Penerapan Radiasi dalam Bidang Kesehatan, Pertanian dan Peternakan

a.       Bidang kesehatan

Pemanfaatan Radiasi dalam Bidang Radioterapi Radiasi yang digunakan dalam pemeriksaan kesehatan (radiodiagnosis) dan pengobatan (radioterapi) pertama kali ditemukan oleh Prof. WC. Roentgen pada bulan Nopember 1895. Radiasi ini berasal dari sinar X, yang karena sifat-sifatnya mampu menembus jaringan tubuh manusia untuk mendeteksi kelainan dan menimbulkan efek biologi menghentikan pertumbuhan sel hingga mematikan sel. Oleh karena itu dapat dimanfaatkan untuk mematikan sel-sel kanker, dan sudah barang tentu dalam dosis yang sesuai dengan keperluan. Dengan perkembangan ilmu dan teknologi bidang fisika radiasi memungkinkan pengukuran jumlah (dosis) radiasi yang diserap tubuh dan arah radiasi dengan tepat sasaran, bidang biologi radiasi (radiobiologi) yang memungkinkan tatacara pemberian dan jumlah dosis yang efektif, bidang onkologi (ilmu tentang kanker) yang memungkinkan penentuan jenis dan stadium kanker serta pemilihan jenis pengobatan yang sesuai (operasi, radioterapi, khemoterapi/obat-obatan, atau kombinasinya). Penentuan radioterapi didasarkan pada hispatologi dan asal tumor, stadium/tingkat penyebarannya, kondisi kesehatan pasien, ketersediaan sarana dan prasarana.

Di bidang kedokteran, radioisotop banyak digunakan sebagai alat diagnosis dan alat terapi berbagai macam penyakit.

Diagnosa      

Radioisotop merupakan bagian yang sangat penting pada proses diagnosis suatu penyakit. Dengan bantuan peralatan pembentuk citra (imaging devices), dapat dilakukan penelitian proses biologis yang terjadi dalam tubuh manusia. Dalam penggunaannya untuk diagnosis, suatu dosis kecil radioisotop yang dicampurkan dalam larutan yang larut dalam cairan tubuh dimasukkan ke dalam tubuh, kemudian aktivitasnya dalam tubuh dapat dipelajari menggunakan gambar 2 dimensi atau 3 dimensi yang disebut tomografi. Salah satu radioisotop yang sering digunakan adalah technisium-99m, yang dapat digunakan untuk mempelajari metabolisme jantung, hati, paru-paru, ginjal, sirkulasi darah dan struktur tulang. Tujuan lain dari penggunaan di bidang diagnosis adalah untuk analisis biokimia yang disebut radio-immunoassay. Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi hormon, enzim, obat-obatan dan substansi lain dalam darah.

Terapi

Penggunaan radioisotop di bidang pengobatan yang paling banyak adalah untuk pengobatan kanker, karena sel kanker sangat sensitif terhadap radiasi. Sumber radiasi yang digunakan dapat berupa sumber eksternal, berupa sumber gamma seperti Co-60, atau sumber internal, yaitu berupa sumber gamma atau beta yang kecil seperti Iodine-131 yang biasa digunakan untuk penyembuhan kanker kelenjar tiroid.

Sterilisasi Peralatan Kedokteran

Dewasa ini banyak peralatan kedokteran yang disterilkan menggunakan radiasi gamma dari Co-60. Metode sterilisasi ini lebih ekonomis dan lebih efektif dibandingkan sterilisasi menggunakan uap panas, karena proses yang digunakan merupakan proses dingin, sehingga dapat digunakan untuk benda-benda yang sensitif terhadap panas seperti bubuk, obat salep, dan larutan kimia.

Keuntungan lain dari sterilisasi dengan menggunakan radiasi adalah proses sterilisasi dapat dilakukan setelah benda tersebut dikemas dan masa penyimpanan benda tersebut tidak terbatas sepanjang kemasannya tidak rusak.

b.      Bidang pertanian

Efisiensi Pemupukan

Pupuk harganya relatif mahal dan apabila digunakan secara berlebihan akan merusak lingkungan, sedangkan apabila kurang dari jumlah seharusnya hasilnya tidak efektif. Untuk itu perlu diteliti jumlah pupuk yang diserap oleh tanaman dan berapa yang dibuang ke lingkungan. Penelitian ini dilakukan dengan cara memberi “label” pupuk yang digunakan dengan suatu isotop, seperti nitrogen-15 atau phosphor-32. Pupuk tersebut kemudian diberikan pada tanaman dan setelah periode waktu dilakukan pendeteksian radiasi pada tanaman tersebut.

Penelitian Tanaman Varietas Baru

Seperti diketahui, radiasi pengion mempunyai kemampuan untuk merubah sel keturunan suatu mahluk hidup, termasuk tanaman. Dengan berdasar pada prinsip tersebut, maka para peneliti dapat menghasilkan jenis tanaman yang berbeda dari tanaman yang telah ada sebelumnya dan sampai saat ini telah dihasilkan 1800 jenis tanaman baru.

Varietas baru tanaman padi, gandum, bawang, pisang, cabe dan biji-bijian yang dihasilkan melalui teknik radioisotop mempunyai ketahanan yang lebih tinggi terhadap hama dan lebih mampu beradaptasi terhadap perubahan iklim yang ekstrim.

Pengendalian Hama Serangga

Di seluruh dunia, hilangnya hasil panen akibat serangan hama serangga kurang lebih 25-35%. Untuk memberantas hama serangga sejak lama para petani menggunakan insektisida kimia. Akhir-akhir ini insektisida kimia dirasakan menurun keefektifannya, karena munculnya serangga yang kebal terhadap insekstisida. Selain itu insektisida juga mulai dikurangi penggunaannya karena insektisida meninggalkan residu yang beracun pada tanaman. Salah satu metode yang mulai banyak digunakan untuk menggantikan insektisida dalam mengendalikan hama adalah teknik serangga mandul.

Teknik serangga mandul dilakukan dengan mengiradiasi serangga menggunakan radiasi gamma untuk memandulkannya. Serangga jantan mandul tersebut kemudian dilepas dalam jumlah besar pada daerah yang diserang hama. Apabila mereka kawin dengan serangga betina, maka tidak akan dihasilkan keturunan. Dengan melepaskan serangga jantan mandul secara berulang, populasi hama serangga akan turun secara menyolok. Teknik ini telah digunakan secara intensif di banyak negara penghasil pertanian seperti Amerika Selatan, Mexico, Jamaika dan Libya.

Pengawetan Makanan

Kerusakan makanan hasil panen dalam penyimpanan akibat serangga, pertunasan dini atau busuk, dapat mencapai 25-30%. Kerugian ini terutama diderita oleh negara-negara yang mempunyai cuaca yang panas dan lembab. Pengawetan makanan banyak digunakan dengan tujuan untuk menunda pertunasan pada umbi-umbian, membunuh serangga pada biji-bijian, pengawetan hasil laut dan hasil peternakan, serta rempah-rempah.

Pada teknik pengawetan dengan menggunakan radiasi, makanan dipapari dengan radiasi gamma berintensitas tinggi yang dapat membunuh organisme berbahaya, tetapi tanpa mempengaruhi nilai nutrisi makanan tersebut dan tidak meninggalkan residu serta tidak membuat makanan menjadi radioaktif. Teknik iradiasi juga dapat digunakan untuk sterilisasi kemasan. Di banyak negara kemasan karton untuk susu disterilkan dengan iradiasi.

 Dosis Iradiasi Makanan dan Tujuannya

DOSIS	TUJUAN	PRODUK
Dosis rendah (s.d. 1 kGy)	Menghambat pertunasan	Kentang, bawang, jahe, rempah-rempah
	Membunuh serangga dan parasit	Makanan kering, buah segar, padi-padian
	Penundaan kematangan/pembusukan	Buah segar, sayuran
Dosis menengah (1-10 kGy)	Memperpanjang masa penyimpanan	Ikan, strawberry, jamur
	Menunda pembusukan, membunuh serangga berbahaya	Hasil laut dan hasil ternak
High dose (10-50 Gy)	Sterilisasi	Hasil peternakan, hasil laut, makanan siap masak
	Dekontaminasi	Rempah-rempah

c.       Bidang peternakan

Teknik nuklir telah dimanfaatkan untuk memproduksi vaksin untuk anak ayam,  penggemukan hewan ternak, peningkatan daya tahan ternak terhadap penyakit, dan lain sebagainya.

Para peneliti Indonesia berhasil menggunakan isotop radioaktif untuk mendayagunakan pakan sehingga dengan jumlah pakan yang sama akan dapat dikomsumsi oleh lebih banyak ternak. Namanya adalah Urea Molasses Multinutrient Block (UMMB) yang telah digunakan oleh para peternak di Jabar, Jateng, dan kawasan timur Indonesia, khususnya Nusa Tenggara Barat.

Penerapan Konsep Gas Ideal dalam Kehidupan Sehari-hari

      Persamaan gas ideal menjadi pedoman dalam perancangan kantong udara pengaman yang sekarang banyak digunakan pada mobil-mobil sedan. Dalam suatu tabrakan, kantong ini mengembang dan mengurangi akibat fatal (sebagai bantalan untuk benturan antara pengemudi dengan batang setir). Untuk mengembangkan kantong, gas nitrogen dipaksa masuk ke dalam kantong. Sekali perancang telah menetukan tekanan dan volum yang sesuai untuk mengembangkan kantong udara pada suatu suhu yang sesuai untuk kondisi-kondisi paling dingin dalam pengemudian, jumlah mol n nitrogen dapat dihitung dari persamaan gas ideal.

Ketika menarik nafas, otot-otot mengembangkan dinding dada dan menarik diafragma ke bawah, membiarkan paru-paru elastis untuk mengembang. Paru-paru yang mengembang ( volume udara bertambah) menyebabkan tekanan di dalam paru-paru kira-kira 10 torr (1 torr = 1 mmHg) di bawah tekanan atmosfer (suatu tekanan yang dapat menarik air kira-kira 15 cm ke atas melalui sebuah sedotan). Tekanan dalam paru-paru yang lebih kecil dari pada tekanan atmosfer menyebabkan udara dari luar memasuki paru-paru. Ketika otot rileks, jaringan paru-paru yang tadinya kencang karena di tarik diafraghma juga ikut rileks. Diafraghma bergerak ke atas dan paru-paru mengempis. Paru-paru yang mengempis menaikan tekanan udara di dalam paru-paru, sehingga udara di paru-paru keluar. Hanya ketika bernafas normal otot-otot tidak digunakan. Tetapi ketika melekukan olahraga berat, misalnya berlari, otot-otot anda ikut berperan untuk memaksa udara masuk dan keluar secara lebih cepat.

Saat menarik napas paru-paru mengembang, volume membesar, dan tekanan udara dalam paru-paru berada di bawah tekanan atmosfer. Saat menghembuskan napas, paru-paru mengempis, volum mengecil dan tekanan udara dalam paru-paru meningkat.