Perpustakaan Digital ITB

Indonesia adalah negara dengan kasus Tuberkulosis terbanyak se-Asia Tenggara. Pada beberapa kasus khusus pada pasien dengan imun rendah bakteri Tuberkulosis ditemukan telah menular ke bagian tulang dan otak yang disebut Tuberculous meningitis. Diagnostik dari Tuberkulous meningitis cukup sulit karena harus mengambil cuplikan pada otak ataupun tulang dimana sebelumnya harus diketahui posisi pasti dari Tuberkulosis tersebut. BATAN mengembangkan radiofarmaka berbasis sinar gamma untuk mendiagnosis Tuberculous meningitis bernama 99mTc- Etambutol. Penggunaan Radiofarmaka untuk diagnostik yang menggunakan sinar gamma memiliki permasalahan dari sisi resolusi yang dihasilkan dalam pencitraan. Untuk meningkatkan hasil resolusi pencitraanya dapat dilakukan dengan mengganti radioisotop teknisium-99m yang dipakai menjadi radioisotop berbasis positron di antaranya Galium-68. 68Ga-DOTA-Etambutol adalah kandidat senyawa berbasis positron untuk meningkatkan hasil pencitraan diagnostik Tuberculous meningitis. Permasalahan yang dihadapi pada pengembangan riset tersebut di antaranya indonesia belum memiliki fasilitas akselerator yang memadai untuk memproduksi radioisotop galium-68. Masalah lain juga dari tahap sintesis radiofarmaka hingga dapat diedarkan memerlukan waktu rata-rata hingga 15 tahun dan biaya sekitar USD 802 juta – 1,5 milyar. Untuk menjawab masalah tersebut dilakukan riset pendahuluan berupa studi kelayakan pada proses produksi radioisotop dengan metode komputasi Monte Carlo dilanjutkan dengan tahap reaksi sintesis antara 68Ga dengan etambutol dengan metode komputasi kuantum. Simulasi Monte Calro dilakukan dengan menggunakan program PHITS 4.24 dengan parameter simulasi dibuat sama dengan desain siklotron DECY-13 yang berenergi 13 MeV dan berkas proton 50 µA. Target berupa galium alam dengan berat 5 gram diiradiasi selama 25 hari dilanjutkan dengan pendinginan selama 2 hari. Pada hari ke 25/End of Bombardment (EOB) diperoleh 1,57x1017 atoms.cm-3 (±2,46x1015) atom telah teraktifasi. Selama proses iradiasi dihantarkan panas sebesar 3,50x10-2 Watt (Joule.s-1) yang terdiri dari peluruhan dari sinar-? sebesar 1,53x10-23 W, peluruhan sinar-? sebesar 4,00x10-3 W dan peluruhan sinar-? sebesar 3,10x10-2 W. Radioaktifitas total yang diperoleh saat EOB sebesar 283,36 GBq dan meluruh sebesar 46% setelah 2 hari pendinginan menjadi 153,91 GBq, sedangkan radioaktifitas dari 68Ge/68Ga sendiri diperoleh 189,42 MBq/5.12 mCi. Dosis radiasi yang dipancarkan pada hari ke 25 sebesar 230,22 mSv.m2.h-1 dan berkurang 58% menjadi 97,59 mSv.m2.h-1 setelah pendinginan yang menunjukkan radioisotop berumur pendek telah mengalami peluruhan. Total fluks dari foton yang diemisikan sejumlah 1,55x1011 foton.s-1 dengan fluks berenergi 511 keV sebesar 4,10x1010 foton.s-1 yang identik dengan reaksi anihilasi. Selama simulasi didapatkan 149 jenis isotop yang terdiri dari 95 isotop stabil dan 54 radioisotop. Komputasi mekanika kuantum pada tahap sintesis dilakukan dengan program Orca 5.01. perhitungan optimasi geometri menggunakan metode B3LYP dengan himpunan basis def2-SVP, sedangkan untuk perhitungan 1 titik menggunakan metode M06-2X dan himpunan basis cc-PVTZ. Hasil perhitungan telah didapatkan struktur optimum dari semua Spesi yang dihitung meliputi pereaksi yaitu 68Ga- DOTA dan Etambutol; katalis yaitu Asam Borat; 2 struktur intermediet dan produk utama 68Ga-DOTA-Etambutol serta produk samping berupa air. Reaksi tersebut memiliki 3 tahapan reaksi yaitu deprotonasi, serangan nukliofilik dan pelepasan leaving group. Energi pengaktifan yang dibutuhkan pada tahap deprotonasi sebesar 83,75 kJ/mol, pada serangan nukliofilik sebesar 190,01 kJ/mol dan 37,53 kJ/mol pada tahap pelepasan leving group. Tahap penentu reaksi didentifikasi terjadi pada reaksi serangan nukliofilik yang memiliki enerji barrier terbesar. Secara keseluruhan reaksi sintesis membutuhkan energi sebesar 93,764 kJ/mol. Metode komputasi tersebut diharapkan dapat memberi gambaran awal kelayakan dari produksi galium-68 dan proses sintesisnya dengan etambutol, serta dapat mengurangi waktu dan biaya riset radiofarmaka yang sangatlah besar.