BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Paparan sinar matahari yang berlebihan dapat menimbulkan efek yang merugikan terutama bagi kulit manusia. Sinar UV merupakan sebagian kecil (kurang dari 1%) dari spektrum sinar matahari, namun paling berbahaya bagi kulit. Sinar ultraviolet yang diradiasikan oleh matahari terbukti dapat menyebabkan munculnya stress oksidatif. Manisfestasi stress oksidatif ini muncul dalam bentuk gangguan kulit seperti sunburn, eritema, penuaan dini, hilangnya kolagen, serta kanker kulit melanoma dan non melanoma (Katiyar dkk., 2007; Lee dkk., 2007; Timares dkk., 2008). Paparan sinar UV menyebabkan terbentuknya radikal bebas berupa ROS (Reactive Oxygen Species) yang merupakan molekul tidak stabil. Reactive Oxygen Species akan berikatan dan merusak komponen sel seperti lemak, protein dan asam nukleat. Kerusakan komponen sel ini terutama dapat menyebabkan penuaan dini pada kulit yang ditandai dengan kulit kering, keriput, kusam dan turunnya elastisitas kulit akibat kerusakan sel pada jaringan kolagen (Elsner & Maibach, 2000). Dampak buruk sinar UV dapat dicegah dengan penggunaan antioksidan dan tabir surya. Antioksidan berfungsi mengatasi atau menetralisir radikal bebas sehingga dapat menghambat terjadinya kerusakan oksidatif akibat radikal bebas (Kosasih dkk., 2006). Sedangkan tabir surya adalah produk yang dapat mencegah penetrasi sinar UV ke dalam lapisan kulit sehingga dapat melindungi kulit dari
1
2
pengaruh buruk sinar UV. Menurut Black (1990), antioksidan dapat berperan sebagai tabir surya dengan mekanisme kompetitif karena senyawa antioksidan dapat berkompetisi dengan molekul target yang akan dirusak sinar UV dan mengurangi efek yang merugikan akibat sinar UV. Salah satu hasil sintesis terhadap turunan senyawa kurkumin yang telah dilakukan adalah sintesis senyawa Tetrahidropentagamavunon-0 (THPGV-0) yang diperkirakan sebagai metabolit utama dari proses metabolisme PGV-0 dalam tubuh. Penelitian yang dilakukan oleh Simbara (2009) membuktikan bahwa senyawa THPGV-0 mempunyai aktivitas antioksidan lebih baik daripada PGV-0 dan vitamin E dengan nilai ES-50 berturut–turut untuk THPGV-0, PGV-0, dan vitamin E adalah 29,19; 64,56 dan 47,87 µM. Selain itu, berdasarkan nilai Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP), THPGV-0 mempunyai daya reduksi (FRAP) lebih baik daripada PGV-0 dan vitamin E. Penelitian ini bertujuan untuk memformulasikan THPGV-0 dalam bentuk sediaan topikal yaitu gel.
Gel merupakan sediaan semipadat yang bersifat
transparan, jernih dan mempunyai efek hidrasi yang baik, sehingga nyaman digunakan oleh konsumen. Suatu sediaan farmasi harus terjamin keamanan dan efikasinya. Sediaan topikal seperti gel sering menyebabkan efek samping pada kulit, antara lain terjadinya iritasi, reaksi sensitivitas, fotoalergi dan fototoksisitas. Efek samping ini dapat berasal dari zat aktif ataupun bahan tambahan pada gel. Oleh karena itu, perlu dilakukan evaluasi keamanan, salah satunya adalah dengan uji iritasi. Uji iritasi harus dilakukan sebelum pemakaian sediaan pada manusia untuk mencegah
3
reaksi hipersensitivitas. Uji iritasi akut dermal dilakukan dengan metode patch test pada kulit kelinci berdasarkan prosedur BPOM RI tahun 2014, untuk mengevaluasi keamanan sediaan gel tersebut terhadap reaksi iritasi akut dermal yang terjadi. Selain itu, dalam penelitian ini juga akan dilakukan untuk penentuan nilai SPF secara in vitro sediaan gel THPGV-0 untuk mengetahui efektivitas gel THPGV-0 tersebut sebagai tabir surya. B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dalam penelitian ini antara lain: 1.
Bagaimanakah hasil formulasi gel THPGV-0 menggunakan kombinasi basis karbopol dan CMC-Na?
2.
Bagaimanakah pengaruh gel THPGV-0 terhadap reaksi iritasi akut dermal pada kelinci?
3.
Bagaimanakah nilai SPF gel THPGV-0 yang diuji secara in vitro? C. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah : 1.
Untuk memformulasikan gel THPGV-0 dengan menggunakan kombinasi basis karbopol dan CMC-Na.
2.
Untuk mengetahui pengaruh pemberian sediaan gel THPGV-0 terhadap reaksi iritasi akut dermal pada kelinci.
3.
Untuk mengetahui nilai SPF gel THPGV-0 yang diuji secara in vitro.
4
D. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk mengevaluasi keamanan dan efikasi sediaan gel THPGV-0 yang dapat digunakan untuk mengurangi dampak negatif dari sinar ultraviolet pada kulit.
E. Tinjauan Pustaka 1.
Kurkumin, THC, PGV-0 dan THPGV-0 Kurkumin
1,7-bis-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1,6-heptadien-3,5-
dion merupakan komponen aktif dari rimpang Curcuma sp. yang telah terbukti mempunyai berbagai aktivitas farmakologis dengan spektrum yang luas, antara lain sebagai cholagogic dan cholerectic, antiinflamasi, antioksidan dan antikarsinogenik (Hoehle dkk., 2006). Kurkumin mempunyai aktivitas karena adanya efek penghambatan siklooksigenase (COX) sebesar 79% (Sardjiman dkk., 1997) dan bersifat COX-2 selektif karena bersifat tidak toksik pada gastrointestinal meskipun pada dosis tinggi (Kawamori dkk., 1999). Kurkumin bersifat tidak stabil oleh pengaruh cahaya (Sardjiman dkk., 1997; Wuryantoko & Supardjan, 1997) dan pH di atas 6,5 (Tonnesen dan Karlsen, 1985).
Selain itu, berdasarkan
profil farmakokinetiknya
menunjukkan bahwa kurkumin mempunyai profil absorbsi di saluran cerna yang sangat rendah jika diberikan secara oral karena bersifat sangat lipofil (Kohli dkk., 2005). Untuk mendapatkan analog kurkumin yang lebih poten, Sardjiman dkk., (2000) telah berhasil mensintesis senyawa analog monoketon kurkumin
5
diantaranya yaitu Pentagamavunon-0 (PGV-0), yang dikenal dengan nama kimia 2,5-bis(4-hidroksi-3metoksibenzilidin) siklopentanon yang merupakan salah satu modifikasi struktur kurkumin dengan mengubah gugus β-diketon pada kurkumin menjadi siklopentanon (Sardjiman, 2000). PGV-0 memiliki berat molekul (BM) 352, 13 g/mol dan titik lebur 212-214oC (Sardjiman, 2000). Senyawa PGV-0 telah diketahui memiliki aktivitas antioksidan (Sardjiman, 2000), antiinflamasi (Tim Molnas Fakultas Farmasi UGM, 2001) dan antiproliferatif terhadap sel myeloma (Meiyanto dkk., 2006) yang lebih baik dibanding kurkumin. Berdasarkan profil farmakokinetik dengan pemberian injeksi intravena dan per oral, menunjukkan bahwa PGV-0 memberikan kadar dalam darah yang eratik (Nurshanti, 2001; Kustaniah, 2001). Tetrahidrokurkumin (THC) merupakan salah satu senyawa hasil metabolisme utama kurkumin yang terbentuk secara in vivo (Pan dkk., 1999). Senyawa THC merupakan senyawa polifenol yang mempunyai gugus fungsi parahidroksi dan keton yang berperan sebagai antioksidan dan antikanker (Sabinsa Corporation, 2000). THC mempunyai aktivitas antioksidan yang lebih poten dibandingkan kurkumin (Sugiyama dkk., 1996) dan vitamin E (Arunothayanun dkk., 2005). Tetrahidropentagamavunon-0 (THPGV-0) atau 2,5-bis(4-hidroksi-3metoksi-benzil) siklopentanon merupakan analog dari THC yang berhasil disintesis melalui reaksi hidrogenasi senyawa pentagamavunon-0 (PGV-0)
6
dengan gas H2 dan katalis paladium/karbon (Pd/C) dalam pelarut metanol (Ritmaleni & Simbara, 2010).
Gambar 1. Struktur Kimia THPGV-0
Senyawa THPGV-0 yang dihasilkan Ritmaleni & Simbara (2010) berupa serbuk putih dengan titik lebur 122-123oC dan BM 356. THPGV-0 telah dilaporkan memiliki aktivitas biologi yaitu dapat menghambat pelepasan histamin oleh antigen yang diinduksi RBL-2H3 (Nugroho dkk., 2010) serta pada uji difusi padat menunjukkan adanya aktivitas antibakteri THPGV-0 terhadap bakteri gram positif S. aureus dan B.subtilis yang lebih poten daripada senyawa PGV-0 (Ritmaleni dkk., 2013). Selain itu, THPGV-0 terbukti mempunyai aktivitas antioksidan lebih baik daripada PGV-0 dan vitamin E (Simbara, 2009). Berdasarkan uji aktivitas antijamur metode difusi agar THPGV-0 juga terbukti memiliki aktivitas antijamur terhadap C. albicans (Agustina, 2010). THPGV-0 mempunyai gugus fenolik pada strukturnya yang mempunyai ikatan terkonjugasi sehingga dimungkinkan mampu menyerap sinar UV, penyerapan sinar UV akan menyebabkan energi molekul ditingkatkan ke tingkat energi yang lebih tinggi dan molekul kembali ke keadaan dasar dengan melepaskan kelebihan energi sebagai fosforesensi atau sebagai panas. Aksi penyerap sinar UV ini akan mencegah penetrasi
7
radiasi UV ke dalam kulit (Svobodova dkk., 2003). Selain itu, sifat antioksidan dari THPGV-0 tersebut dapat memperbaiki aktivitas fotoprotektif tabir surya (Chiari dkk., 2014). 2.
Kulit Kulit adalah organ tubuh yang terletak paling luar dan menjadi pembatas bagian dalam tubuh dengan lingkungan. Kulit mempunyai beberapa fungsi, diantaranya adalah (Wasitaatmadja, 2007) : a.
Fungsi proteksi Kulit berfungsi menjaga bagian dalam tubuh dari gangguan yang bersifat fisik atau mekanis, gangguan kimiawi, radiasi sinar ultraviolet, gangguan bakteri maupun jamur.
b.
Fungsi ekskresi Kulit berfungsi mengeluarkan zat-zat yang tidak berguna dan sisa metabolisme dalam tubuh.
c.
Fungsi persepsi Fungsi persepsi ini disebabkan karena adanya ujung-ujung saraf sensorik di dermis dan subkutis.
d.
Fungsi pengaturan suhu tubuh Peranan kulit dalam pengaturan suhu tubuh terjadi dengan cara mengeluarkan keringat.
e.
Fungsi sintesis vitamin D dan melanin
8
Kulit terdiri dari tiga lapisan utama yaitu (Wasitaatmadja, 2007) : a. Epidermis Epidermis merupakan lapisan kulit terluar yang terdiri dari lapisan sel yang telah mati (lapisan tanduk) dan berfungsi sebagai sawar pelindung terhadap bakteri maupun zat-zat lain dari luar tubuh. Pada lapisan epidermis tidak terdapat pembuluh darah sehingga menjadi penghalang utama terhadap absorbsi obat. Epidermis terdiri dari lima lapisan, yaitu stratum corneum, stratum lucidum, stratum granulosum, stratum spinosum, dan stratum germinativum.
Ketebalan stratum corneum
mempengaruhi absorbsi zat aktif ke dalam kulit karena berupa lapisan sel– sel yang telah mati dan rapat yang sulit ditembus. a. Dermis Dermis adalah lapisan kulit di bawah epidermis yang berupa anyaman serabut kolagen dan elastin, sehingga dermis lebih tebal dibanding epidermis. Dermis mengandung pembuluh darah, pembuluh limfe, folikel rambut, kelenjar lemak, kelenjar keringat dan serabut saraf. b. Lapisan atau jaringan subkutan Lapisan ini merupakan laipsan kulit yang paling dalam yang berfungsi sebagai bantalan dan isolator panas. Lapisan ini merupakan kelanjutan dari lapisan dermis, terdiri dari jaringan ikat longgar yang berisi sel-sel lemak di dalamnya. Pada lapisan ini terdapat ujung-ujung saraf tepi, pembuluh darah dan getah bening.
9
Secara alami, kulit manusia memiliki sistem pertahanan terhadap sinar matahari. Mekanisme pertahanan tersebut adalah dengan penebalan stratum corneum dan pigmentasi kulit. Namun, perlindungan alami kulit ini dapat ditembus oleh tingkat radiasi sinar UV yang tinggi, sehingga kulit tetap membutuhkan perlindungan tambahan (Lestari, 2011). 3.
Sinar UV Sebagai daerah yang memiliki iklim tropis, tingginya intensitas paparan sinar matahari di Indonesia dapat memperbesar risiko kerusakan kulit akibat paparan sinar ultraviolet (UV) (Misnadiarly, 2006). Sinar UV dengan panjang gelombang 250-400 nm terbukti dapat mempengaruhi kehidupan biologis (Misnadiarly, 2006). Berdasarkan panjang gelombangnya, sinar UV tersebut dapat dibagi menjadi beberapa segmen, yaitu : a.
Segmen UV-A, mempunyai panjang gelombang 315-400 nm, merupakan sinar UV yang paling banyak mencapai bumi yaitu dengan intensitas 100 kali UV-B tetapi mempunyai kekuatan lemah, yaitu 1:1000 UV-B. Apabila masuk ke dalam dermis, UV-A dapat menyebabkan kerusakan jaringan dermis yang ditandai dengan adanya penuaan dini dan reaksi fotosensitivitas. Selain itu, UV-A bersama UV-B berperan dalam proses pembentukan kanker kulit (Misnadiarly, 2006). Sinar UV-A memiliki Minimal Erythemal Dose (MED) antara 50.000-60.000 mJ/cm2 (De Polo, 1998).
10
b.
Segmen UV-B, mempunyai panjang gelombang antara 280-315 nm, merupakan sinar terkuat yang mencapai bumi. UV-B dapat menyebabkan kerusakan kulit terutama pada lapisan bawah epidermis, berupa kulit terbakar (sunburn) dan memicu terbentuknya sel kanker. Hampir 90% segmen UV-B terutama pada panjang gelombang 290-300 nm dapat diabsorbsi lapisan ozon (Misnadiarly, 2006). Sementara radiasi sinar UV-B yang mencapai permukaan kulit 70% dipantulkan lapisan epidermis, 20% berpenetrasi lebih dalam ke epidermis, dan 10% mencapai dermis. Sinar UV-B memiliki Minimal Erythemal Dose (MED) antara 20-35 mJ/cm2 (De Polo, 1998).
c.
Segmen UV-C, mempunyai panjang gelombang antara 200-280 nm, merupakan sinar terkuat yang diabsorpsi oleh lapisan ozon sehingga tidak mencapai permukaan bumi. Peristiwa kebocoran lapisan ozon saat ini, menyebabkan
sinar
UV-C
dapat
mencapai
bumi
dan
sangat
membahayakan lingkungan. UV-C memicu pembentukan radikal bebas intrasel yang dapat mempercepat proses kerusakan dan penuaan kulit (Misnadiarly, 2006). 4.
Radikal bebas Radikal bebas adalah suatu molekul atau atom yang sangat tidak stabil karena memiliki satu atau lebih atom yang tidak berpasangan. Elektron pada atom tersebut sangat reaktif dan cepat bereaksi dengan molekul lain sehingga terbentuk radikal bebas baru dalam jumlah besar secara terus-menerus. Selain itu, radikal bebas ini juga dapat bereaksi dengan komponen dalam sel seperti
11
protein, lemak, karbohidrat dan DNA serta dapat merusak membran sel. Oleh karena itu, radikal bebas dapat menimbulkan berbagai penyakit, antara lain kanker dan penuaan (aging) (Badarinath dkk., 2010). Radikal bebas di dalam tubuh dapat terbentuk dari sumber endogen maupun eksogen. Secara alami, radikal bebas oksigen banyak ditemukan di dalam tubuh sebagai hasil samping dari rantai pernapasan mitokondria (Dalimartha & Soedibyo, 1999). Selain itu, radikal bebas juga dapat timbul akibat paparan sinar UV, radiasi rendah, sinar elektromagnetik, asap rokok, polusi udara, pestisida, herbisida, nitrogen dioksida, ozon, klorin, bahan kimia pencemar lingkungan, obat-obatan, lemak teroksidasi serta makanan yang banyak mengandung zat pewarna dan pengawet (Cooper & Keneth, 2001). Salah satu organ tubuh yang rentan terhadap radikal bebas adalah kulit. Radikal bebas utamanya ROS yang terbentuk akibat paparan sinar UV menyebabkan kerusakan lapisan kulit. Selain itu, ROS menyebabkan terjadinya lipid peroksidase dan mengurangi jumlah enzim antioksidan di dalam tubuh diantaranya adalah enzim glutathion (GSH), superoxyde dismutase(SOD), catalase (CAT), glutation peroxidase (GPx) (Pillai dkk., 2005). Berkurangnya jumlah enzim-enzim antioksidan tersebut dapat menyebabkan kerusakan lebih lanjut pada kulit akibat radikal bebas yang menekan ekspresi gen kolagen dan memicu kerusakan matriks kolagen secara abnormal sehingga timbul kerutan pada kulit (Pillai dkk., 2005; Kim dkk., 2009).
12
5.
Antioksidan Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat menyumbangkan satu atau lebih elektron kepada radikal bebas, sehingga radikal bebas tersebut dapat diredam (Suhartono dkk., 2002). Senyawa yang memiliki aktivitas antioksidan memiliki kemampuan menangkap radikal bebas dengan mekanisme tranfer atom hidrogen atau tranfer satu elektron dan kemudian menstabilkannya (Huang dkk., 2005). Menurut Huang dkk., (2005), di dalam sistem biologi sudah terdapat antioksidan alami seperti fungsi pertahanan, diantaranya: a. Enzim (glutathion, superoxyde dismustase, glutathion peroksidase, dan catalase) b. Molekul besar (albumin, seruplasmin, ferritin, dan protein lain) c. Molekul kecil (asam askorbat, asam urat, tokoferol, karotenoid, dan polifenol) d. Beberapa hormon seperti estrogen, angiotensin, melatonim dan sebagainya. Tubuh manusia tidak mempunyai cadangan antioksidan dalam jumlah berlebih, sehingga jika terjadi paparan radikal berlebih maka tubuh membutuhkan antioksidan eksogen yang dapat berupa pemberian oral dan topikal (Rohdiana, 2001). Pemberian antioksidan secara topikal dapat melindungi kulit dari pengaruh buruk sinar UV (Herling & Zastrow, 2001).
13
6.
Tabir surya Tabir surya merupakan sediaan kosmetik yang digunakan pada permukaan kulit untuk menahan pengaruh buruk sinar matahari. Sunscreen merupakan bahan-bahan kosmetik yang secara fisik atau kimia dapat menghambat penetrasi sinar UV ke dalam kulit. Fungsinya adalah melindungi kulit dari radiasi sinar matahari dan meminimalisir efek berbahaya yang ditimbulkan. Zat-zat yang dapat bersifat sebagai tabir surya adalah zat-zat yang dapat menyerap sinar matahari dengan panjang gelombang 280-320 nm. Tabir surya berguna dalam melindungi kulit dari sinar UV-A dan sinar UV-B yang dapat membahayakan kulit. Ada dua jenis tabir surya, yaitu : a. Tabir surya kimia Tabir surya kimia bekerja dengan cara menyerap sinar matahari dan melalui proses kimiawi merubahnya menjadi panas (Iskandar, 2008). Tabir surya jenis ini mengandung senyawa kimia yang memiliki gugus kromofor dengan suatu gugus karbonil (Wilkinson & Moore, 1982). Contoh tabir surya kimia meliputi anti UV-A misalnya turunan benzofenon antara lain oksibenson, dibensoilmetan serta anti UV-B yaitu turunan salisilat, turunan Para Amino Benzoic Acid (PABA) misalnya oktil dimetil PABA, turunan sinamat (sinoksat, etil heksil parametoksi sinamat) dan sebagainya (Purwanti dkk., 2005; Shivani dkk., 2010). b. Tabir surya fisika Tabir surya fisika bekerja dengan cara memantulkan cahaya matahari (Iskandar, 2008). Tabir surya fisika mengandung senyawa yang
14
tidak tembus cahaya dan memantulkan kebanyakan radiasi UV (Wilkinson & Moore, 1982). Contoh tabir surya fisika antara lain: TiO2, ZnO, Kaolin, CaCO3, dan MgO. Mekanisme kerja tabir surya, antara lain (Black, 1990): a. Senyawa yang dapat menyerap atau menghalangi cahaya
UV.
Fotoprotektor ini biasanya ditemukan pada sediaan topikal. b. Senyawa yang secara kompetitif bersaing dengan senyawa yang dapat dirusak oleh sinar UV. Cahaya UV dapat memacu pembentukan sejumlah senyawa reaktif atau radikal bebas pada kulit. Senyawa dengan kemampuan antioksidan atau penangkap radikal bebas dapat berkompetisi dengan molekul target dan mengurangi efek yang merugikan. c. Senyawa yang dapat memperbaiki senyawa yang rusak karena cahaya matahari, contohnya nukleotida dapat mencegah edema karena sinar UV dan digunakan pada perawatan kulit karena fotosensitif. Namun hal ini masih perlu penelitian lebih lanjut. Efektivitas suatu tabir surya digambarkan dengan parameter Sun Protection Factor (SPF) dan UV-A Protection Factor (UVA-PF). SPF digunakan sebagai standar internasional dalam menggambarkan efektivitas suatu sediaan tabir surya yang diaplikasikan pada kulit dengan dosis 2 mg/cm2. SPF menggambarkan kemampuan suatu sediaan untuk memberikan perlindungan terhadap sinar UV-B. Nilai SPF diperoleh dari perbandingan nilai Minimal Erythema Dose (MED) pada kulit yang terlindungi tabir surya
15
dengan nilai MED pada kulit yang tidak terlindungi tabir surya (Wilkinson & Moore, 1982). Harga SPF dapat ditentukan secara in vitro dan in vivo. Pengujian nilai SPF secara in vitro dapat dilakukan dengan teknik spektroskopi UV yang diukur pada rentang panjang gelombang UV (200-400 nm). Sedangkan penetapan nilai SPF secara in vivo dilakukan dengan pengujian langsung pada sel biologis. Salah satunya adalah dengan pengamatan eritema kulit hewan uji akibat terkena paparan sinar UV dan dibandingkan dengan suatu kontrol. Eritema merupakan salah satu tanda terjadinya proses inflamasi akibat paparan sinar UV dan terjadi apabila volume darah dalam pembuluh darah dermis meningkat hingga 38% di atas volume normal (Tahrir dkk., 2002) Penilaian SPF mengacu pada ketentuan FDA (Food and Drug Administration) yang mengelompokkan keefektifan sediaan tabir surya berdasarkan SPF (Draelos & Thaman, 2006): a. Tabir surya dengan nilai SPF 2-4, memberikan proteksi minimal. b. Tabir surya dengan nilai SPF 4-6, memberikan proteksi sedang. c. Tabir surya dengan nilai SPF 6-8, memberikan proteksi ekstra. d. Tabir surya dengan nilai SPF 8-15, memberikan proteksi maksimal. e. Tabir surya dengan nilai SPF > 15, memberikan proteksi ultra. 7.
Gel Gel merupakan sediaan setengah padat atau semisolid yang umumnya transparan, jernih, dan mengandung zat aktif, yang diaplikasikan pada kulit atau membran mukosa. Gel adalah sistem semipadat terdiri dari suspensi yang
16
dibuat dari partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar, terpenetrasi oleh suatu cairan (Priyambodo, 2006). Sifat yang diharapkan dalam sediaan gel topikal adalah memiliki aliran tiksotropik, tidak lengket, tidak berlendir, daya sebar baik, tidak berminyak, mudah dicuci, sebagai emolien, ringan (khususnya untuk jaringan yang mengelupas), tidak terdapat noda, dapat bercampur dengan bahan tambahan lain, larut air atau dapat bercampur dengan air (Allen, 2002). Berdasarkan komposisinya, dasar gel dapat dibedakan menjadi dasar gel hidrofobik dan dasar gel hidrofilik (Ansel dkk., 2005). a. Dasar gel hidrofobik Dasar gel hidrofobik terdiri dari partikel-partikel anorganik. Apabila ditambahakan ke dalam fase pendispersi, hanya ada sedikit sekali interaksi antara kedua fase tersebut dan tidak secara spontan menyebar pada fase pendispersi (Ansel dkk., 2005). Dasar gel hidrofobik antara lain petrolatum, mineral oil/gel polietilen, plastibase, alumunium stearat, carbowax (Allen, 2002). b. Dasar gel hidrofilik Dasar gel hidrofilik umunya adalah molekul-molekul organik yang besar dan dapat dilarutkan atau disatukan dengan molekul dari fase pendispersi. Sifat sistem koloid hidrofilik biasanya lebih mudah untuk dibuat dan memiliki stabilitas yang lebih besar (Ansel dkk., 2005). Dasar gel hidrofilik antara lain bentonit, veegum, silika, pektin, tragakan, metil selulosa, karbomer (Allen, 2002).
17
Sifat fisik dan kimia gel akan dipengaruhi oleh penambahan reaktan, pH, suhu, dan kondisi usia pengendapan gel. Gel harus memenuhi persyaratan kontrol kualitas yang telah ditetapkan, antara lain : a. Organoleptis Organoleptis biasa dilakukan dengan mendeskripsikan warna, kejernihan, transparansi, kekeruhan, dan bentuk sediaan (Paye dkk., 2001). Uji organoleptis dilakukan untuk melihat tampilan fisik sediaan dengan cara melakukan pengamatan terhadap bentuk, warna, dan bau dari sediaan yang telah dibuat. b. Homogenitas Homogenitas gel dapat diuji dengan mengoleskan gel pada sebuah kaca objek. Gel yang homogenitasnya baik tidak mengandung butiranbutiran kasar saat dioleskan di kaca objek. Uji homogenitas juga dapat dilakukan secara visual (Paye dkk., 2001), dengan cara melihat bentuk atau penampakan dan adanya daya agregat setelah gel berada dalam wadah. Syarat homogenitas adalah tidak boleh mengandung bahan kasar yang dapat teraba (Syamsuni, 2005). c. pH Nilai pH menunjukkan derajat keasaman suatu bahan. Nilai pH idealnya sama dengan pH kulit atau tempat pemakaian. Hal ini bertujuan untuk menghindari iritasi. pH normal kulit manusia berkisar antara 4,5-6,5 (Draelos & Thaman, 2006).
18
Pengukuran pH dapat dilakukan menggunakan pH universal yang dicelup dengan sedikit gel selama tiga detik, kemudian dikibas-kibas dan ditunggu tiga detik. Hasil pengukuran dibandingkan dengan kisaran pH sesuai perubahan warna yang terjadi pada kertas pH. d. Viskositas Viskositas adalah besaran yang menyatakan suatu tahanan cairan untuk mengalir, semakin tinggi viskositas maka semakin besar kekuatan yang supaya cairan tersebut mengalir dengan laju tertentu (Martin dkk., 1993). Viskositas dipengaruhi oleh suhu, umumnya viskositas akan semakin berkurang dengan meningkatnya suhu (Sinko, 2011). Viskositas menentukan sifat sediaan dalam hal campuran dan sifat alirnya, pada saat diproduksi, dimasukkan ke dalam kemasan, serta sifat-sifat penting pada saat pemakaian, seperti konsistensi, daya sebar, daya lekat dan kelembaban. Selain itu, viskositas juga akan mempengaruhi stabilitas fisik dan ketersediaan hayatinya (Paye dkk., 2001). e. Daya sebar Daya sebar merupakan kemampuan suatu sediaan untuk disebarkan pada kulit dan kemudahan dari sediaan tersebut untuk dapat dioleskan pada kulit tanpa membutuhkan penekanan yang kuat, hal ini berkaitan dengan kenyamanan pada saat pemakaian. Penentuan daya sebar dilakukan dengan ekstensometer. Sejumlah tertentu gel diletakkan di pusat antara dua lempeng glass, kemudian diberi beban selama interval waktu tertentu.
19
Selanjutnya luas area penyebaran yang terjadi akibat peningkatan beban diukur, nilai luas area ini menggambarkan karakteristik daya sebar gel tersebut (Voigt, 1984). Daya sebar sediaan semipadat berkisar pada diameter 3-5 cm. f. Daya lekat Daya lekat gel berhubungan dengan lamanya kontak antara gel dengan kulit dan kenyamanan penggunaan gel. Gel yang baik mampu memberikan waktu kontak yang efektif dengan kulit sehingga efek yang diharapkan dapat tercapai (Betageri & Prabhu, 2002). 8.
Monografi bahan gel a. CMC-Na
Gambar 2. Struktur CMC-Na (Rowe dkk., 2006)
Karboksimetilselulosa
sodium
adalah
garam
natrium
dari
polikarboksil eter selulosa, mengandung tidak kurang dari 6,5% dan tidak lebih dari 9,5% natrium (Na) dihitung terhadap zat yang telah dikeringkan. CMC-Na berupa serbuk atau granul, berwarna putih sampai krem, dan bersifat higroskopik. CMC-Na mudah terdispersi dalam air membentuk larutan koloidal, tidak larut dalam aseton, etanol (95%), eter dan toulen. CMC-Na mampu menyerap air dalam jumlah tinggi (>50%) pada
20
lingkungan yang kelembabannya tinggi. Larutan CMC-Na dalam air stabil pada pH 2-10. Pada pH<2 larutan CMC-Na akan mengalami presipitasi, sedangkan pada pH>10 akan terjadi penurunan viskositas secara signifikan. Umumnya, CMC-Na akan memiliki stabilitas dan viskositas yang optimum pada pH 7-9 (Rowe, 2006). CMC-Na biasa digunakan untuk meningkatkan viskositas, sebagai pengikat, disintegran dan penstabil emulsi. Selain itu, CMC-Na juga digunakan dalam perekat, plester, dan patch kulit sebagai mukoadhesif dan untuk menyerap cairan luka atau air dan keringat pada permukaan kulit (Hooton, 2009). b. Karbopol
Gambar 3. Struktur karbopol 940 (Rowe dkk., 2006)
Karbopol (carboxy polymethilene) memiliki rumus molekul C10-C30 alkyl acrylate cross polymer. Karbopol juga dikenal dengan nama karbomer, akritamer, polimer asam akrilat, dan lain-lain. Karbopol berbentuk serbuk hablur putih, sedikit berbau khas, dan higroskopis sehingga perlu disimpan dalam wadah tertutup baik. Karbopol larut dalam air hangat, etanol, dan gliserin (Rowe dkk., 2006). Karbopol merupakan polimer dari asam akrilik yang berikatan silang dengan eter dari pentaeritritol dengan berat molekul 104,400 gmol-1.
21
Karbopol merupakan basis gel yang kuat, sehingga penggunaannya hanya diperlukan dalam jumlah yang sedikit, yakni sekitar 0,5-2,0%. Karbopol didispersikan ke dalam air membentuk larutan asam yang keruh
kemudian
dinetralkan
dengan
basa
kuat
seperti
NaOH,
trietanolamin, atau dengan basa anorganik lemah (contoh : NH4OH), sehingga akan meningkatkan konsistensi dan mengurangi kekeruhan (Rowe dkk., 2006). Karbopol dapat melekat dengan baik pada kulit karena memiliki gugus karboksilat yang membentuk ikatan hidrogen dengan jaringan biologis (Jones dkk., 2007). c. Propilen glikol
Gambar 4. Struktur Propilen Glikol (Rowe dkk., 2006)
Propilen glikol atau 1,2-dihidroksipropana, 2-hidroksipropanol, metil etilen glikol, metil glikol dan propan-1,2-diol memiliki rumus molekul C3H8O2. Propilen glikol berupa larutan jernih atau sedikit berwarna, kental, dengan rasa agak manis. Propilen glikol memiliki berat molekul 76,09 g/mol, larut dalam kloroform, etanol, gliserin, dan air. Propilen glikol sebaiknya disimpan dalam wadah tertutup baik dan suhu rendah, karena sifatnya yang higroskopis dan tidak stabil pada suhu tinggi. Pada suhu tinggi dan di tempat terbuka propilen glikol cenderung mengoksidasi, menghasilkan produk seperti propionaldehida, asam laktat, asam piruvat, dan asam asetat (Weller, 2009).
22
Propilen glikol stabil secara kimia bila dikombinasikan dengan etanol, gliserin, atau air, namun terjadi inkompatibilitas dengan bahan yang mengoksidasi, seperti kalium permanganat. Propilen glikol berfungsi sebagai pengawet, antibakteri, disinfektan, humektan, plasticizer, pelarut, stabilizer untuk vitamin dan water-miscible cosolvent (Weller, 2009). d. Metil paraben
Gambar 5. Struktur Metil Paraben (Rowe dkk., 2006)
Metil paraben atau metal ester asam 4-hidroksibenzoat, metal phidroksibenzoat, Nipagin M, dan Uniphen P-23 mengandung tidak kurang dari 99,0% dan tidak lebih dari 100,5% C8H8O3 (BM : 152,15 g/mol), dihitung terhadap zat yang dikeringkan. Metil paraben berbentuk hablur atau serbuk tidak berwarna, atau kristal putih, tidak berbau atau berbau khas lemah yang mudah larut dalam etanol dan eter, praktis tidak larut dalam minyak, dan larut dalam 400 bagian air (Rowe dkk., 2006). Metil paraben banyak digunakan sebagai bahan pengawet dan antimikroba dalam kosmetik, produk makanan, dan sediaan farmasi. Golongan paraben mempunyai aktivitas antimikroba berspektrum luas dan efektif pada rentang pH yang luas, serta paling efektif melawan kapang
23
dan jamur. Pada sediaan topikal umumnya metil paraben digunakan dengan konsentrasi antara 0,002-0,3 % (Haley, 2009). e. NaOH Natrium hidroksida mengandung tidak kurang dari 95,0% dan tidak lebih dari 100,5% alkali total, dihitung sebagi NaOH, mengandung Na2CO3 tidak lebih dari 3,0%. Natrium hidroksida berwarna putih atau praktis putih, keras, rapuh, dan menunjukkan pecahan hablur. Jika terpapar di udara, akan cepat menyerap karbon dioksida dan lembab. Massa melebur, berbentuk pelet kecil, serpihan atau batang atau bentuk lain. Kelarutan natrium hidroksida adalah mudah larut dalam air dan dalam etanol (Anonim, 2014). 9.
Spektrofotometer ultraviolet-visible Spektrofotometri UV-Visible adalah suatu teknik analisis dengan pengukuran panjang gelombang maupun intensitas sinar ultraviolet dan sinar tampak yang dapat diabsorbsi oleh sampel untuk melakukan transisi elektronik. Energi cahaya yang diabsorbsi oleh suatu atom atau molekul akan menyebabkan tereksitasinya elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi sesuai dengan panjang gelombang cahaya yang diserap. Gugus atau atom yang bertanggung jawab untuk menyerap sinar ultraviolet dan sinar tampak disebut kromofor (Gandjar & Rohman, 2007). Konsentrasi analit di dalam larutan sampel dapat ditentukan dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Sinar ultraviolet berada pada panjang gelombang 200-
24
400 nm sedangkan sinar tampak berada pada panjang gelombang 400-800 nm. Jika absorbansi suatu seri konsentrasi larutan diukur pada panjang gelombang, suhu, kondisi pelarut yang sama, dan absorbansi masing – masing larutan diplotkan terhadap konsentrasinya maka suatu garis lurus akan teramati sesuai dengan persamaan : A = εbc Keterangan : A ε b C
= absorbansi larutan = absorptivitas molar = tebal kuvet = konsentrasi larutan
10. Iritasi akut dermal Iritasi adalah gejala inflamasi yang terjadi pada kulit atau membran mukosa segera setelah perlakuan berkepanjangan atau berulang akibat kontak dengan bahan kimia tertentu, misalnya alkali kuat, asam kuat, pelarut, dan deterjen (Tranggono & Latifah, 2007). Iritasi akut merupakan iritasi yang terjadi di tempat kontak yang umumnya terjadi pada sentuhan pertama. Dalam kasus iritasi akut ini, gejala iritasi kulit akan pulih kembali apabila kontak dengan zat iritan tersebut dihentikan. Beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat keparahan iritasi kulit diantaranya adalah konsentrasi iritan, kondisi permukaan kulit, dan lamanya bahan bersentuhan dengan kulit (Nasution, 2012). Gejala umum yang timbul saat terjadi iritasi diantaranya adalah rasa panas dan kemerahan (eritema) akibat peristiwa dilatasi pembuluh darah pada daerah yang kontak dengan iritan. Selain itu, gejala lain yang dapat timbul
25
saat iritasi adalah edema yang terjadi karena perbesaran plasma yang membeku pada daerah yang terluka, dan dipercepat dengan adanya jaringan fibrosa yang menutupi daerah tersebut (WHO, 2005). Parameter dalam pengamatan iritasi kulit dapat dibedakan menjadi parameter kualitatif dan kuantitatif. Parameter kualitatif berupa gejala klinis yaitu eritema dan edema yang terjadi, sedangkan parameter kuantitatif adalah Indeks Iritasi Primer (IIP). Uji iritasi akut dermal adalah suatu uji pada hewan (kelinci albino) untuk mendeteksi efek toksik yang muncul setelah pemaparan sediaan uji pada dermal selama 3 menit sampai 4 jam. Tujuan uji iritasi akut dermal adalah untuk menentukan ada/tidaknya reaksi iritasi pada kulit serta untuk menilai dan mengevaluasi karakteristik suatu zat apabila terpapar pada kulit (BPOM RI, 2014). Prinsip uji iritasi akut dermal adalah pemaparan sediaan uji dalam dosis tunggal pada kulit hewan uji dengan area kulit yang tidak diberi perlakuan berfungsi sebagai kontrol. Hewan uji yang digunakan adalah kelinci albino jantan atau betina yang sehat dan dewasa, berat sekitar 2 kg dan memiliki kulit yang sehat. Sekurang-kurangnya 24 jam sebelum pengujian, bulu hewan harus dicukur pada daerah punggung seluas lebih kurang 10 x 15 cm atau tidak kurang 10% dari permukaan tubuh untuk tempat pemaparan sediaan uji. Dosis yang digunakan untuk bahan uji berupa cairan adalah sebanyak 0,5 mL, sedangkan untuk bahan berupa padatan adalah sebanyak 0,5 gram yang dilarutkan dalam suatu pelarut misalnya minyak nabati atu air. Sediaan uji kemudian dioleskan
26
pada area 2x3 cm2 kulit hewan uji yang telah dicukur, lalu ditutup kasa dan direkatkan dengan plester yang bersifat non-iritan. Setelah sediaan uji dibiarkan selama 4 jam, residu sediaan uji segera dihilangkan menggunakan air atau pelarut lain (BPOM RI, 2014). Reaksi kulit terhadap senyawa uji kemudian diamati secara subjektif pada 1 jam, 24 jam, 48 jam, dan 72 jam setelah senyawa uji dipaparkan pada kulit hewan uji. Reaksi iritasi yang diamati adalah adanya eritema dan edema pada jaringan. Skoring dilakukan dengan sistem numerik dan kesimpulan akhir Indeks Iritasi Primer (IIP) dievaluasi sesuai prosedur OECD Guideline for The testing of Chemicals, Acute Dermal Irritational/Corrossion (OECD, 2002). Selain itu, hewan yang menunjukkan tanda-tanda kesakitan atau penderitaan yang parah harus dikorbankan sesuai dengan prosedur pemusnahan hewan dan semua pengaruh zat toksik terhadap kulit, seperti defatting of skin dan pengaruh toksisitas lainnya serta berat badan harus dijelaskan dan dicatat. (BPOM RI, 2014).
27
F. Landasan Teori Senyawa THPGV-0 dapat disintesis dengan cara hidrogenasi senyawa PGV-0 menggunakan katalis Pd/C 10%. Hidrogenasi pada PGV-0 (karbonil α,β tak jenuh) akan menghasilkan senyawa THPGV-0 (karbonil α,β jenuh). Perubahan struktur PGV-0 menjadi THPGV-0 dapat diamati secara langsung berdasarkan perubahan warna kuning oranye menjadi tidak berwarna. Selain dihasilkan THPGV-0, dalam hidrogenasi PGV-0 dihasilkan senyawa lain yang merupakan hasil sampingan hidrogenasi PGV-0, sehingga perlu dilakukan isolasi THPGV-0 agar dapat dipisahkan dari produk samping lainnya dan dilakukan rekristalisasi untuk mendapatkan produk yang murni (Simbara, 2009). THPGV-0 merupakan senyawa metabolit aktif dari PGV-0 yang mempunyai aktivitas antioksidan lebih baik daripada PGV-0 dan vitamin E karena memiliki daya tangkap terhadap radikal DPPH dan nilai Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) lebih besar daripada PGV-0 dan vitamin E (Simbara, 2009).
Untuk
memudahkan
penggunaannya,
THPGV-0
selanjutnya
diformulasikan dalam sediaan topikal yaitu gel, karena bentuk sediaan gel lebih mudah digunakan dan mempunyai daya sebar yang baik, serta memiliki warna bening sehingga akan meningkatkan kenyamanan dalam penggunaannya. Secara ideal, basis dan pembawa gel harus mudah diaplikasikan pada kulit, tidak mengiritasi, dan nyaman digunakan. Sifat fisik sediaan gel dipengaruhi oleh basis gelnya. Karbopol akan menghasilkan gel yang jernih dengan viskositas yang tinggi (Allen, 2002), sementara CMC-Na akan menghasilkan gel yang lembut, elastis, dan memberikan viskositas yang stabil, namun menghasilkan gel yang
28
tidak jernih dan daya sebar yang kurang baik (Zatz & Kushla, 1996; Rowe dkk., 2006; Erawati dkk., 2005). Penggunaan basis kombinasi karbopol dan CMC-Na diharapkan dapat menghasilkan gel dengan sifat fisik optimum karena dapat menggabungkan kelebihan dari masing-masing basis gel dan dapat saling menutupi kekurangannya. Penelitian Faharvian (2016) menghasilkan formula gel menggunakan kombinasi basis karbopol dan CMC-Na yang mempunyai sifat dan stabilitas fisik gel yang baik. THPGV-0 merupakan senyawa antioksidan yang dapat berperan sebagai tabir surya karena kemampuan antioksidan atau penangkap radikal bebas yang dapat berkompetisi dengan molekul target yang akan dirusak oleh sinar UV dan mengurangi efek yang merugikan akibat paparan sinar UV (Black, 1990). Selain itu, adanya gugus fenolik pada THPGV-0 dapat menyerap energi sinar UV sehingga dapat meningkatkan efektivitasnya sebagai tabir surya untuk mencegah efek yang merugikan akibat radiasi UV pada kulit (Svobodova dkk., 2003). Oleh karena itu, diperkirakan sediaan gel antioksidan yang mengandung senyawa THPGV-0 dapat digunakan sebagai antioksidan dan tabir surya yang poten. Sediaan gel mempunyai kandungan air yang tinggi yang akan meningkatkan hidrasi pada lapisan stratum corneum. Hidrasi dari lapisan stratum corneum akan meningkatkan elastisitas dan permeabilitasnya sehingga akan mempermudah penetrasi obat. Selain itu, kandungan air yang tinggi pada sediaan transdermal dengan pembawa gel dapat mengurangi iritasi pada kulit (Swarbrick & Boylan, 1995). Selain itu, THPGV-0 merupakan senyawa turunan kurkumin yang tidak bersifat mengiritasi pada kulit karena beberapa penelitian menunjukkan
29
sediaan topikal dengan kandungan kurkumin terbukti tidak menimbulkan reaksi iritasi pada kulit (Pradipta, 2014).
G. Hipotesis 1.
Formulasi gel THPGV-0 dengan kombinasi basis karbopol dan CMC-Na akan menghasilkan gel dengan sifat fisik yang baik.
2.
Gel THPGV-0 diduga tidak menimbulkan reaksi iritasi akut dermal pada kelinci.
3.
Gel THPGV-0 diduga mempunyai nilai SPF tinggi yang diuji secara in vitro.
