PEMISAHAN IODIUM (I) DARI TELURIUM (Te) UNTUK DIIMPLEMENTASIKAN PADA PEMBUATAN 123 I DENGAN SIKLOTRON

Transkripsi

1 Trimurni, dkk. ISSN PEMISAHAN IODIUM (I) DARI TELURIUM (Te) UNTUK DIIMPLEMENTASIKAN PADA PEMBUATAN I DENGAN SIKLOTRON Tri Murni *), Anggoro Septilarso **) dan Triyanto *) *) P2RR BATAN **) Fakultas Teknik - UGM ABSTRAK PEMISAHAN IODIUM (I) DARI TELURIUM (Te) UNTUK DIIMPLEMENTASIKAN PADA PEMBUATAN I DENGAN SIKLOTRON. Telah dilakukan pengembangan pemisahan Iodium dari Telurium yang diimplementasikan untuk proses pemisahan I dari target padat Te menggunakan siklotron. Radioisotop I digunakan untuk pencitraan menggunakan SPECT di kedokteran nuklir dan dibuat di Siklotron CS-30 dengan target Te yang dtembak proton pada tenaga MeV. Pemisahan I dari Te dilakukan dengan kolom penukar ion yang diisi resin Bio Rad AG-1x8 untuk mengetahui pengaruh ph dan kecepatan alir umpan pada proses pemisahan I dan Te dengan simulasi 131 I umur paro 8 hari. Dari percobaan ini diperoleh data bahwa efisiensi pemisahan terbesar diperoleh pada ph larutan 7 dan kecepatan alir umpan di kolom 0,2 ml per menit. Hasil percobaan ini diimplementasikan untuk pemisahan I yang umur paronya lebih pendek (13 jam), dengan memperhitungkan faktor peluruhan I maka diperoleh kecepatan alir yang paling efektif pada produksi radioisotop I adalah 0,5 ml per menit. ABSTRACT THE SEPARATION OF IODINE (I) FROM TELLURIUM (Te) TO BE IMPLEMENTED FOR I PREPRATION BY CYCLOTRON. The development of separation of iodine (I) from tellurium (Te) has been carried out. This experiment is to be implemented for the preparation of I from Te solid target using cyclotron. Radioisotope of I in nuclear medicine is used for skeletal scintigraphy by SPECT system. The I will be produced using Cyclotron CS-30 with the proton energy of MeV bombardment to the Te target. After irradiation and target dilution, the separation using cation exchange resin Bio Rad AG-1x8 was done. The suppose is to know the effect and optimum condition value of ph and the flow rate for the separation of I from Te by 131 I simulation with the half life of 8 days. The result showed that the optimum condition the ph solution 7 and the flow rate 0.2 ml per minute. The result is implemented for separation of I short half life 13 hours the effective by the decays factor flow rate 0.5 ml per minute PENDAHULUAN Radioisotop I adalah radioisotop buatan, diproduksi untuk kedokteran nuklir dalam bentuk kapsul atau larutan yang dapat diminum langsung oleh pasien untuk pencitraan dan lokalisasi fungsi kelenjar tiroid. Alat ukur radiasi sudah sangat maju sehingga tidak diperlukan lagi radioisotop dengan tenaga dan aktivitas tinggi dan untuk meminimalkan jumlah radiasi yang diterima oleh pasien maka diperlukan isotop dengan energi yang lebih rendah dan waktu paro yang lebih pendek. Di Amerika utara setiap tahunnya melayani pasien dengan radioisotop I (1,2) Manfaat radioisotop I untuk kedokteran nuklir sebagai radiolabel untuk pencitraan. Beberapa agent yang sedang dikembangkan di negara maju seperti Amerika, Canada adalah aplikasinya untuk neurologi sebagai ß-CIT dan altropane untuk pencitraan penyakit parkinson s. Dalam bentuk IBZM untuk pencitraan schizophrenia dan IQNB untuk pencitraan penyakit Alzheimer s. Peneliti dari Amerika dan Canada mengembangkan I- estradiol untuk pencitraan kanker payudara dengan harapan lebih efektif untuk diagnosa kanker sedini mungkin dengan resiko bahaya radiasi yang serendah rendahnya. Radioisotop I telah diproduksi di Vancouver Canada dengan kemurnian tinggi hingga diperoleh Business Excellence Award 1987 yang produksinya untuk 7 negara besar yaitu Amerika, Canada, Australia, Japan, Belgia, Korea dan Taiwan. Radioisotop I ini

2 252 ISSN Nama diproduksi oleh 4 buah cyclotron, 3 buah ada di vancouver Canada dan 1 buah cyclotron ada di Fleurus Belgia. Sistem proses pembuatannya dengan target gas 124 Xe kemurnian tinggi. Yang 124 reaksi nuklirnya sebagai berikut Xe(p,2n) Cs Xe I (3,4,5) Dalam penelitian ini radioisotop I akan dicoba dengan bahan sasaran Te alam kemudian proses pemisahan disimulasi radioisotop 131 I yang diimplementasikan dengan menggunakan bahan sasaran 124 Te diperkaya melalui reaksi nuklir 124 Te (p,2n) I. Tellurium sebagai bahan sasaran diiradiasi di siklotron. Pembuatan radioisotop I dari bahan/target sasaran 124 Te diperkaya dilakukan preparasi target menggunakan proses electroplating. Metode produksi untuk memurnikan produk radioisotop dari siklotron diperlukan cara praktis dan cepat, sebab pada umumnya radioisotoprasioisotop ini berumur paro pendek. Produkproduk isotop dari siklotron paling banyak digunakan dalam bidang kesehatan untuk diagnosis secara in-vivo, sedangkan radioisotop yang dikeluarkan dari reaktor biasanya diaplikasikan dalam bidang-bidang yang lebih luas, termasuk untuk industri, pertanian dan kesehatan, radioisotop untuk kesehatan pada umumnya untuk diagnosis dan terapi secara invitro. (6,7,8) BAHAN DAN ALAT Bahan Resin penukar anion Bio Rad AG-1x8, Larutan 131 I sebagai simulasi, Asam nitrat, Asam klorida, Asam sulfat, Hidrogen Peroksida, Kalium hidroksida, serbuk tellurium, sebuk nikel, natrium sitrat, natrium hipofosfit dan H 2 O. Alat Peralatan gelas, kolom, kertas ph, pemanas, dose kalibrator, pipet effendorf, kertas saring dlsb. Tata Kerja Iradiasi Telurium, pelarutan, pencucian resin, masukkan resin kedalam kolom untuk dikondisikan, elusi larutan I kedalam kolom, analisis pengotor Te dan Ni, analisis aktivitas 131 I Gambar 1. Diagram alir kerangka pembuatan I HASIL DAN PEMBAHASAN Radioisotop I memancarkan sinar γ dengan tenaga 159 kev adalah isotop yang ideal untuk pencitraan dengan alat gamma Camera yang modern atau SPEC dibandingkan dengan radioisotop 131 I yang umurnya 8 hari dan tenaga sinar γ 364 kev. Radioisotop I serapannya lebih rendah ke tiroid dibandingkan dengan 131 I sehingga pengaruh radiasi ke organ tiroid lebih rendah. PERSIAPAN IRADIASI Dalam penelitian ini belum pernah dilakukan iradiasi penembakkan proton terhadap target Te di siklotron CS-30. Untuk simulasi pemisahan menggunakan radioisotop 131 I dari BATAN Teknologi yang besar aktivitasnya sekitar 5 mci. Pada proses pembuatan I dari Te ini sebelum iradiasi dilakukan proses elektroplatting terlebih dahulu. Elektroplating merupakan proses

3 Trimurni, dkk. ISSN pelapisan logam dengan membuat larutan plating, didalam larutan tersebut di aliri arus listrik. Untuk merekatkan logam didalam larutan ke penyangga. Variasi waktu pelapisan dan rapat arus proses elektroplating akan mempengaruhi ketebalan dan berat lapisan Tellurium alam pada pelat sasaran. Semakin lama waktu pelapisan dan semakin besar rapat arus akan menambah ketebalan dan berat lapisan Tellurium. Elektroplating Tellurium dilapiskan pada pelat sasaran yang terbuat dari logam Cu yang berlapis Ni sehingga didapatkan ketebalan sasaran pada umumnya mg/cm2 dengan waktu elektroplating kurang lebih 30 menit, Semakin tebal dan berat lapisan Tellurium alam pada pelat sasaran maka aktifitas I yang diperoleh pada saat akhir iradiasi akan semakin besar, hal ini tergantung juga pada kondisi penyinaran dalam siklotron. Biasanya digunakan sasaran yang tipis saja, oleh karena partikel bermuatan hanya mempunyai daya tembus yang kecil. Pemilihan kondisi untuk menghasilkan suatu spesies tertentu harus didasarkan pada fungsi eksitasi, yang memberi petunjuk reaksi dan energi yang tepat. Radioisotop-radioisotop yang diproduksi dari siklotron secara umum kekurangan neutron dan meluruh memancarkan beta positif atau penangkapan elektron. Dengan demikian siklotron menambah jenis radionuklida miskin akan neutron yang dapat diproduksi. Iradiasi di Siklotron CS-30 Walaupun tidak dilakukan penembakkan dengan proton di Siklotron CS-30, perhitungan teoritis reaksi initi dilakukan. Reaksi Inti adalah proses yang menyebabkan perubahan di dalam inti atom suatu nuklida. Proses ini dapat berlangsung secara spontan, seperti misalnya pada disintegrasi radionuklida dan dapat pula terjadi dengan diawali benturan partikel radiasi nuklir dengan inti. Partikel-partikel nuklir yang dibenturkan pada inti atom itu dapat berupa proton, deuterium, tritium, helium, atau partikel alfa. Partikel-partikel yang ditembakkan itu dapat berasal dari radionuklida, akselerator, generator neutron, atau bahan bakar reaktor nuklir. Hasil reaksi inti dapat berupa nuklida, baik yang radioaktif maupun stabil, partikel-partikel nuklir, baik yang sejenis maupun yang berlainan dari partikel yang ditembakkan ke arah inti atom sasaran. Te alam (p,xn) terbentuk 121 I, I, 124 I, 126 I, 128 I, 130 I pada energi proton 9-35 Mev. Te diperkaya berekasi dengan proton pada energy 13,5 Mev diperoleh I dari reaksi nuklir (p,n) tampang lintang reaksinya mbarn. Apabila target 124 I diperkaya berekasi dengan proton pada energy antara 22-24,6 Mev tampang lintang reaksi lebih besar. Yang dimaksud dengan tampang lintang reaksi adalah keboleh jadian interaksi nuklir antara partikel dengan bahan target dalam satuan luas ( barn) dimana 1 barn = 1x10-24 Cm 2. Aktivitas yang diperoleh tergantung pada fungsi eksitasi pada besarnya tenaga proton yang ditembakkan dari mesin siklotron CS-30 tersebut. Untuk memperoleh I dari reaksi nuklir (p,2n). Tampang lintang reaksi untuk reaksi (p,2n) ini lebih tinggi antara mbarn. Berkas arus proton adalah jumlah partikel (proton ) yang ditembakkan dari mesin siklotron CS-30 adalah mesin pembangkit partikel bermuatan ke target dalam satuan mikro Ampere μa. Muatan partikel (proton ) yang ditembakkan dalam bentuk satuan microcoulomb (μc) adalah 1,6x10 13 μc. kecepatan berkas arus yang bermuatan proton per satuan waktu, jadi dalam satuan μa/ detik. Untuk berkas proton sebesar 1 μa adalah 1C ik 12 proton 1 A det 6,25x10 3,75x ,6x10 C det ik proton Jadi jika 10 μa arus berkas proton 600 x proton per jam yang dilepas untuk menembak target 124 Te diperkaya 90 % dan tenaga proton yang dilepas 22 Mev maka akan diperoleh suatu jumlah radioisotope baru I 14 proton menit dengan memperhatikan besar tampang lintang reaksi pada reaksi nuklir 124 Te(p,2n) I. Reaksi nuklir antara target dan proton dilepaskan panas, Panas akibat radiasi partikel bermuatan dengan target tergantung dari jumlah tenaga panas ( watt) yang disertap oleh target.

4 254 ISSN Nama Tata cara iradiasi teoritis diimplementasikan untuk perhitungan iradiasi target dengan asumsi target yang digunakan adalah 124 Te diperkaya. Target 124 Te diiradiasi atau ditembak proton didalam siklotron CS-30 Pada proses penembakkan dengan proton maka reaksi nuklir berlangsung dan terbentuk panas. Panas yang diperlukan untuk penembakkan adalah P= E x i P= panas ( watt), E = tenaga proton yang ditembakkan ( Mev), i = besar arus proton ( A ) Target ditembak dengan 10 A of proton from 26 Mev panas yang diperlukan P= 26 Mev x 10A= 260 watt 1 watt = 0,24 cal/det, jadi P = (0,24)(260) cal/det = 62,4 cal/det Sehingga pada proses iradiasi ini diperlukan pendingin yang harus dapat mengambil panas setiap detiknya lebih dari 62,4 cal untuk mencegah target tidak kelebihan panas selama proses penembakkan atau tetap dingin. Untuk mempertimbangkan produksi I menggunakan 26 Mev proton. Titik leleh Te metal sekitar C sifatnya bukan penghantar panas yang baik. Telerium dalam bentuk oksida sebagai senyawa TeO 2 titik lelehnya sekitar C ini juga mempunyai sifat fisika, bukan penghantar panas yang baik. Untuk proses radiasi Te ini diperlukan pendingin untuk mencegah target tidak meleleh. Tenaga proton yang tepat untuk penembakkan bila pengotor yang diperoleh sekecil mungkin adalah 20 Mev untuk reaksi nuklir 124 Te(p,n) 124 I sehingga aktivitas maksimum dapat terbentuk pada besar arus partikel I p (det -1 ) untuk tenaga E(Mev) tebal target dapat dihitung dalam μci dan besar berkas arus ion dalam 1 μa. PELARUTAN Tellurium setelah diiradiasi dilarutkan dalam 7 M H 2 SO 4 kemudian ditambah larutan H 2 O 2 untuk mengoksidasi Te kemudian kedalam campuran ditambahkan KOH. H 2 O 2 untuk mengubah valensi Te dari valensi 0 ke valensi 4 sehingga dapat diendapkan. Penambahan KOH sampai terbentuk endapan K 2 TeO 3. Kemudian endapan disaring, dan filtratnya yang mengandung I dielusikan kedalam kolom penukar ion yang telah disediakan. PEMISAHAN Pada pemisahan ditujukan untuk memperoleh ph optimum dan Kecepatan alir yang optimum untuk mendapatkan effisiensi pemisahan yang terbaik. Pengaruh ph larutan terhadap kesetimbangan adsorbsi adalah interaksi ion H + dan ion OH - dengan bahan penyerap ( resin Bio Rad). Dalam suasana asam interaksi ion H + dengan bahan penyerap. Sedangkan bahan penyerap terhadap anion I - akan meningkat dengan naiknya ph karena jumlah ion H + yang dapat mengikat anion sehingga menghalangi anion tersebut akan semakin berkurang. Dalam suasana basa penyerapan terhadap anion pada suasana basa akan menurun dengan naiknya ph karena adanya perebutan antara ion OH - dan anion I - akan semakin tinggi. ph pada kondisi optimum dalam percobaan ini ada pada ph 7, ( gambar 2 & 3) Pengaruh kecepatan alir pada proses pemisahan Te dari I, bahwa kecepatan alir umpan yang pelan akan kurang efektif untuk pemisahan radioisotop umur pendek seperti I ini. Apabila kecepatan alir umpan terlalu cepat maka semakin sedikit resin mengikat ion. Ketentuan kecepatan alir pada pemisahan dengan resin penukar ion yang paling baik adalah pada kecepatan 0,2 ml per menit.

5 Trimurni, dkk. ISSN Gambar 2. Pengaruh ph pada effisiensi pemisahan ( %) ddengan pelarut NaCl Tabel 1. Efisiensi pemisahan (%) pada perubahan ph dan kecepatan alir Kecepatan alir ph=5 ph=6 ph=7 ph=8 ph=9 0,2 ml ,7 54,7 0,3 ml ,3 51,2 0,4 ml ,3 0,5 ml ,5 93,5 49,8 0,6 ml , , Effisiensi ph=5 ph=6 ph=7 ph=8 ph=9 0,2 m l 0,3 m l 0,4 m l 0,5 m l 0,6 m l Gambar 3. Efisiensi pemisahan (%) pada perubahan ph dan kecepatan alir KONVERSI EFISIENSI PEMISAHAN TERHADAP I Pengaruh ph dan kecepatan alir diatas adalah untuk radioisotop 131 I, Sifat kimia radioisotop 131 I & I sama, kondisi optimum No diatas diimplementasikan untuk pemisahan I yang umur paronya hanya 13,2 jam. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa faktor ph tetap 7 dan kecepatan alir umpan 0,5 ml/ menit. Seperti pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil percobaan dng 131 I diimplementasikan ke I Efisiensi Kecepatan Faktor Pemisahan 131 alir peluruhan I (ph=7) Efisiensi Pemisahan I (ph=7) 1 99,37 % 0,2 ml/men 0,96 95,11% 2 98,93% 0,3 ml/men 0,97 96,09% 3 98,80% 0,4 ml/men 0,98 96,67% 4 98,56% 0,5 ml/men 0,98 96,87% 5 97,49% 0,6 ml/men 0,99 96,09% UJI KUALITAS Analisis pengotor Te dan Ni dengan metoda spot tes. Untuk Ni teramati bahwa kualitas warna larutan sampel sama dengan aquades, sehingga dapat disimpulkan tidak ada ion Ni di larutan produk I. Apabila larutan produk mengandung adanya ion Ni maka larutan sampel akan berwarna hijau. Larutan produk bebas dari ion Ni ini disebabkan bahwa kation Ni ++ tidak ada yang terikat pada resin penukar anion sehingga Ni lewat begitu saja tanpa berinteraksi dengan resin. Untuk analisis pengotor Te dengan spot tes diperoleh pengotor Te sekitar 10-3 mg. L D 50 untuk Te adalah 67 mg/kg artinya kandungan Te didalam tubuh binatang atau manusia dengan kadar sama atau diatas 67 mg/kg, 50 % diantaranya mati. Hasil analisis menunjukkan bahwa pengotor Te 10-3 mg/2cc artinya per cc ada 0,5x10-3 mg ekivalen dengan 0,5x10-3 mg/kg masih sangat jauh lebih kecil dari 67 mg/ Kg. Kadar pengotor Te disini kecil disebabkan karena pada saat pelarutan kemudian

6 256 ISSN Nama penyaringan sebelum dielusikan kedalam kolom Te tertinggal di penyaring yang berbentuk endapan K 2 TeO 3. KESIMPULAN 1. Dari percobaan ini diperoleh data bahwa effisiensi pemisahan terbesar pada ph larutan 7 dan kecepatan alir umpan dikolom 0,2 ml permenit untuk pemisahan 131 I dari Te dan Ni. 2. Hasil percobaan ini diimplementasikan untuk pemisahan I yang umur paronya 13 jam, dengan memper hitungkan faktor peluruhan I maka diperoleh kecepatan alir yang paling efektif pada produksi radioisotop I adalah dengan kecepatan alir 0,5 ml per menit dan ph=7. 3. Hasil pengujian kualitas pada kondisi optimum ini diperoleh I yang bebas Ni. Kadar pengotor Te dari hasil pemisahan adalah 0,5x10-3 mg/kg jauh dibawah L D 50. DAFTAR PUSTAKA 1. Http :// 2. Frequently Asked Question, MDS Nordion, Triumf, Canada 3. K. SUEKI, A HASHIZUME, Y TENDOW, YOHKUBO and K.KITAO, On the cross Section for I Production Reactions. Tokyo April RM LAMBRECHT, M.SAJJAD, QURESHI S.J. AL-YANBAWI, Production of Iodine -124 Radioanal. Nucl. Chem. Letters. Riyadh 127/2/ / KENTARO HATTA; HIROSHI BABA, A computer code, OSCAR, for the calculation of exitation functions and reaction yields to produce radioisotope for medical purpose. INDC, IAEA, Vienna GOPAL B.SAHA, Fundamentals of Nuclear Pharmacy New York FRANK HELUS, Sc.D; LELIO G COLOMBETTI, Sc.D Radionuclides Production. Vol I, CRC Press, Inc, Florida MUNAWAR SAJJAD, RICHARD M LAMBRECHT, M. and SOLIMAN A BAKR Chromatographic Evaluation of the Radiochemical Purity of Reductant-Free Iodine- Nuclear. Medical. Biology Vol. 15 No 6 pp , TANYA JAWAB W. Faisal Apa pengaruh serta fungsi NaCl? Mungkinkah diganti dengan eluen lain? Tri Murni Pengaruh dan fungsi NaCl adalah ion Cl menggantikan ion I terikat di resin, sehingga Iodium yang diinginkan keluar dari kolom penukar ion. Mungkin saja digantikan dengan eluen lain dengan catatan ph keluar 7. Pernah dicoba pakai eluen Na-sitrat, hasilnya kurang memuaskan. Iodium tidak mau keluar dari kolom.