SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

EVALUASI PEMBUATAN IODIUM-125MENGGUNAKAN SASARAN GAS XENON-124 DIPERKAYA

99.98%

Hotman Lubis, Daya Agung S., Sriyono, Abidin, Anung P., Hambali dan Hadirahman

Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR ) - SATAN

ABSTRAK

EVALUASI PEMBUATAN IODIUM-125 MENGGUNAKAN SASARAN GAS XENON-124

DIPERKAYA 99.98%. Salah satu radioisotop yang digunakan di kedokteran nuklir di Indonesia adalahradioisotop Iodium-125. Radioisotop Iodium-12 5 digunakan untuk pembuatan kit radioimmunoassay (RIA)dan untuk pembuatan seed brachytherapy kanker prostat. Pembuatan Iodium-125 dapat dilakukan dengancara mengiradiasi gas xenon-124 dalam teras reaktor. Dari proses iradiasi tersebut terjadi reaksi nuklir124Xe (n,V 125Xe selanjutnya akan terjadi peluruhan menjadi radioisotop 10dium-125. Dalam kegiatan inidipakai sasaran gas xenon-I24 dengan pengkayaan sebesar 99,98 %. Iradiasi dilakukan di posisi SI di terasRSG GA Siwabessy selama 24 jam. Telah dilakukan tiga kali proses pembuatan Iodium-I25 dan diperolehproduk dengan radioaktivitas masing-masing sebesar 8.367 mCi, 9.738 mCi dan 6.825 mCi dan pengotorradionuklida Iodium-I26 sebesar 0,11 %, 0,63% dan 2,84% pada saat pelarutan (7 hari setelah iradiasi).

Kata kunci: iodium-125, xenon diperkaya, iradiasi neutron.

ABSTRACT

EVALUATION OF IODINE-125 PRODUCTION USING ENRICHED XENON-124 GAS 99.98%

TARGETS. One of the used radioisotopes in nuclear medicine in Indonesia is the radioisotope Iodine-I25.Iodine-125 radioisotopes are used for radioimmunoassay (RIA) and for the manufacture of seedbrachytherapy for prostate cancer. Iodine-I25 production can be done by irradiating xenon-I24 gas in thereactor core based on the nuclear reaction of I24Xe (n, vI25Xe .The I25Xe then decays to Iodium-125radioisotope. In this presented experiment study, high enriched I24Xe (99.98%) was used as target. Thetarget was irradiated at Sl iradiation facility on the GA Siwabessy reactor core at PRSG for 24 hours. Threetimes of Iodium-125 production runs have been peiformed giving 1-125 activities of 8367 mCi, 9738 mCiand 6825 mCi respectively, measured at 7 days after the EOI (end of irradiation). The Iodine-I26 for eachproduct were found to be O.II%, 0.63% and 2.84% respectively.

Key words: iodine-I25, enriched xenon, neutron irradiation.

1. PENDAHULUAN

lodium-125 adalah radioisotop pemancargamma murni pada energi 35,5 KeV denganintensitas 6,7% dan mempunyai waktu para (tY»60,1 hari. Radioisotop tersebut meluruh melaluielectron capture (EC) menjadi isotop stabil Telurium-125[1]. Selain memancarkan energi gamma 35,5KeV lodium-125 juga memancarkan sinar X padaenergi 27 dan 31 KeV serta 21 elektran Auger pad aenergi 50 - 500 eV yang dimanfaatkan untukradioterapi[2]. Di bidang kedokteran nuklir, lodium-125 memiliki penggunaan yang sangat luas, baikuntuk keperluan diagnosis yaituImmunoradiometricassay ( IRMA) sebagai perunut

untuk deteksi dan pemantauan " tumor marker" (pertanda tumor) dalam serum darah denganmemanfaatkan emisi radiasi gamma-nya maupunterapi yaitu sebagai seed brakhiterapi denganmemanfaatkan emisi elektron Auger-nya 1-125[2].lodium-125 dihasi Ikan dari peluruhan Xenon-125yang memiliki waktu para 16,8 jam dan peluruhanXenon-125 meta stabil dengan waktu para 57detik[9]. Xenon-125 dan Xenon-125 meta stabildapat dihasilkan dari aktivasi netron sasaranXenon-124 melalui reaksi nuklir :

124Xe (n,y) 125Xe(t Y> 16,8jam)-125I124Xe(n,y)125mXe(t Y> 57detik)-125I

Di alam Isotop Xenon-124 hanya

Sekolah Tinggi TeJ....nologi Nuklir-BA TAN 506 Hotman Lubis dkk

SEMINAR NASlONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 2011lSSN 1978-0176

memiliki kelimpahan sebesar 0,10%, sehingga untukmendapatkan Xenon-125 dengan radioaktivitas yangtinggi diperlukan kandungan Xenon-124 yang lebihtinggi (Xenon -124 diperkaya)[1,3].Kualitas produk lodium-125 ditentukan daribesamya radioaktivitas, kemurnian radiokimia, dankemurnian radionuklida. lodium-125 tersedia dalambentuk Na125l dengan konsentrasi radioaktivitasrendah «250 mCi/ml), sedang (250-500 mCi/ml),tinggi (>500 mCi/ml) dengan kemurnianradionuklida >99,9%, kemurnian radiokimia>98%[4].

Proses pembuatan lodium-125 merupakansuatu rangkaian proses yang rum it karena reaksiyang terjadi adalah reaksi bertahap menggunakansa saran berbentuk gas yang punya potensi untuklepas ke lingkungan selain itu harga dari gas xenon-124 diperkaya relatif mahal. Telah dilaporkan olehAwaludin R, dkk. tentang pembuatan lodium-125dari sasaran xenon-124 diperkaya 82,4 % denganjumlah target 0,0223 mol. Pembuatan lodium-125dilakukan pada fasilitas xenon loop di fasilitasiradiasi S 1 reaktor G.A Siwabessy dengan fluksneutron sebesar 3 x 1013 n cm-2 s-l

selama 24 jam. Hasil lodium-125 pada uji ke-1sampai ke-3 diperoleh radioaktivitas masing-masingsebesar 9541 mCi, 9801 mCi dan 11239 mCi .Radioaktivitas rerata diperoleh sebesar 10193 mCi.Sampai uji ke-3 tidak ditemukan pengotorradionuklida lodium-126 [5].Pada kegiatan ini dipakai sa saran gas xenon-124diperkaya 99,98 % telah dilakukan pembuatanlodium-125 sebanyak tiga kali. Tujuan dari kegiatan1m adalah untuk mengevaluasi hasil pembuatanlodium-125. Evalusi hasil meliputi konsentrasiradioaktivitas, konsentrasi radiokimia dankonsentrasi radionuklida dari produk terhadapbatasan spesifikasi yang ditetapkan .

2. TATA KERJA2.1. Bahan dan Peralatan

Peralatan gelas yang digunakan berspesifikasipyrex. Bahan kimia sebagai pereaksi yang digunakanadalah pro analisis dari Merck. Bahan sasaran adalahgas Xenon-124 diperkaya 99,98 % dari Chemgas-Perancis sebanyak 400 ml (pada P dan T standar).Fasilitas produksi lodium-125 menggunakan Xe-loop yang berada di fasilitas iradiasi S1 di reaktorG.A. Siwabessy. Pengukuran radioaktivitasmenggunakan GlC (Gamma Ionization Chamber)Dose Calibrator ATOMLAB 100 plus, pengukuranradiokimia menggunakan radiochromatografiscanner BIOSCAN AR 2000 dan pemeriksaanradionuklida menggunakan spektrometer sinargamma dengan perangkat analisator saluran gandayang dilengkapi dengan Detektor Canberra HPGE,Detector model GC 1520. Pre amp Model 2002 CSI,Bias voltage (+) 3000 V, Power Supply Model 1000Canberra dan Amplifier Canberra Model 2026.

2.2. Produksi Iodium - 125 MenggunakanFasilitas Produksi Xe-loopFasilitas produksi Xe-Ioop dilengkapi beberapakomponen utama yaitu kamar iradiasi (irradiationchamber), botol penyimpanan target (productcylinder 1), botol prod uk (product cylinder 2), filteriodium (iodine filter), pompa vakum (vacuum pump)dan beberapa valve. Dilengkapi 2 buah indikatortekanan Bourdon Gauge (BG) dan 3 buah indikatorkevakuman Tachometer (TC). Indikator tekananberfungsi untuk memantau tekanan gas xenon dalamsistem, indikator kevakuman untuk memastikan adadan tidaknya kebocoran sistem. Filter lodium (iodinefilter) berfungsi untuk menangkap atau menyerapIodium hasil iradiasi Xe-124 sewaktu penarikan gaspasca iradiasi ke botol produk.Untuk pemindahangas xenon baik untuk pengiriman ke kamar iradiasiatau penarikan kembali ke botol produk digunakannitrogen cair (cryogenic system). Sebelum kegiatanproduksi dilakukan terlebih dahulu dilakukanpengecekan kevakuman sistem untuk memastikanbahwa sistem tersebut tidak bocor yang bisa dipantaumelalui indikator kevakuman Tachometer (TC)terbaca ::; 50 militorr. Selanjutnya dilakukanpevakuman atau flashing dengan tujuan untukmenarik sisa gas yang masih berada di KamarIradiasi atau di jalur pipa-pipa dengan tujuan untukmenekan jumlah pengotor radionuklida yang akanmempengaruhi produk akhir. Gas Xenon denganpengkayaan 99,98% sebagai bahan sasaran yangtersimpan dalam botol penyimpanan (productcylinder 1) di kirim ke kamar iradiasi (irradiationchamber) yang berada di dalam fasilitas iradiasi S 1teras reaktor GA. Siwabessy. Iradiasi Gas Xenondilakukan selama 24 jam pada daya 15 MWmenghasilkan fluks neutron sebesar 3 x 1013 ns-1cm-2. Setelah iradiasi gas Xenon ditarik ke botolproduk (product cylinder 2) dengan bantuannitrogen cair (cryogenic system) dan selanjutnyadilakukan peluruhan selama 7 hari. Diagram prosesdan skema fasilitas proses produksi I-125ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Diagram Proses Pembuatan Radioisotop1-125

Hofman Lubis dkk 507 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 20 IIISSN 1978-0176

mengambil sebanyak 5 III larutan Na 1251 denganbantuan pipet mikro kemudian ditotolkan pada ujungkertas whatman no I dan dikeringkan. Terhadapeuplikan dilakukan pengukuran pengotorradionuklida dengan menggunakan spektrometergamma. Puneak yang muneul diamati dan dicatatselanjutnya dilakukan perhitungan untukmenentukan konsentrasi pengotor radionuklida.

2. HASIL DAN PEMBAHASAN

Parameter

Gambar 2. Skema Fasilitas Produksi Radioisotoplodium-125

2.3. Pelarutan Iodium - 125 Dari Botol Produk

Setelah peluruhan selama 7 hari gas xenonyang tidak teraktivasi dipindahkan dari botol produkke botol penyimpan. Botol produk yang berisilodium-125 dari hasil peluruhan Xe-125 dikeluarkandari fasilitas Xe - loop dibawa ke gedung PRR untukdilakukan pelarutan. lodium-125 dalam botol produkdilarutkan dengan NaOH 0,005 N dengan volumeyang telah ditentukan (pelarutan dilakukan dilakukantiga kali). Hasil dari tiga kali pelarutan disebutfraksi I, II dan III.

2.4. Pengukuran RadioaktivitasUntuk mengetahui aktivitas yang diperoleh

dari hasil pelarutan lodium-125 dari masing-masingfraksi maka dilakukan pengukuran radioaktivitas.Dilakukan peneuplikan sampel denganmenggunakan pipet mikro sebesar 20 ilL.Selanjutnya sampel ditotolkan pada kertasWhatman dan dimasukkan dalam plastik untukdiukur radioaktivitasnya dengan menggunakan GIC(Gamma Ionization Chamber). Aktivitas yangdiperoleh dapat dihitung dengan mengalikan hasilpengukuran dengan volume yang diperoleh darimasing-masing fraksi sehingga didapat aktivitas totalkeseluruhan dari hasil pelarutan.

2.5. Pemeriksaan Kemurnian Radiokimia danRadionukIida

Kemumian radiokimia larutan Na 1251

ditentukan dengan metode kromatografi kertasmenggunakan kertas Whatman No.1 sebagai fasediam dan metanol 75% sebagai fase gerak danpengukuran dilakukan dengan alatradioehromatografi scanner BIOSCAN AR 2000 .Sebanyak 5 III larutan Na 1251 diambil denganbantuan pipet mikro kemudian ditotolkan pada ujungkertas kromatografi dan dikeringkan. Selanjutnyadilakukan perendaman pada ujung bawah pada kertaskromatogarfi sedalam I em pada larutan metanol 75% dan ditunggu hingga e1uen naik sampai ± 30 em,setelah itu kertas whatman dikeringkan. Kemudiandilakukan pengujian kemurnian radiokimia denganalat radioehromatografi scanner (gamma counter).Kemumian radionuklida dilakukan dengan

Radioaktivitas lodium-125 merupakanradioaktivitas hasil pelarutan dari botol prod uksetelah diluruhkan selama 7 hari dari peluruhan gasXe-125 pasca iradiasi. Radioaktivitas 1-125 yangdihasilkan selama tiga kali iradiasi gas Xe-124dengan pengkayaan 99,98% diperoleh radioaktivitasmasing-masing sebesar 8367 mCi /15,8 ml,9738 mCi / 12 ml dan 6825 mCi /13,7 ml sepertiyang terlihat pada Tabel I. Dari tabel 1 diperolehradioaktivitas lodium-125 yang dihasilkanmemenuhi batasan spesifikasi yang ditetapkan, yaitulebih besar dari 300 mCi/ml .

Tabel 1. Hasil 1-125 yang diperoleh dari iradiasisasaran gas xenon-124 diperkaya 99,98%

No. Batch ProsesRI-OO1 RI-002 RI-003

Radioaktivitas total

7 hari pasea EOI ..

836797386825

(mCi) Persentase 1-(%)84,5664,3557,04

Persentase103-

2,5128,2041,82

(%) Persentase104-

12,937,460,59

(%) Kemumian 0,11%0,63%2,84%

radionuklida (%)

Contoh hasil pemeriksaan radiokimia lodium-125disajikan pad a Gambar 3. Diperoleh tiga puncakradiokimia yaitu lodida (1-), lodat ( 103-)dan periodat (104-). Dari 3 kali pembuatandiperoleh kemumian radiokimia sebagai lodidasebesar 84,56 %, 64,35 % dan 57,04 %. Hasilkemurnian radiokimia tersebut tidak memenuhi

batasan spesifikasi yang ditetapkan. Rendahnyapersentase lodida(l-) dalam produk didugadisebabkan karena ada oksigen terperangkapdidalam fasilitas ataupun botol produk yangberperan sebagai oksidator sehingga terjadiperubahan tingkat oksidasi 1- menjadi 103- dan104- yang mengakibatkan persentase 1- menjadiberkurang dan sebaliknya persentase 103- dan 104-menjadi naik. Untuk meningkatkan kemumianradiokimia dalam produk dan dapat dipakai dalambidang radiofarmaka diperlukan perlakuan lebihlanjut.

Sekolah Tinggi Teknologi NI/klir-BA TAN 508 Holman LI/his dkk

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

Gambar 3: Contoh hasil pemeriksaan kemurnianradiokimia dengan radiochromatografi scanner.

Hasil pengukuran radionuklida denganspektrometer gamma disajikan pada Gambar 4. DariGambar 4 diperoleh puncak pada energi 35,5 KeV,389 KeV dan 666 KeY. Puncak energi 35,5 KeVadalah puncak energi 1-125 sedang puncak energi389 KeV dan 666 KeV merupakan puncak energi 1-126 sebagai radionuklida pengotor. Dari puncakenergi dan luas area dihitung konsentrasi pengotor 1-126 dengan program komputer Microsoft VisualBasic for Windows yang dibuat Ibon Suparman[7].Hasil perhitungan diperoleh konsentrasi 1-126 dalamproduk sebesar 0,11 %,0,63% dan 2,84%. Besamyakonsentrasi radionuklida 1-126 dalam produkmelampaui dari batasan spesifikasi yangditetapkan.I

Untuk mengetahui apakah prosespembuatan 1-125 berlangsung dengan baik makadilakukan perhitungan aktivitas secara teoritis dandibandingkan dengan aktivita: ~ dihasilkan daripembuatan lodium-125. Perhit r aktivitas teoritis1-125 atau disingkat (At-125) ~c:tdah peluruhan 7hari dilakukan dengan menggunakan persamaan (1)dan (2).AXe-125=NXe-124xaXe-124xcI>x(1-exp( -0,693/Tl!2Xe -125x Ti ) ... (1)AI-125 = (AI -125/AXe-125)xAXe-125x(l-exp(-0,693/Tl/2Xe-125xTp ).. (2)

dimana ;AXe-125 :Laju penambahan Xe-125 (atom.s-l)A I -125 : Laju penambahan 1-125 (atom.s-l)N Xe-124 : lumlah atom 124Xe (Atom)

aXe-124 :tampang lintang reaksi 124XecI> : fluks neutron (n.s-lcm-2).A 1-125: konstanta peluruhan Iodium-125 (s-l)

AXe -125 : konstanta peluruhan Xenon-125 (s-l)Tl/2Xe -125 : Waktu paro peluruhan Xe-125 (jam)Ti : lama iradiasi (jam)Tp : lama peluruhan (jam)

Tabel 2. Data yang digunakan untuk perhitunganaktivitas teoritis 1-125 .

KeteranganVolume=400ml, Tekanan=latm dan Temperatur =300 K0,08205746 L. atm. mol -1 K-l

3. lumlah mol xenon(n)0,01625 mol gas xenon4. Penampang lintang 128 barn

reaksi5. Fluks6. Waktu Iradiasi

7. Waktu peluruhan8. Waktu paro Xe-1259. Waktu paro 1-125

" 35,5 keV, 1-125

389kEV, 1·126

666keV,I·126

energl -I-Gambar 4. Hasil pengukuran lodium-125 dengan

spektrometer gamma

No Parameter1. Sasaran enriched

Xe-124(99,98%)

2. Tetapan gas (R)

3,4 x 10 13 (n.s-lcm-2)24 jam168 jam16.8jam1443.36 jam

Ditemuinya radionulikda pengotor 1-126 dalamproduk disebabkan karena radionuklida 1-126terbentuk di dalam kamar iradiasi melalui

peluruhan Xe-125 menjadi 1-125. Radionuklida 1-125 tersebut terpapar oleh neutron sehinggamembentuk 1-126. Pada saat dilakukan penarikangas xenon pasca iradiasi, 1-126 ikut terpindahkandari kamar iradiasi dan lolos kedalam botol prod uk.Reaksi pembentukan 1-126 di kamar iradiasiditunjukkan reaksi nuklir berikut.124Xe(n,y) I25Xe-* I25I(n,y) 1261Seharusnya pada saat penarikan ke botol produk,10dium yang terbentuk dari kamar radiasi tertahan difilter iodium. Karena daya serap filter iodium sudahtidak maksimal lagi maka 1-126 lolos ke botolproduk.

Tabel3. Hasil persentase perolehan(yield) 1-125

ParameterNo. Batch Proses

Rl-OOIRl-002Rl-003

Radioaktivitas total 7 hari pasca EO! ..

836797386825

(mCi) Radioaktivitas totalteoritis 7 hari pasca

704570457045

EO! (mCi) Persentaseyield>100 %>100%100 %(%)

Persentase perolehan 1-125 setelah peluruhan 7hari pasca iradiasi ditunjukan pada tabel 3. Hasil

Holman Lubis dkk 509 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

persentase perolehan Iodium-125 produk I dan 2lebih besar dari 100%, dan produk 3 sebesar 97,4 %.Perolehan radioaktivitas lebih besar dari 100%

diduga disebabkan karena besar fluks neutron yangdigunakan dalam perhitungan radioaktivitas lebihkecil dari harga sesungguhnya di kamar iradiasi.Diduga pula pelurunan Xenon-125 meta stabil (Xe-125m) ikut berperan terhadap perolehanradioaktivitas lodium-125.

Besamya radioaktivitas hasil produk 1-125tersebut menunjukkan bahwa proses produksiberlangsung dengan baik mulai pengiriman danpenarikan gas xenon dari kamar iradiasi danpelarutan dalam botol produk.Bila hasil pembuatan 1-125 dari xenon-124diperkaya 99,98 % dibanding dengan xenon-124diperkaya 82,4 % diperoleh perbandingan sebagaiberikut. Dari hasil pembuatan Iodium-125 yang telahdilakukan 3 kali dari gas Xenon-124 diperkaya99,98 % dengan jumlah target sebesar 0,01625 molmemberikan rerata radioaktivitas sebesar 8310

mCi atau 511486,9 mCi/mol. Dari hasil pembuatanIodium-125 yang telah dilakukan 3 kali dengangas Xenon-124 diperkaya 82,4% dengan jumlahtarget 0,0223 mol memberikan rerata radioaktivitassebesar 10193 mCi atau 554715 mCi/mol [5].Besamya radioaktivitas yang diperoleh sebandingdenganjumlah mol gas xenon-124.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Radioaktivitas total lodium-125 yang diperoleh dari3 kali pembuatan sebesar 8361 mCi, 9738 mCidan 6825 mCi. Kemurnian radiokimia sebesar

84,56 %, 64,35 % dan 57,04 % dan kemumianradionuklida sebesar 99,89 % , 99,37 % dan 97,16%. Dari hasil ini disimpulkan bahwa konsentrasiradioaktivitas memenuhi spesifikasi prod uk,sedangkan konsentrasi radiokimia dan radionuklidatidak memenuhi spesifikasi produk.

DAFTAR PUSTAKA

1. SAITOH,N., Hand Book of Radioisotope,Maruzen, Tokyo (1996).

2. ANONYMOUS, 2011, Iodine-125,Avai labIe:http://en.wikiped ia.org/wi kill odine-125, diakses 13-10-2011.

3. IAEA,Manual for reactor produceradioisotopes,TECDOC-1340, (2003)

4. ANONYMOUS, 2011 Product Iodine-125,Avai labIe:http://www.nordion.com/Iodine-125 diakses 12-10-2011.

5. Awaluddin R., "Pembuatan lodium-125Menggunakan sasaran Xenon-124 diperkaya",Persentasi Ilmiah Peneliti Madya BidangRadiokimia, September 2010.

6. Suparman Ibon," Komputerisasi Sistem

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGYAKARTA,16NOVEMBER2011ISSN 1978-0176

Pemrosesan Data dan Dokumentasi Produk

Radioisotop 1-125" , Kolokium Radioisotopdan Radiofarmaka Nopember 2009.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 510 Hotman LlIbis dkk

Daftar isiEVALUASI PEMBUATAN IODIUM TATA KERJAHASIL DAN PEMBAHASANKESIMPULAN DAN SARAN

i: Daftar Isi