Awal perkenalan umat manusia dengan radiasi pengion dimulai ketika Wilhelm C. Roentgen (1845 – 1923), fisikawan berkebangsaan Jerman, pada tahun 1895 menemukan sejenis sinar aneh yang selanjutnya diberi nama sinar-X. Selang satu tahun dari penemuan sinar-X tersebut, fisikawan Prancis Antonie Henry Becquerel menemukan unsur Uranium (U) yang dapat memencarkan radiasi secara spontan. Untuk selanjutnya bahan yang memiliki sifat seperti itu disebut bahan radioaktif. Dua tahun kemudian, pasangan suami istri ahli kimia berkebangsaan Perancis Marie Curie dan Piere Curie menemukan unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra) yang memperlihatkan gejala yang sama seperti Uranium.
Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar X dan meneliti sifat-sifatnya. Pda tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:
- Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
- Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
- Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
- Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
- Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.
- Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
Sinar X (X-rays) atau sinar Rontgen adalah bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan range panjang gelombang berkisar dari 10 sampai 0,01 nanometer, dengan frekuensi berada pada 30 PHz sampai 30 EHz. Sinar X dihasilakan apabila electron bergerak pada kelajuan yang tinggi dan secara tiba-tiba berlaku perubahan dari segi kelajuan. Semua ini berlaku di dalam sebuah tiub x-ray. Di dalam sebuah tiub x-ray terdapat katod (-) yang merupakan sebuah filamen yang dipanaskan oleh tenaga elektrik. Pemanasan yang berlaku menyebabkan elektron dihasilkan dari filemen. Ini semua berlaku untuk persediaan elektron bagi di pecutkan untuk mendapatkan sinaran-X. Sinar-x yang dihasilkan dengan tenaga 20-40 keV mempunyai panjang gelombang 10-7 cm dan sinar ini dikatakan sinar-x lembut (soft- rays). Sinar-x yang dihasilkan dengan 40-125 keV mempunyai gelombang 10-8 cm. Sinar ini kerap digunakan untuk pemeriksaan x-ray diagnostik, manakala panjang gelombang yang lebih pendek lagi yang dihasilkan dengan tenaga 200-1000 keV digunakan dalam rawatan radioterapi yang lebih dalam (deep radiotheraphy). Sinar ini biasanya berukuran < 10-8 cm (hard-rays).
Pancaran sinar-x dapat diperolehi daripada sejenis alat elektronik yang dinamakan tiub x-ray. Daripada kajian ahli sains didapati sinar-x mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dibagi kepada sifat biasa dan sifat khas.
Sifat biasa sinar X bergerak laju dan lurus. Tidak boleh Fokus oleh kanta atau cermin dipesong oleh medan magnet sekitar arah tertuju yang dilaluinya. Sifat khas menembusi jirim padat. Kesan pendarcahaya memberikan kesan cahaya kepada sebatian kimia seperti zink sulfida, kalsium tungstat dan barium platinosiamida. Kesan pengion alur sinar X yang melintas melalui gas memindahkan tenaganya kepada molekul-molekul yang akan seterusnya akan berpecah kepada titik yang berkas negatif. Kesan biologi sinar X bertindak dengan tisu hidup yang berada dalam tubuh.
Istilah mutasi pertama kali digunakan oleh Hugo de vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak pada bunga Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya.
Seth Wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang berkaki pendek dan bersifat menurun. Lihat gambar di bawah ini merupakan domba hasil kloning.
Penelitian ilmiah tentang mutasi dilakukan pula oleh Morgan ( 1910) dengan menggunakan Drosophila melanogaster (lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernama Herman Yoseph Muller (1890-19450 berhasil dalam percobaannya terhadap lalat buah,yaitu menemukan mutasi buatan dengan menggunakan sinar X. Muller berpendapat bahwa mutasi pada sel somatik tidak membawa perubahan, sedangkan mutasi pada sel-sel generatif atau gamet kebanyakan letal dan membawa kematian sebelum atau segera sesudah lahir. Selanjutnya pada tahun 1927 dapat diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionisasi sehingga sifatnya menjadi labil. Akhirnya mutasi buatan dilaksanakan pula dengan pemotongan daun atau penyisipan DNA pada organisme-organisme yang kita inginkan. Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis. Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan faktor penyebab mutasi disebut mutagen (mutagenik agent). Mutasi jarang terjadi secara alami dan jika terjadi biasanya merugikan bagi makhluk hidup mutannya.
Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi tiga, sebagai berikut :
1. Radiasi
Radiasi (penyinaran dengan sinar radioaktif); misalnya sinar alfa, beta, gamma, ultraviolet dan sinar X. Radiasi ultra ungu merupakan mutagen penting untuk organisme uniseluler. Radiasi alamiah berasal dari sinar kosmis dari angkasa, benda-benda radioaktif dari kerak bumi, dan lain-lain. Gen-gen yang terkena radiasi, ikatannya putus dan susunan kimianya berubah dan terjadilah mutasi
2. Zat Kimia
Mutagen kimia yg pertama kali ditemukan ialah gas mustard (belerang mustard) oleh C. Averbach dan kawan-kawan. Beberapa mutagen kimia penting lainnya ialah : gas metan, asam nitrat, kolkisin, digitonin, hidroksil amin, akridin, dll. Zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan replikasi yg dilakukan oleh kromosom yg mengalami kesalahan sehingga mengakibatkan susunan kimianya berubah pula.
3. Temperatur
Kecepatan mutasi akan bertambah karena adanya kenaikan suhu. Setiap kenaikan temperatur sebesar 10oC, kecepatan mutasi bertambah 2 – 3 kali lipat. Tetapi apakah temperatur merupakan mutagen, hal ini masih dalam penelitian para ahli.
PEMBAHASAN
Target utama kematian sel yang diinduksi oleh radiasi adalah DNA. Radiasi dapat menimbulkan efek pada DNA baik secara langsung maupun tidak langsung melalui radikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi dengan molekul air.
Struktur DNA berbentuk heliks ganda yang tersusun dari ikatan antara gugus fosfat dengan gula dioksiribosa yang membentuk strand DNA, dan ikatan antar basa nitrogen yang menghubungkan kedua strand DNA. Sebagian besar kerusakan DNA berupa kerusakan pada basa, hilangnya basa, putusnya ikatan antar basa dan juga putusnya ikatan gula dengan fosfat sehingga terjadi patahan pada salah satu strand yang disebut single strand break (ssb).Kerusakan di atas dapat dikonstruksi kembali secara cepat tanpa kesalahan oleh proses perbaikan enzimatis dengan menggunakan strand DNA yang tidak rusak sebagai cetakan.
Sel mampu melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan DNA dalam beberapa jam, tetapi dapat tidak sempurna terutama terhadap kerusakan DNA yang dikenal sebagai double strand breaks (dsb) yaitu patahnya kedua strand DNA. Proses perbaikan dengan kesalahan dapat menghasilkan mutasi gen dan abnormalitas kromosom yang merupakan karakteristik pembentukan malignansi. Kerusakan dsb dianggap sebagai penyebab kerusakan genotoksik dan dengan tidak adanya proses perbaikan yang efisien dapat menyebabkan timbulnya kerusakan jangka panjang, bahkan pada dosis yang paling rendah. Trak tunggal, meskipun dari radiasi LET rendah, mempunyai probabilitas untuk menghasilkan satu atau lebih dsb pada DNA. Oleh karena itu konsekuensi seluler dari dsb atau interaksi antar dsb, mungkin terjadi pada dosis dan laju dosis paling rendah. Probabilitas dsb/sel diperkirakan sekitar 4/sel/100 mGy. Rasio ssb plus kerusakan basa dengan dsb yang diinduksi radiasi LET rendah adalah sekitar 50:1. Kerusakan komponen sel lainnya (kerusakan epigenetik) mungkin mempengaruhi fungsi sel dan progresi ke tingkat malignansi.
Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena terpapari sinar-X dan gamma dengan dosis berlebihan segera teramati tidak lama setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Marie Curie meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena seringnya beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif. Meskipun demikian, upaya perlindungan terhadap bahaya radiasi pada saat itu belum mendapatkan perhatian yang serius.
Studi intensif efek radiasi terhadap jaringan tubuh manusia terus dilakukan oleh para ahli biologi radiasi (radiobiologi), hingga akhirnya secara pasti diketahui bahwa radiasi tersebut dapat menimbulkan kerusakan somatik berupa kerusakan sel-sel jaringan tubuh dan kerusakan genetik berupa mutasi sel-sel reproduksi. Dengan demikian manusiapun menyadari bahwa radiasi dapat memberikan ancaman terhadap kesehatan manusia yang perlu diwaspadai. Resiko kerusakan somatik dalam bentuk munculnya penyakit kanker dialami langsung oleh orang yang sel somatiknya terkena penyinaran. Sedang resiko dari kerusakan genetik tidak dialami oleh yang bersangkutan, melainkan keturunan orang tersebut mempunyai peluang untuk menderita cacat genetis.
Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya sebagai radiasi eksterna. Partikel alpha, beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel alpha memiliki daya ionisasi yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm) dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel beta memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi dari partikel alpha. Daya tembus partikel beta dipengaruhi besar energi. Partikel beta berenergi tinggi mampu menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar beberapa mm. Oleh karena itu, partikel beta memiliki potensi bahaya radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi bahaya radiasi eksterna yang signifikan.
Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi interna. Partikel alpha mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang besar karena radiasi alpha mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar sumber radioaktif. Partikel beta mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang tingkatannya lebih rendah dari alpha. Karena jangkauan partikel beta didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel alpha di dalam tubuh, maka energi beta akan dipindahkan dalam volume jaringan yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada organ dan jaringan sekitarnya. Sinar gamma memiliki daya ionisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan alpha dan beta, sehingga potensi radiasi internanya sangat rendah.
Kerusakan DNA inti sel dianggap sebagai kejadian utama yang diinisiasi radiasi yang menyebabkan kerusakan sel yang mengakibatkan pembentukan kanker dan penyakit herediter. Beberapa penelitian terakhir menunjukkan bahwa sel-sel yang tidak secara langsung terpajan radiasi pengion, akan mengalami kerusakan karena berada di sekitar sel yang terpajan radiasi. Fenomena yang dikenal sebagai bystander effects ini dijumpai terutama pada pajanan radiasi dosis rendah. Oleh karena itu dalam memperkirakan risiko efek stokastik, kedua jenis sel, yaitu sel yang menjadi target radiasi dan sel yang tidak menjadi target tetapi berada di sekitar sel target, harus dipertimbangkan. Dengan demikian kemungkinan risiko kesehatan yang mungkin timbul akan lebih besar dari yang diperkirakan. Selain itu telah dibuktikan pula bahwa sebuah partikel alfa yang melintasi sebuah inti sel akan mempunyai probabilitas tinggi dalam menimbulkan mutasi. Ini berarti bahwa efek yang mungkin timbul akibat dari pajanan radiasi dosis rendah tdak dapat diabaikan.
DAFTAR PUSTAKA
Alatas Zubaidah.2007.Efek Pajanan Radiasi Alam Dosis Rendah.www.batan.go.id.[05 Oktober 2009]
Anonim.2008. Beberapa Faktor yang Mengakibatkan Terjadinya Efek Radiasi pada Tubuh.www.olimpiade.org. [06 Oktober 2009]
Sumber: http://rubbina.wordpress.com/2010/02/15/sinar-x-dan-efek-radiasi-sinar-x-untuk-tubuh-manusia/
