botol dan dipipet 10 µl larutan 186 ReO 4 dimasukkan ke dalam tabung mikro untuk dilakukan pengukuran radioaktivitas menggunakan Dose Calibrator. Preparasi reduktor SnCl 2 Ligan SnCl 2 sebanyak 6,1 mg ditimbang dan dimasukkan kedalam vial 3 ml. Ke dalam vial, ditambahkan 400 l HCl 1N lalu dipanaskan hingga hampir kisat. Setelah itu ditambahkan aquabides yang telah dijenuhkan gas N 2 hingga volume larutan menjadi 305 µl maka dihasilkan larutan SnCl 2 0,02 mg/ l (50 l=1mg). Preparasi Ligan Porfirin Porfirin pita 4 / porfirin TMPyP sebanyak 2,4 mg ditimbang dan dimasukkan ke dalam tabung mikro. Kemudian ditambahkan kedalamnya 240 l aquabides yang telah dijenuhkan gas N 2. Setelah itu divortex hingga larut sehingga dihasilkan larutan porfirin 0,01 mg/ l (40 l 0,4 mg) Preparasi Amonium Perenat Amonium perenat sebanyak 2,04 mg ditimbang dan dimasukkan ke dalam tabung mikro. Ditambahkan 204 l aquabides yang telah dijenuhkan gas N 2. Kemudian diaduk dengan vortek hingga larut sempurna menghasilkan larutan Amonium Perenat 0,01 mg/ l (10 l 0,1 mg). Proses Penandaan 186 Re-porfirin Cara kerja proses penandaan 186 Re-Porfirin secara detail dapat dilihat pada diagram alir proses seperti pada Gambar 3. Gambar 3. Diagram alir proses penandaan 186 Re-Porfirin Buku I hal. 50 ISSN Maskur, dkk

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 4. Kromatogram Porfirin pita 4 Dari Gambar 4 dan 5, hasil analisis menggunakan spektrofotometri UV-Vis diketahui bahwa spektra dari porfirin pita 4 dan porfirin TMPyP terdapat perbedaan serapan. Pada Porfirin pita 4, terdapat tiga puncak yaitu pada panjang gelombang 416, 516, dan 678 nm. Sedangkan porfirin TMPyP mempunyai lima puncak, yaitu pada panjang gelombang 218, 260, 422, 518, dan 584 nm. Hal ini menunjukkan keduanya mempunyai struktur kimia yang berbeda. Pada penelitian dan pengembangan senyawa bertanda Re-186 porfirin, digunakan berbagai jenis instrument, yaitu spektrofotometer UV-Vis dan FTIR untuk karakterisasi porfirin sebelum penandaan, sedangkan setelah penandaan menggunakan alat Dose Calibrator, kromatografi unit, dan TLC scanner. Adapun hasilnya ditampilkan pada gambar 4 dan 5. Gambar 5. Kromatogram Porfirin TMPyP Dari Gambar 6 dapat diketahui bahwa porfirin TMPyP dapat diidentifikasi menggunakan FTIR. Adapun gugus fungsinya adalah NH(3500, 1600), C=C (3040), C-N (980), SO 3 (1200, 1100) Cm -1 Dari Gambar 7 dapat diketahui bahwa porfirin pita 4 dapat diidentifikasi menggunakan FTIR. Adapun gugus fungsinya adalah OH(3400), C=C (3040), CO (1400), C-N (980) Cm -1 Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa porfirin mempunyai spektra yang hampir mirip namun ada beberapa perbedaan mendasar, yaitu porfirin pita 4 mempunyai gugus fungsi SO 3 yang ditunjukkan oleh spectra pada bilangan gelombang 1200 dan 1100 Cm -1 sedangkan pada porfirin TMPyP tidak ada. Hal ini sesuai dengan struktur kimia porfirin yang ditunjukkan pada gambar 1 dan 2. Gambar 6. Spektra porfirin TMPyP menggunakan FTIR Maskur, dkk. ISSN Buku I hal. 51

5 Gambar 7. Spektra porfirin pita 4 menggunakan FTIR Gambar 8. Overlay Spektra porfirin TMPyP dan pita 4 menggunakan FTIR Pasca penandaan 186 Re-porfirin, penentuan kemurnian radiokimia hasil penandaan diidentifikasi menggunakan kromatografi kertas dan dicacah menggunakan TLC scanner, hasilnya ditunjukkan pada gambar 9. Pengujian radiokimia 186 Re dilakukan dengan cara kromatografi lapis tipis menggunakan kertas whatman 1 sebagai fasa diam dan campuran aseton:salin = 1:1 sebagai fasa gerak. Paska elusi, radiokromatogram diidentifikasi menggunakan TLC scaner dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 9, yaitu 186 Re pada Rf 0,9-1,0. Pengujian radiokimia 186 Re Porfirin dilakukan dengan cara kromatografi menggunakan kertas whatman 1 sebagai fasa diam dan campuran aseton:salin = 1:1 sebagai fasa gerak. Paska elusi, radiokromatogram diidentifikasi menggunakan TLC scaner dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 10, yaitu 186 Re-porfirin pada Rf 0,0-0,1. Gambar 9. Radiokromatogram 186 Re Buku I hal. 52 ISSN Maskur, dkk

6 Gambar 10. Radiokromatogram 186 Re-porfirin Pada penelitian ini telah dilakukan optimasi penandaan 186 Re-porfirin dengan berbagai variasi, yaitu jumlah SnCl 2, ph, Suhu, jenis porfirin (TMPyP dan pita 4), dan tanpa porfirin sebagai kontrol. Hasil penandaan selengkapnya ditunjukkan pada gambar 11 sampai 15. Dari Gambar 11, diketahui bahwa hasil penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) sangat dipengaruhi oleh jumlah SnCl 2. Reaksi penandaan yang telah dilakukan adalah porfirin (TMPyP) 0,4 mg ditambahkan SnCl 2 bervariasi yaitu 1-15 mg dan ternyata semakin besar jumlah reduktor SnCl 2 diperoleh hasil kemurnian penandaan 186 Reporfirin(TMPyP) yang semakin besar. Namun, hal ini perlu dibuktikan apakah yang terbentuk itu komplek 186 Re-porfirin(TMPyP) atau hanya 186 ReO 2. Untuk memastikan hal tersebut maka telah dilakukan proses penandaan yang langkah kerjanya seperti penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) tetapi tanpa porfirin. Hasil penandaan ditunjukkan pada gambar 12. Dari Gambar 12 kontrol penandaan 186 Reporfirin tanpa porfirin diketahui bahwa tanpa porfirin ternyata juga terbentuk kromatogram pada RF =0-0.1, dan semakin besar jumlah SnCl 2 maka semakin besar pula prosentasenya. Hal ini menunjukkan bahwa pada proses tersebut terbentuk ReO 2 koloid. Hal ini memperjelas bahwa penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) yang ditunjukkan pada Gambar 10 bukan menghasilkan komplek 186 Reporfirin(TMPyP) melainkan hanya terbentuk ReO 2 koloid. Disamping itu, dari Gambar 12 juga diketahui bahwa hanya penambahan SnCl 2 sebanyak 1 mg yang tidak mengakibatkan terbentuknya ReO 2 koloid. Untuk selanjutnya, SnCl 2 1 mg digunakan sebagai jumlah SnCl 2 optimum untuk penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) dengan variasi ph dan hasilnya ditunjukkan pada gambar 13. Gambar 11. Grafik hasil penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) variasi jumlah SnCl 2 Gambar 12. Grafik hasil penandaan 186 Re-porfirin tanpa porfirin dengan memvariasikan jumlah SnCl 2 (kontrol) Maskur, dkk. ISSN Buku I hal. 53

7 Gambar 13. Grafik hasil penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) variasi ph Gambar 14. Grafik hasil penandaan 186 Re-porfirin(pita 4) variasi ph dan waktu inkubasi Gambar 15. Grafik hasil penandaan 186 Re-porfirin(pita 4) variasi suhu reaksi Dari Gambar 13 diketahui bahwa setelah dilakukan penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP) dengan variasi ph 3-11 ternyata hasilnya hampir tidak terjadi penandaan 186 Re-porfirin(TMPyP). Prosentase penandaan terbesar hanya 2,35% yaitu pada ph 3. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa porfirin TMPyP tidak dapat bereaksi dengan 186 Re. Oleh karena itu, maka dilakukan penandaan 186 Re terhadap jenis senyawa porfirin yang lain, porfirin pita 4 dan hasilnya ditunjukkan pada gambar 14. Dari Gambar 14 diketahui bahwa telah dilakukan optimasi penandaan 186 Re-porfirin (pita 4) dengan variasi ph pada rentang 2-12 dengan waktu inkubasi 1 dan 2 jam. Dari gambar tersebut diketahui bahwa ph penandaan terbaik adalah 6-8 namun setelah diinkubasi 24 jam ternyata yang relatif stabil adalah pada ph 8. Pada ph tersebut, 186 Re-porfirin(pita 4) saat diinkubasi 1 jam =20,56% dan setelah diinkubasi 24 jam =21,77%. Sedangkan pada ph 6, pada saat inkubasi 1 jam prosentase penandaan =21,73%, namun setelah diinkubasi 24 jam terjadi penurunan drastis yaitu 10,69%. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa ph optimum penandaan 186 Re-porfirin(pita 4) adalah ph 8. Setelah diperoleh kondisi jumlah SnCl 2 optimum (1 mg), ph optimum (8), jenis porfirin (pita 4) maka selanjutnya dilakukan optimasi suhu reaksi penandaan 186 Re-porfirin(pita 4) dan hasilnya seperti ditunjukkan pada gambar 15. Dari Gambar 15 diketahui telah dilakukan optimasi penandaan 186 Re-porfirin(pita 4) variasi suhu reaksi dari 40 sampai 80 C dan ternyata Buku I hal. 54 ISSN Maskur, dkk

8 diperoleh kondisi suhu reaksi optimum adalah 50 C. Hal ini kemungkinan ketika suhu reaksi lebih besar dari 50 o C maka Renium valensi 5 hasil reduksi SnCl 2 akan teroksidasi kembali menjadi valensi 7 sehingga mengurangi terjadinya pembentukan komplek 186 Re-porfirin. KESIMPULAN Telah dilakukan penelitian optimasi penandaan 186 Re-porfirin terhadap 2 jenis porfirin (Porfirin TMPyP dan porfirin pita 4) dengan variasi jumlah SnCl 2, ph dan suhu reaksi. Dari hasil penelitian diketahui bahwa porfirin (TMPyP) tidak dapat bereaksi dengan 186 Re, hasil penandaan terbaik hanya 2,35%. Sedangkan penandaan 186 Re terhadap porfirin pita 4 dapat terjadi penandaan meskipum belum diperoleh kondisi optimum. Kondisi terbaik yang diperoleh yaitu jumlah SnCl 2 1 mg, ph 8, inkubasi 1 jam dan suhu 50 C dengan hasil penandaan 21,77%, sehingga masih perlu dilakukan optimasi lebih lanjut untuk memperoleh hasil yang lebih baik. DAFTAR PUSTAKA 1. Bonnett. R., Chemical Aspect of Photodynamic Therapy, vol I, Gordon and Breach Science Publishers, hal. 159, , Amsterdam, Hargus, J.A., Naturally Derived Porphyrin and Chlorin Photosensitizers for Photodynamics Theraphy. Thesis Department of Chemistry, Lousiana State University, Lousiana, Page 1, Kralova J, Kejik Z, Briza T, Pouckova P, Kral A, Martasek P, Kral V: Porphyrin-cyclodextrin conjugates as a nanosystem for versatile drug delivery and multimodal cancer therapy. J Med Chem, 53 (1): , Schiavon, M.A., Iwamoto, L.S., Ferreira, A.G., Iamamoto, Y., Zanoni, M.V.B.,Assis, M.D. Synthesis and Characterization of a Novel Series of Meso (Nitrophenyl) and Meso (CarboxyPhenyl) Substituted Porphyrins, (2000). J. Braz. Chem. Soc., Vol. 11, No.5, Tjahjono, D.H., T. Yamamoto, S. Ichimoto, N. Yoshioka and H. Inoue, Synthesis and DNA-binding properties of bisdiazoliumylporphyrins. J. Chem. Soc. Perkin Trans., 1: N.M.P. Susanti, R.E. Kartasasmita, A. Musadad, and D.H. Tjahjono, Molecular Modeling of cationic porphyrins as ligand of radiopharmaceutical kit. 7. Tjahjono, D.H., R.E. Kartasasmita, A. Nawawi, S. Mima, T. Akutsu, N. Yoshioka and H. Inoue, Binding of tetrakis- (pyrazoliumyl)porphyrin and its copper(ii) and zinc(ii) complexes to poly(dg-dc)2 and poly(da-dt)2. J. Biol. Inorg. Chem., 11: SARMA H.D., DAS T., BENERJEE S., VENKATESH M., VIDYASAGAR P.B., AND MISHRA K.P., Evaluation of Novel 188Re Labellled Phorphyrin in Mice Tumor Model, Cancer Biotheraphy and Radiopharmaceuticals, vol 25, Number 1, 2010: TANYA JAWAB Tri Haryanto Dari hasil kesimpulan menunjukkan kondisi terbaik hasil penandaan 21.77%. Berapa target kemurnian yang ingin dicapai dan bagaimana cara mencapainya? Maskur Kondisi terbaik kemurnian radiokimia saat ini diperoleh 21.77% padahal yang ingin dicapai >95%. Oleh karena itu rencana selanjutnya akan dilakukan penandaan 186 Re Porfirin dengan porfirin pita 4 (hasil sintesis ITB fakultas farmasi) dengan metode sintesis yang berbeda. Sunardi Mengapa menggunakan metode ini padahal disebutkan banyak kekurangan, apa kelebihannya? Maskur Yang banyak kekurangannya adalah pengobatan kanker menggunakan porfirin dengan metode fotodinamik terapi. Oleh karena itu kita mencari solusi pengobatan kanker menggunakan senyawa bertanda 186 Re porfirin yang dilakukan di instalasi kedokteran nuklir. Untuk mewujudkan hal tersebut maka harus dibuat senyawa bertanda 186Re porfirin, namun hingga saat ini kemurnian radiokimia yang dicapai masih kecil (21.77%) sehingga perlu optimasi lebih lanjut. Adapun kelebihan metode pengobatan kanker menggunakan senyawa bertanda dibanding pengobatan menggunakan terapi fotodinamik adalah dengan senyawa bertanda maka dapat mendeteksi dan terapi terhadap kanker yang letaknya di bagian dalam dan kedalaman knker > 1 cm, sedangan pengobatan melalui terapi fotodinamik hanya mampu menerapi kanker padat di permukaan (kulit atau selaput lender) dan kedalaman < 1 cm. Maskur, dkk. ISSN Buku I hal. 55