Kemagnetan Holmium (III) Oksida dalam Microsphere Polilaktat (Sudaryanto)
Akreditasi LIPI Nomor : 536/D/2007
Tanggal 26 Juni 2007

## KEMAGNETAN HOLMIUM (III) OKSIDA DALAM MICROSPHERE POLILAKTAT
Sudaryanto 1 , Wahyudianingsih 1 ,Ari Handayani 1 , Deswita 1 , Mujamilah 1 danAbdul Mutholib 2
1 Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN)-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang
2 Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR)-BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang

## ABSTRAK
KEMAGNETAN HOLMIUM (III) OKSIDA DALAM MICROSPHERE POLILAKTAT. Kemagnetan holmium (III) oksida (Ho 2 O 3 ) yang terkungkung dalam microsphere berbasis polimer biodegrable polilaktat ( PLA ) telah diuji menggunakan Vibrating Sample Magnetometer ( VSM ). Pengungkungan Ho 2 O 3 dalam microsphere PLA dilakukan dengan metode penguapan pelarut dalam air. Microsphere dengan komposisi kandungan Ho 2 O 3 terhadap PLA 0 ~ 20% berat dipersiapkan sebagai sampel uji. Bentuk dan ukuran microsphere dikonfirmasi menggunakan Scanning Electron Microscope ( SEM ). Ukuran rata-rata microsphere PLA berisi Ho 2 O 3 sekitar 30  m. Keberadaan dan kandungan Ho 2 O 3 dalam microsphere dapat dipastikan berdasarkan kurva histeresis hasil pengukuran VSM yang menunjukkan struktur paramagnetik. Respon kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere meningkat seiring dengan peningkatan komposisinya. Persentase kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere terhadap Ho 2 O 3 murni sebanding dengan komposisinya, hal ini menunjukkan kemagnetan Ho 2 O 3 tidak dipengaruhi oleh PLA sebagai pengungkungnya
Kata kunci : Holmium, Kemagnetan, Microsphere, PLA

## ABSTRACT
MAGNETISM OF HOLM IUM (III) OXIDE LOADED TO POLY(LACTIC ACID) MICROSPHERE . Magnetism of holmium (III) oksida (Ho 2 O 3 ) loaded to microsphere based on biodegradable polymer poly(lactic acid) (PLA) have been measured by using Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Ho 2 O 3 were loaded to the PLA mcirosphere by mean of in water solvent evaporation method. Composition of Ho 2 O 3 to PLA 0 ~ 20 % w/w were prepared as samples. Dimension of the PLA were confirmed by Scanning Electron Microscope (SEM). The Ho 2 O 3 loaded PLA have an averaged size about 30  m. Existence and content of Ho 2 O 3 in the microsphere can be determined based on the magnetic hysteresis form VSM measurement data, in which a paramagnetic structure was observed, the magnetic responses of Ho 2 O 3 loaded microsphere increased with increasing the Ho 2 O 3 composition. Percentage comparation between the magnetism of Ho 2 O 3 loaded to microsphere and the pure Ho 2 O 3 is in proporsional with it’s composition. It shows that the magnetism of Ho 2 O 3 loaded to PLA microsphere is not affected by the PLA as base material.
Key words : Holmium, Magnetism, Microsphere , PLA

## PENDAHULUAN
Microsphere yang mengandung radionuklida pemancar sinar-  telah digunakan dalam bidang kedokteran nuklir diantaranya untuk bahan terapi kanker hati [1,2], and rematik [3,4]. Proses terapi dilakukan dengan menyuntikkan microsphere radioaktif berukuran tertentu langsung ke jaringan target [1,5], oleh sebab itu pemilihan jenis radionuklida dan bahan dasar microsphere menjadi sangat penting.
Saat ini jenis radionuklida yang telah digunakan dalam praktek rutin kedokteran dalam bentuk radiofarmaka untuk terapi kanker hati dan rematik
diantaranya adalah Yttrium (Y-90), Rhenium (Re-186) dan Erbium (Er-169)[4]. Selain itu akhir-akhir ini juga dikembangkan jenis radionuklida lain seperti Samarium-153 [6], Holmium-166 [7], Rhenium-188 [8], dan lain-lain. Adapun microsphere sebagai pengungkung terbuat dari bahan anorganik seperti gelas [9] atau bahan organik dari senyawa sitrat, resin, albumin, dan polimer biodegradabel [10]. Seharusnya bahan microsphere tersebut tidak bersifat racun bagi tubuh ( biocampatible ), dan dapat hancur dalam tubuh ( biodegradable ) paska terapi kemudian terekskresi ke
luar tubuh dengan aman. Dari sudut pandang ini polimer biodegradable seperti polilaktat yang telah digunakan sebagai bahan benang bedah[11] dan kapsul [12], merupakan alternatif bahan yang digunakan.
Ukuran microsphere sangat menentukan dalam hal penyebaran radionuklida dalam tubuh ( biodistribution ) dan penyampaian ke target. Microsphere yang berukuran besar setelah disuntikkan dapat terjerat dan terembolisasi dalam jaringan, sedangkan microsphere yang berukuran kecil dapat tersebar stabil dalam darah dan tersirkulasi ke seluruh tubuh. Masalah ini dapat diminimalisasi dengan cara pengontrolan keseragaman ukuran microsphere (20 ~ 50 μm) [1,2] . Upaya lain untuk mengatasi masalah ini adalah dengan cara pemberian medan magnet, sehingga radionuklida terkungkung di area target selama masa terapi. Untuk itu diperlukan pemilihan radionuklida yang bersifat magnetik. Logam Holmium (Ho-166) selain bersifat  radioaktif  pemancar  sinar  β  dengan  energi 1,8 MeV [13] juga bersifat magnetik dengan spin magnetik 10μB [14]. Maka, penelitian dalam rangka pemanfaatan radioaktifitas sekaligus kemagnetan holmium sangat menarik untuk dilakukan, tetapi sejauh penelusuran belum ada yang melakukannya.
Penelitian ini bertujuan membuat microsphere berbasis polimer biodegragabel PLA berisi holmium sebagai bahan radiofarmaka. Diharapkan sifat keradioaktifan dan kemagnetan holmium yang terkungkung dalam microsphere dapat digunakan sebagai bahan radiofarmaka untuk terapi rematik. Metode pembuatan dan karakterisasi microsphere berisi holmium telah dilaporan di tempat terpisah [15,16]. Pada makalah ini akan dilaporkan sifat kemagnetan holmium yang terkungkung dalam microsphere polilaktat. Holmium yang digunakan adalah holmium (III) oksida (Ho 2 O 3 ) dalam bentuk serbuk.

## METODE PERCOBAAN

## Penyiapan Sampel
Pembuatan microsphere polilaktat ( PLA ) mengandung serbuk Ho 2 O 3 (Ho- PLA - MS ) pada prinsipnya dilakukan dengan metode evaporasi larutan dalam air dari suatu emulsi sebagaimana telah dilaporkan di tempat terpisah [15].
PLA dalam bentuk pelet dilarutkan ke dalam khloroform dengan konsentrasi 10 % berat. Polivinil alkohol ( PVA ) dilarutkan ke dalam air dengan konsentrasi 5 % berat. Serbuk Ho 2 O 3 di tambahkan ke larutan PLA dengan komposisi tertentu. Selanjutnya larutan tersebut dimasukkan perlahan-lahan ke dalam larutan PVA sambil diaduk selama 5 menit dengan kecepatan 1000 rpm .
Kemudian emulsi tersebut di tuangkan ke dalam air dengan perbandingan volume 1 : 50 sambil diaduk selama 60 menit dengan kecepatan pengadukan
1000 rpm . Pelarut khloroform menguap selama pengadukan dibuktikan dengan terbentuknya padatan berwarna putih. Padatan microsphere dipisahkan dari air, dicuci kembali dengan air secukupnya untuk menghilangkan PVA kemudian dikeringkan. Skema proses pembuatan Ho- PLA - MS ditunjukkan pada Gambar 1.
Dengan metode tersebut telah dibuat sampel Ho- PLA-MS dengan komposisi Ho 2 O 3 terhadap PLA bervariasi 0 ~ 20 % berat sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1. Fraksi berat Ho 2 O 3 per sampel dihitung berdasarkan fraksi berat Ho 2 O 3 dalam microsphere dengan asumsi semua PVA dan pelarut tidak tersisa.

## Pengukuran
Semua karakterisasi dilakukan dengan peralatan di PTBIN-BATAN, Serpong. Bentuk dan ukuran Ho- PLA - MS ditentukan dengan Scanning Electron Microscope ( SEM ) merek Philip Type 505. Beberapa miligram sampel microsphere yang telah dikeringkan, diletakkan pada sampel holder kemudian di coating dengan emas, dan diamati bentuk dan ukurannya dengan SEM . Sedangkan sifat kemagnetan diukur menggunakan Vibrating Sample Magnetometer ( VSM ) dengan medan luar ±1 T pada suhu kamar dengan kecepatan penambahan dan pengurangan medan 0,25 Tesla per menit.
Komposisi (% berat) Kode sampel Ho-PLAMS
PLA
Ho 2 O 3 0 100 0 2 98 2 5 95 5 10 90 10 20 80
20 Tabel 1 . Komposisi bahan dalam pembuatan Ho- PLA - MS Pengadukan Campuran Emulsi Pengadukan Microsphere basah Microsphere kering Pengadukan Penyaringan, Pengeringan PVA/ air air PLA /kloroform 165 Ho Pengadukan Campuran Emulsi Pengadukan Microsphere basah Microsphere kering Pengadukan Penyaringan, Pengeringan PVA/ air air PLA /kloroform Ho 2 O
3 Pengadukan Campuran Emulsi Pengadukan Microsphere basah Microsphere kering Pengadukan Penyaringan, Pengeringan PVA/ air air PLA /kloroform 165 Ho Pengadukan Campuran Emulsi Pengadukan Microsphere basah Microsphere kering Pengadukan Penyaringan, Pengeringan PVA/ air air PLA /kloroform Ho 2 O 3
Gambar 1 . Skema proses pengungkungan Ho 2 O 3 dengan polikatat dalam bentuk microsphere (Ho- PLA - MS )

## Kemagnetan Holmium (III) Oksida dalam Microsphere Polilaktat (Sudaryanto)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Bentuk dan ukuran Ho 2 O 3 sebelum dikungkung dengan PLA ditunjukkan pada Gambar 2. Dari Gambar 2 tampak bahwa sebelum dikungkung dengan PLA , serbuk Ho 2 O 3 berbentuk serpihan dengan ukuran yang paling besar adalah 5 μm.  Sedangkan microsphere PLA yang tidak diisi dengan Ho 2 O 3 ditunjukkan pada Gambar 3. Ukuran microsphere bervariasi dengan rata-rata sekitar 20 μm.
Selanjutnya telah dilakukan pengungkungan Ho 2 O 3 dengan PLA dalam bentuk microsphere dengan metode penguapan larutan dalam air. Secara visual
keberadaan Ho di dalam microsphere dapat diketahui dari warnanya, yakni untuk microsphere yang tidak mengandung Ho, berwarna putih sedangkan yang mengandung Ho berwarna krem atau tampak warna serbuk Ho 2 O 3 . Bentuk dan ukuran Ho- PLA - MS dengan berbagai komposisi Ho 2 O 3 ditunjukkan pada Gambar 4. Ukuran rata-rata masing-masing microsphere adalah sekitar 30  m. Keberadaan dan komposisi Ho 2 O 3 tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap ukuran microsphere . Kurva histeresis dari serbuk tanpa pengungkung dan Ho 2 O 3 terkungkung dalam microsphere PLA (Ho- PLA - MS ) ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 menunjukkan hubungan antara mendan magnet dan respon kemagnetan Ho 2 O 3 murni dan Ho 2 O 3 terkungkung dalam microsphere PLA . Dari Gambar 6 terlihat bahwa kurva histerisis dari
Gambar 5 . Foto SEM dari microsphere berbasis PLA mengandung Ho 2 O 3 dengan komposisi (a) 2% (Ho- PLA - MS 2), (b) 5 % (Ho- PLA - MS 5), (c) 10 % (Ho- PLA - MS 10), (d) 20 % (Ho- PLA - MS 20). Foto diambil dengan perbesaran 500 kali, satu strip pada skala menunjukkan ukuran 100 µm.
(a)
(b) (c) (d) Gambar 3 . Foto SEM microsphere polilaktat dengan perbesaran 500X. Satu strip pada sekala menunjukkan ukuran 100 µm
Gambar 2 . Foto SEM serbuk Ho 2 O 3 sebelum dikungkung dengan polilaktat dengan perbesaran 2.000X. Satu strip pada sekala menunjukkan ukuran 10 µm
Gambar 6 . Hubungan antara mendan magnet (H) dan respon kemagnetan (M) Ho 2 O 3 murni dan Ho 2 O 3 terkungkung dalam microsphere PLA (Ho- PLA - MS ) -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 H (Tesla) M (e m u /g r ) Ho2O3 Ho-PLAMS-20 Ho-PLAMS-10 Ho-PLAMS-5
Ho-PLAMS-2
Ho- PLA - MS dengan komposisi Ho 2 O 3 5% atau lebih memiliki bentuk yang sama dengan Ho 2 O 3 tanpa pengungkung hanya berbeda intensitasnya, yakni menunjukkan struktur paramagnetik. Sedangkan untuk microsphere dengan kandungan Ho 2 O 3 rendah (Ho- PLA - MS 2) menunjukkan struktur diamagnetik. Hal ini menunjukkan bahwa pada kandungan Ho 2 O 3 rendah sifat kemagnetan microsphere didominasi oleh bahan pengungkungnya yakni PLA yang bersifat diamagnetik. Selanjutnya, pengaruh komposisi Ho 2 O 3 dalam microsphere terhadap respon kemagnetan dapat dilihat pada nilai kemagnetan sampel ketika diberi medan sebesar 1 tesla seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Gambar 7 menunjukkan hubungan antara kandungan Ho 2 O 3 dalam microphere berdasarkan komposisi saat pembuatan dengan tingkat respon kemagnetan Ho- PLA - MS pada medan 1 tesla. Dari Gambar 7 terlihat bahwa respon kemagnetan sampel Ho- PLA - MS meningkat linier seiring dengan peningkatan komposisi Ho 2 O 3 dalam microsphere .
Apabila pengaruh PLA sebagai pengungkung terhadap kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microphere tidak ada maka perbandingan antara tingkat respon kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microphere dengan Ho 2 O 3 murni dapat menunjukkan kandungan Ho 2 O 3 yang sebenarnya. Berdasarkan asumsi tersebut telah dihitung perbandingan tingkat respon kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere dengan Ho 2 O 3 murni seperti ditunjukkan pada Gambar 8. Gambar 8 menunjukkan hubungan antara komposisi Ho 2 O 3 dalam microphere dengan prosentase perbandingan tingkat respon kemagnetan Ho- PLA - MS dan Ho 2 O 3 pada medan 1 tesla. Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa prosentase kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere terhadap Ho 2 O 3 murni sebanding dengan komposisinya. Misalnya, sampel Ho- PLA - MS dengan komposisi Ho 2 O 3 20% berat menunjukkan respon kemagnetan 24% dari kemagnetan Ho 2 O 3 murni. Hal ini
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 5 10 15 20 25 Komposisi Ho2O3 (%) M (e m u /g r) Gambar 7 . Hubungan antara komposisi Ho 2 O 3 dalam microphere dengan tingkat respon kemagnetan (M) Ho- PLA - MS pada medan 1 tesla.
menunjukkan bahwa kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere tidak dipengaruhi oleh PLA sebagai pengungkungnya.

## KESIMPULAN
Telah dibuat microsphere berbasis PLA sebagai pengungkung nuklida holmium (Ho- PLA - MS ) dengan komposisi kandungan Ho 2 O 3 terhadap PLA 0 ~ 20%. Ukuran rata-rata Ho- PLA - MS sekitar  30  μm.  Hasil pengukuran dengan VSM menunjukkan kurva histerisis dari Ho- PLA - MS dengan komposisi Ho 2 O 3 5% berat atau lebih memiliki bentuk yang sama dengan Ho 2 O 3 murni hanya berbeda intensitasnya, yakni menunjukkan struktur paramagnetik. Sedangkan untuk microsphere dengan kandungan Ho 2 O 3 rendah (2% berat) menunjukkan struktur diamagnetik. Bila diambil nilai kemagnetan pada medan magnet sebesar 1 Tesla diketahui bahwa respon magnetik sampel meningkat seiring dengan komposisi Ho 2 O 3 . Persentase kemagnetan Ho 2 O 3 dalam microsphere terhadap Ho 2 O 3 murni sebanding dengan komposisinya, hal ini menunjukkan kemagnetan nuklida Ho 2 O 3 tidak banyak dipengaruhi oleh PLA sebagai pengungkungnya. Namun demikian kemagnetan Ho 2 O 3 yang bersifat paramagnetik dengan nilai kemagnetan yang relatif rendah, kurang dapat diharapkan untuk meningkatkan pengungkungan radiofarmaka di sekitar area target.

## DAFTAR ACUAN
[1]. ORDER, S.E. SIEGEL, J.A. LUSTIG, R.A. PRINCIPATO, T.E., ZEIGER, L.S., JOHNSON, E., ZHANG, H., LANG, P., PILCHIK, N.B., METSZ, J, DENITTIS, A., BOERNER, P., BEUERLEIN, G., WALLNER, P.E., Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys .,
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Komposisi Ho2O3 (%) M (s a m p e l) v s . M (H o 2 O 3 ) X 1 0 0 (% ) Gambar 8 . Hubungan antara komposisi Ho 2 O 3 dalam microphere dengan perbandingan tingkat respon kemagnetan Ho- PLA - MS dan Ho 2 O 3 murni pada medan 1 tesla.
Kemagnetan Holmium (III) Oksida dalam Microsphere Polilaktat (Sudaryanto)
[2]. HAFELI, U.O., ROBETS, W.K., PAUER G. J., KRAEFT, A. K., MACKLIS, R. M., Appl. Radiat.
Isot. , 54 (2002) 869-879
[3]. HERBER JC, Radionuclide Therapy in Joint in Nuclear Medicine, Diagnosis and Therapy, HERBERT JC, ECKELMAN WC, and NEUMANN RD (Eds), Thieme Mecical Publisher, New York,
(1996) 1093-1109
[4]. DAS BK, PRADHAN PK, SHUKLA AK, MISRA R, J. Indian Rhematol Assoc., 12 (2004) 98-103
[5]. http://www.wfh.org diakses 23 Maret 2007 [6]. SHIN BC, PARK KB, JANG BS, Nucl. Med. Biol.,
28 (2001) 719-725
[7]. MAKELA OT, LAMMI MJ, USITALO H, Nucl. Med. Biol . , 29 (2002) 593-598
[8]. KOTHARI K, SURESH S, SARMA HD, Appl. Radiat Isot ., 58 (2003 ) 463-468
[9]. USP 4,789,501
[10]. HAFELI UO, J. Radiology , (2001), http:// www.radiology.org
[11]. USP 3,297,033 [12]. USP 4,492,232; 4,512,345 [13]. HAFELI, O.U., ROBETS, W. K., PAUER, G.J., KRAEFT, S.K., MACKLIS, R.M., Applied Radiation dan Isotop , 54 (2001) 869-879 [14]. ALBERT STWERTKA, Guide to the Elements , Revised Edition , Oxford University Press, (1998), http://www.wikipedia.com
[15]. SUDARYANTO, SUDIRMAN, ALOMA KARO
KARO, INDRA GUNAWAN, TRI DARWINTO, dan WAHYUDIANINGSIH; Posiding Simposium
Nasional Polimer IV , HPI, (2003) 181-187
[16]. SUDARYANTO, WAHYUDIANINGSIH,ALOMA KARO KARO, ARI HANDAYANI, SUTISNA,dan
ABDUL MUTHOLIB , Jurnal Sains Materi Indonesia , 7 (1) (2006) 65-68