BAB I PENDAHULUAN
Sebelum kita membahas radio farmasi, sebelumnya saya akan membahas tentang atom serta sejarah tentang pengamatan atom tersebut. Selama lebih dari 2400 tahun, para filsuf dan ilmuwan telah mencoba meneliti tentang atom dengan menggunakan beragam percobauan dan pengamatan. Karena atom tak dapat dlihat dan diraba maka peneliti mengamati bagaimana materi berkelakuan. Pengamatan seperti ini pengamatan tak langsung. Sementara ilmuwan melakukan pengamatan tak langsung mereka membangun suatu model atom. Model atom akan diubah begitu informasi baru tentang atom berhasil dikumpulkan.
Sekarang kita beranjak ke radio farmasinya yang berkaitan dengan kedokteran nuklir. Disadari atau tidak, ilmu dan teknologi nuklir memainkan peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia sekarang, jauh lebih besar dari sekedar sebagai sumber energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Hasil survei ekonomi di Amerika Serikat tahun 1992 menunjukkan bahwa, profit ekonomi yang diperoleh dari pekerjaan yang berhubungan dengan pemanfaatan ilmu dan teknologi nuklir di bidang kesehatan, manufaktur, penelitian,radiasi makanan, pengolahan limbah, transportasi, dan sejenisnya,mencapai 4-5 kali lebih besar dari benefit ekonomi yang dihasilkan oleh PLTN 1).
Memasuki abad ke-21 ini peranan tersebut akan makin dominan seiring dengan kemajuan baik dalam ilmu dan teknologi nuklir itu sendiri maupun pengaruh kemajuan bidang-bidang lain. Karena banyak persoalan-persoalan interdisiplin yang hanya bisa dipecahkan dengan melibatkan teknologi nuklir. Pada kesempatan ini penulis mencoba memperkenalkan suatu bidang interdisiplin dari hasil simbiosis antara teknologi nuklir dan biologi yang kemudian melahirkan bidang lain yang dikenal dengan kedokteran nuklir (KN). Tulisan ini hanyalah merupakan studi literatur belaka.
Pencegahan dan pengobatan penyakit merupakan fokus utama yang lain dari kedokteran nuklir. Beberapa penyakit yang lazim diobati dengan terapi kedokteran nuklir adalah thyroid (kelenjar gondok), prostate cancer (kanker prostat), hyperthyroidism, cancer bone pain, polycythaemia (kelainan sel darah merah dan kenaikan jumlah darah) dan leukemia (kenaikan jumlah sel darah putih) serta banyak penyakit lainnya. Untuk Eropa terapi KN bahkan sudah lazim diterapkan dalam pengobatan arthritis (radang sendi). Aplikasi secara klinis dari isotop radioaktif dimulai tahun 1937 untuk penanganan penderita leukemia di University of California di Berkeley.
BAB II
PEMBAHASAN
1. Definisi
Radio Farmasi atau Farmasi Nuklir adalah penggunaan prinsip dan cara-cara farmasi dan radiokimia untuk membuat obat yang mengandung zat radioaktif (radiofarmaka) bagi keperluan zat radioaktif (radiofarmaka) bagi keperluan diagnosa dan penyembuhan (terapi) penyakit yang diidap pasien.
Sediaan farmasi Nuklir adalah sediaan radio isotop yang digunakan reaktor nuklir, telah mengalami suatu pengolahan kimia (destruksi, destilasi, ekstraksi dll)an oleh manusia baik untuk diagnose maupun terapi serta mnegalami metabolisme di dalam tubuh. Dalam definisi lain dikatakan Sediaan radio farmasi adalah sediaan radio isotop yang didapat dari target yang telah diradiasi dalam suatu reactor nuklir, telah mengalami
Kedokteran Nuklir menurut Society of Nuclear Medicine (SNM), kedokteran nuklir adalah bidang keahlian dalam kedokteran yang menggunakan isotop radioaktif secara aman, tanpa sakit, dan murah, baik untuk pencitraan maupun untuk pencegahan dan pengobatan penyakit . Jadi ada 2 fokus utama dalam kedokteran nuklir. Yang pertama adalah pencitraan organ tubuh. Pencitraan disini unik karena bisa menggambarkan fungsi dan struktur organ tubuh sekaligus. Dengan cara ini dapat diperoleh informasi medis tanpa melalui operasi, yang dengan cara lain mungkin tidak bisa dilakukan,membutuhkan operasi atau biaya diagnosa yang lebih mahal. Karena kemampuan untuk menggambarkan fungsi dan struktur organ (bukan struktur saja), maka banyak penyakit yang bisa dideteksi lebih dini, dengan demikian pengobatannya pun menjadi lebih efektif.
2.1 Perkembangan Model Atom
Membandingkan perkembangan teori atom mulai dari teori atom
Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.
Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897),
Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom. Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom
2.2 Model Atom
1. Model Atom
Jhon Dalton mengemukakan hipotesa tentang atom berdasarkan hukum kekekalan
Teori yang diusulkan
a. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
b. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
c. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
d. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti ada tolak peluru.
Teori atom
2. Model Atom Thomson
Kelemahan dari
Thomson mengusulkan model atom seperti roti kismis atau kue onde-onde. Suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral
3. Model Atom
Eksperimen yang dilakukan
Hipotesa dari
Model atom
Kulit atom
Inti atom
Elektron
Gambar 3. Model atom
Kelemahan dari
4. Model Atom Niels Bohr
Kelemahan dari
a. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.
b. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang.
Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah maka akan memancarkan energi.
Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuktempat berpindahnya elektron. Kelemahan model atom ini adalah: tidak dapat menjelaskan spekrum warna dari atom berelektron banyak. Sehingga diperlukan model atom yang lebih sempurna dari model atom Bohr
3.1. PELURUHAN RADIOAKTIF
Peluruhan ialah perubahan inti atom yang tak-stabil menjadi inti atom yang lain, atau berubahnya suatu unsur radioaktif menjadi unsur yang lain. Inti yang tidak stabil berusaha untuk mencapai kestabilan dengan cara pembelahan spontan pemancaran partikel a, partikel b dan partikel g, atau penangkapan elektron
3.2. MODE PELURUHAN
Sebuah inti radioaktif dapat melakukan sejumlah reaksi peluruhan yang berbeda. Reraksi-reaksi tersebut disarikan dalam tabel berikut ini. Sebuah inti atom dengan muatan (nomor atom) Z dan berat atom A ditampilkan dengan (A, Z).
| Mode peluruhan | Partikel yang terlibat | Inti anak |
| Peluruhan dengan emisi nukleon: | ||
| Sebuah partikel alfa (A=4, Z=2) dipancarkan dari inti | (A-4, Z-2) | |
| Sebuah proton dilepaskan dari inti | (A-1, Z-1) | |
| Sebuah neutron dilepaskan dari inti | (A-1, Z) | |
| Sebuah inti terpecah menjadi dua atau lebih atom dengan inti yang lebih kecil disertai dengan pemancaran partikel lainnya | - | |
| Inti atom memancarkan inti lain yang lebih kecil tertentu (A1, Z1) yang lebih besar daripada partikel alfa | (A-A1, Z-Z1) + (A1,Z1) | |
| Berbagai peluruhan beta: | ||
| Sebuah inti memancarkan elektron dan sebuah antineutrino || (A, Z+1) | | |
| (A, Z-1) | ||
| Sebuah inti menangkap elektron yang mengorbit dan memancarkan sebuah neutrino | (A, Z-1) | |
| Sebuah inti memancarkan dua elektron dan dua antineutrinos | (A, Z+2) | |
| Sebuah inti menyerap dua elektron yang mengorbit dan memancarkan dua neutrino | (A, Z-2) | |
| Sebuah inti menangkap satu elektron yang mengorbit memancarkan satu positron dan dua neutrino | (A, Z-2) | |
| Sebuah inti memancarkan dua positrons dan dua neutrino | (A, Z-2) | |
| Transisi antar dua keadaan pada inti yang sama: | ||
| Sebuah inti yang tereksitasi melepaskan sebuah foton energi tinggi (sinar gamma) | (A, Z) | |
| Inti yang tereksitasi mengirim energinya pada sebuah elektron orbital dan melepaskannya | (A, Z) | |
Peluruhan radioaktif berakibat pada pengurangan massa, dimana menurut hukum relativitas khusus
3.3. Rantai peluruhan dan mode peluruhan ganda
Banyak inti radioaktif yang mempunyai mode peluruhan berbeda. Sebagai contoh adalah Bismuth-212, yang mempunyai tiga.Inti anak yang dihasilkan dari proses peluruhan biasanya juga tidak stabil, kadang lebih tidak stabil dari induknya. Bila kasus ini terjadi, inti anak tadi akan meluruh lagi. Proses kejadian peluruhan berurutan yang menghasilkan hasil akhir inti stabil, disebut rantai peluruhan.
Menurut teori Big Bang, isotop radioaktif dari unsur teringan (H, He, dan Li) dihasilkan tidak berapa lama setelah alam semesta terbentuk. Tetapi, inti-inti ini sangat tidak stabil sehingga tidak ada dari ketiganya yang masih ada saat ini. Karenanya sebagian besar inti radioaktif yang ada saat ini relatif berumur muda, yang terbentuk di bintang (khususnya supernova) dan selama interaksi antara isotop stabil dan partikel berenergi. Sebagai contoh, karbon-14, inti radioaktif yang mempunyai umur-paruh hanya 5730 tahun, secara terus menerus terbentuk di atmosfer atas bumi akibat interaksi antara sinar kosmik dan Nitrogen.
Peluruhan radioaktif telah digunakan dalam teknik perunut radioaktif, yang digunakan untuk mengikuti perjalanan subtansi kimia di dalam sebuah sistem yang kompleks (seperti organisme hidup misalnya). Sebuah sampel dibuat dengan atom tidak stsbil konsentrasi tinggi. Keberadaan substansi di satu atau lebih bagian sistem diketahui dengan mendeteksi lokasi terjadinya peluruhan.
Dengan dasar bahwa proses peluruhan radioaktif adalah proses acak (bukan proses chaos), proses peluruhan telah digunakan dalam perangkat keras pembangkit bilangan-acak yang merupakan perangkat dalam meperkirakan umur absolutmaterial geologis dan bahan organik.
4.1. LAJU PELURUHAN RADIOAKTIF
Laju peluruhan, atau aktivitas, dari material radioaktif ditentukan oleh:
Konstanta:
· Waktu paruh - simbol t1 / 2 - waktu yang diperlukan sebuah material radioaktif untuk meluruh menjadi setengah bagian dari sebelumnya.
· rata-rata waktu hidup - simbol Ï„ – rata-rata waktu hidup (umur hidup) sebuah material radioaktif.
· Konstanta peluruhan - simbol λ - konstanta peluruhan berbanding terbalik dengan waktu hidup (umur hidup).
(Perlu dicatat meskipun konstanta, mereka terkait dengan perilaku yang secara statistik acak, dan prediksi menggunakan kontanta ini menjadi berkurang keakuratannya untuk material dalam jumlah kecil. Tetapi, peluruhan radioaktif yang digunakan dalam teknik penanggalan sangat handal. Teknik ini merupakan salah satu pertaruhan yang aman dalam ilmu pengetahuan sebagaimana yang disampaikan oleh [1])
Variabel:
· Aktivitas total - simbol A - jumlah peluruhan tiap detik.
· Aktivitas khusus - simbol SA - jumlah peluruhan tiap detik per jumlah substansi. "Jumlah substansi" dapat berupa satuan massa atau volume.)
Persamaan:
dimana
adalah jumlah awal material aktif.
4.2.WAKTU PELURUHAN
Sebagaimana yang disampaikan di atas, peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh sewaktu waktu. Karenanya, untuk sebuah sampel radioisotop tertentu, jumlah kejadian peluruhan –dN yang akan terjadi pada selang (interval) waktu dt adalah sebanding dengan jumlah atom yang ada sekarang. Jika N adalah jumlah atom, maka kemungkinan (probabilitas) peluruhan (– dN/N) sebanding dengan dt:
Masing-masing inti radioaktif meluruh dengan laju yang berbeda, masing-masing mempunyai konstanta peluruhan sendiri (λ). Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa jumlah N berkurang seiring dengan peluruhan. Penyelesaian dari persamaan diferensial orde 1 ini adalah fungsi berikut:
Fungsi di atas menggambarkan peluruhan exponensial, yang merupakan penyelesaian pendekatan atas dasar dua alasan. Pertama, fungsi exponensial merupakan fungsi berlanjut, tetapi kuantitas fisik N hanya dapat bernilai bilangan bulat positif. Alasan kedua, karena persamaan ini penggambaran dari sebuah proses acak, hanya benar secara statistik. Akan tetapi juga, dalam banyak kasus, nilai N sangat besar sehingga fungsi ini merupakan pendekatan yang baik.
Selain konstanta peluruhan, peluruhan radioaktif sebuah material biasanya juga dicirikan oleh rerata waktu hidup. Masing-masing atom "hidup" untuk batas waktu tertentu sebelum ia meluruh, dan rerata waktu hidup adalah rerata aritmatika dari keseluruhan waktu hidup atom-atom material tersebut. Rerata waktu hidup disimbolkan dengan Ï„, dan mempunyai hubungan dengan konstanta peluruhan sebagai berikut:
Parameter yang lebih biasa digunakan adalah waktu paruh. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan sebuah inti radioatif untuk meluruh mejadi separuh bagian dari sebelumnya. Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan adalah sebagai berikut:
Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan menunjukkan bahwa material dengan tingkat radioaktif yang tinggi akan cepat habis, sedang materi dengan dengan tingkat radiasi rendah akan lama habisnya. Waktu paruh inti radioaktif sangat bervariasi, dari mulai 1024 tahun untuk inti hampir stabil, sampai 10-6 detik untuk yang sangat tidak stabil.
5. RADIOAKTIVITAS
Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. Proses perubahan ini disebut peluruhan dan inti atom yang tak stabil disebut radionuklida. Materi yang mengandung radionuklida disebut zat radioaktif.
6. SATUAN RADIOAKTIVITAS
Satuan radioaktifitas pada mulanya didasarkan atas laju peluruhan 1 g radium dan dinyatakan dalam curie (Ci).
Saat ini besaran atau kuantitas setiap nuklida radioaktif dinyatakan dalam jumlah disintegrasi per detik ( dps ; dis s-1 )
Satuan radioaktifitas yang umum digunakan adalah:
1.Rontgen
2.RAD(Radiation Absorbed Dose)
3.REM (Rontgen Equivalen)
4.Curie
5.Gray
1. REM
2. Satuan radioaktifitas ini digunakan untuk mengukur dosis untuk kesetaraan, ditinjau dari sudut biologi ternyata efek radiasi pengion tidak sama. Dalam biologi radiasi yang menyebabkan suatu perubahan dalam suatu sistem tidak hanya tergantung pada besaran energi yang terserap saja, tetapi juga pada tergantung pada macam & kualitas radiasi, maka penyerapan energi yang sama dari macam-macam radiasi yang berlainan dapat menghasilkan efek biologi yang berbeda.
3. REM , satuan ini digunakan untuk mengukur efek biologi yang terjadi pada jaringan hidup yang terkena radiasi, karena itu satuan ini disebut juga satuan biologi. Untuk menentukan dosis radiasi dalam REM terlebih dahulu ditentukan standar kerelatifan yang disebut dengan Relative Biological Effectiveness (RBE).
DAFTAR ISTILAH
Elektron
• Partikel dasar penyusun atom, bermuatan positif dan terdapat pada kulit atom
Proton
• Partikel dasar penyusun atom, bermuatan positif dan terdapat pada inti atom
Neutron
• Partikel dasar penyusun atom, bersifat netral dan terdapat dalam inti atom bersama dengan proton
Inti atom
• Bagian padat dari atom, berada dipusat aton dan bermuatan positif
Nomor atom (Z)
• Jumlah proton dalam inti, merupakan ciri khas bagi setiap unsur
Nomor massa (A)
• Jumlah proton + neutron yang membentuk massa atom karena massa elektron sangat kecil sehingga boleh di abaikan
Isotop
• Atom-atom dari unsur yang sama, tetapi berbeda massa atomnya karena perbedaan jumlah neutron
Konfigurasi elektron
• Penyebaran elektron pada kulit atom
Elektron valensi
• Elektron pada kulit terluar yang berperan besar pada reaksi kimia
Orbital
• Ruang di sekitar inti tempat kebolehjadian menemukan elektron. Tiap orbital mempunyai bentuk dan tingkat energi tertentu
Model atom
• Gambaran rekaan mengenai struktur atom, karena atom yang sebenarnya tidak dapat dilihat dengan mata dengan bantuan alat perbesaran yang sekuat apapun
Isoton
• Atom-atom dari unsur yang jumlah neutronnya sama
Isobar
• Atom-atom dari unsur yang massa atomnya sama
Kulit
• Kumpulan dari satu atau lebih orbital yang tingkat energinya sama atau hampir sama
